Созданы очень эффективные солнечные батареи в виде 3D-башен и кубов

В Массачусетском технологическом институте создали новые конструкции солнечных батарей, которые в 20 раз эффективнее типовой плоской батареи.

Исследователи из Массачусетского технологического института (MIT) разработали способ организации солнечных элементов в трехмерной конфигурации, что позволило увеличить выходную мощность более чем в 20 раз по сравнению с панелью с той же площадью основания, но с плоской фиксированной организацией солнечных элементов.

Был проведен ряд интенсивных исследований по повышению эффективности солнечных фотоэлектрических батарей и снижению их стоимости, при этом выяснилось, что способ организации самих солнечных элементов также имеет решающее значение для увеличения выходной мощности.

Исследователи сконструировали трехмерные модели солнечных батарей в виде растущих вверх кубиков или башен, что дало ошеломляющий результат — выходная мощность батареи увеличилась от двух до >20 раз.

Наибольшее увеличение мощности батареи, очевидно, будет наиболее востребовано в тех случаях, когда солнечная батарея будет устанавливаться в удалённой от экватора точке. Также, батарея с повышенной выходной мощностью будет востребована при зимних условиях эксплуатации или когда в месте расположения наблюдается большое количество облачных дней.

Новые результаты исследований полученные в ходе компьютерного моделирования и тестирования реальных модулей, были опубликованы в журнале Energy and Environmental Science.

Для изучения огромного разнообразия возможных конфигураций солнечных элементов команда исследователей МТИ использовала специальный компьютерный алгоритм. Была также разработана программа, которая может проверить эффективность батареи с любой заданной конфигурацией и целым рядом таких параметров, как широта точки установки батареи, время года и погодные характеристики.

Компьютерное моделирование показало, что сложные формы, такие как куб, на каждой грани которого расположены лунки, обеспечивает максимальную эффективность. Вместе с тем, с учётом стоимости промышленного производства, использование обычного куба даёт очень хороший результат.

Хорошие результаты тестирования были получены от конструкции в виде башни, вертикальная поверхность каждой грани которой напоминает собой «книжку-раскладушку». Дополнительным преимуществом такой конструкции является то, что плоские элементы конструкции башни могут быть упакованы в плоские ящики, а после доставки ящиков в точку установки и распаковки тары башня может быть собрана и установлена.

После того как исследователи МТИ виртуально определили наиболее эффективные модели, были построены и испытаны три различные конструкции солнечных батарей. Их установка была произведена на крыше здания лаборатории МТИ. Испытания продолжались в течение нескольких недель.

По мнению ученых, с одной стороны, поскольку стоимость изготовления трехмерной батареи выше стоимости плоской батареи, базовая стоимость электроэнергии полученной новой батареей выше чем при использовании плоской батареи. С другой стороны, при равной площади занимаемой на крыше батареями, выходная мощность новой батареи выше, чем у батареи с плоской конструкцией. Таким образом, возможен определённый баланс между начальной стоимостью новой батареи и стоимостью генерируемой энергии.

Вертикальные поверхности трёхмерных батарей могут собрать гораздо больше солнечного света утром, вечером и зимой, когда солнце находится ближе к горизонту.

Конфигурация новой батареи обеспечивает более равномерную отдачу электроэнергии в течение дня, по сезонам года, а также в условиях плотной облачности или значительной тени. Эти усовершенствования обеспечивают более стабильный выходной режим батареи, что позволяет легче осуществить интеграцию батареи с энергосистемой по сравнению с обычными устройствами.

Уже в настоящее время стоимость солнечных батарей ниже стоимости их опорных конструкций, монтажа и установки. Поскольку стоимость самих батарей продолжает снижаться быстрее, чем сопутствующие расходы, преимущество трехмерных батарей будет продолжать расти.

К настоящему времени команда исследователей смоделировала отдельные трёхмерные модули. Следующим шагом является изучение батареи, состоящей из нескольких башен, причём в течение суток каждая из башен батареи может находиться в тени соседней башни.

Источник: Electronics news

Оставьте отзывОтмена