Найнезвичайніші сонячні панелі: вікна-бойлери, килими, багажники та інші винаходи

В уявленні більшості людей сонячні панелі — це величезні і важкі пластини, які встановлюються на дахах, фасадах або полях. Але наука не стоїть на місці, і Фокус розповість про незвичайні модулі та способи їх застосування.

Сонячне вікно = енергія + гаряча вода

Нещодавно команда вчених з Великої Британії та Німеччини зробила незвичайне вікно, в якому між двома стеклами затиснутий тонкий шар води. При цьому в одне зі стекол вбудували мікросмужки з кремнію, які перетворюють частину сонячного світла на електроенергію. Залишок випромінювання проходить далі і нагріває рідину, вона подається через вбудовану латунну трубку. Виходить бойлер, який працює тільки вдень, зате безкоштовно.

Під час літніх випробувань у Лондоні, коли температура повітря сягала 34 градусів, фотоелементи показали ефективність перетворення енергії близько 3,6%, при цьому вода нагрілася до 50 градусів. Таких показників вдалося досягти, встановивши вікно під кутом близько 30% до Сонця.

За підрахунками вчених, вікно площею 1,2 квадратних метри за умови правильного встановлення і наявності бака може повністю забезпечити електрикою і гарячою водою сім'ю з двох дорослих і двох дітей, які проживають у трикімнатному таунхаусі. Вікно і саме може служити резервуаром для води, але тоді його площа має становити 2,8 квадратних метра. Велика перевага таких модулів у тому, що вони не потребують багато місця на даху, як звичайні сонячні панелі, при бажанні, можна замінити ними одне або кожне вікно в будинку, хоча під кутом 90 або 60 градусів ефективність помітно знижується.

Сонячна панель — килим

В Японії інженери PXP Corporation винайшли гнучкі сонячні модулі, які згортаються рулоном, і скоро запустять їхнє серійне виробництво. Вони зроблені з незвичайного матеріалу — халькопіриту, який вловлює більшу частину сонячного спектра порівняно з кремнієм. Японці вже готові виробляти модулі з ефективністю перетворення енергії 18%, а потім збираються збільшити її до 19,2%.

PXP Corporation вже показала, що їхні гнучкі панелі можна встановлювати на легкові автомобілі, електровелосипеди, переносні холодильники. Розробники також пропонують використовувати їх для живлення літальних апаратів зі станціями зв'язку, що працюють на висоті близько 20 км.

Корпорація також зробила тандемні осередки з перовскіту і халькопіриту, які досягли ефективності 26,5%, проте невідомо, чи гнучкі вони.

Сонячні зигзаги — несподівана користь

Група дослідників з Нідерландів і Бельгії зробила незвичайний фотоелектричний модуль з шумозахисними властивостями, побудований у формі зигзага. Під час експериментів вони зробили прототип 4 на 4 метри і встановили на ньому вісім панелей, наданих бельгійським виробником Soltech, і датчики температури Fiber Bragg Grating (FBG), шумопоглинаючий матеріал.

Панелі в ній розміщуються під кутом на площинах, які звернені до сонця, це усуває небажані відблиски. Згідно з розрахунками, річний питомий виробіток до 941 кВт*год за кута нахилу 35 градусів і 1066 кВт*год за кута нахилу 50 градусів. Термін окупності становить від 6 до 10 років.

Встановлювати такі модулі творці пропонують уздовж автомагістралей у густонаселених районах, де дуже шумно через транспорт, водночас занадто мало місця для побудови традиційних сонячних електростанцій. Таким чином система одночасно поглинає звуки і виробляє електроенергію.

Сонячна панель замість багажника

У грудні компанія DartSolar зі США презентувала багажник для даху електромобіля, який розкладається в сонячну електростанцію та оснащений акумуляторами. Її можна використовувати під час подорожі, щоб проїхати далі на 32 км на день або підзарядити транспортний засіб у разі непередбаченої розрядки на дорозі. Крім того, комплекс за потреби послужить звичайним багажником для перевезення вантажів вагою до 23 кг.

У складеному вигляді сонячний модуль має потужність 360 Вт, а якщо розкласти дві частини в бік капота і багажника, то вона збільшується до 1000 Вт. Масив панелей підключається до блоку живлення в задній частині авто, який перетворює сонячну енергію на змінний струм напругою 120 В.

Наразі вартість багажника становить 2950 доларів. Виробник обіцяє, що модуль окупиться за два роки активного використання, а прослужити може 10 років. У комплекті поставляються інструкція з ремонту, креслення і деталі.

Воднева сонячна панель

Компанія SunHydrogen придумала сонячну систему, яка замість електрики видобуває кисень і водень, перетворюючи світло і воду. Водень може служити екологічно чистим паливом.

У жовтні 2024 року SunHydrogen відзвітувала про випробування модуля, створеного у співпраці з компанією CTF Solar, на науково-дослідному об'єкті Honda в Японії. Ефективність перетворення сонячної енергії у водень зафіксували на рівні 10,8%. Після цього в грудні робочий прототип зумів добути водень на морозі за межами лабораторії в США.

Примітно, що зараз система займає площу всього 1 квадратний метр. Розробник планує поліпшити технологію і масштабувати модуль до 25 квадратних метрів або більше завдяки більш економічним матеріалам.