Интегрированные в здание фотоэлектрические элементы

редактировать
Фотоэлектрические материалы, используемые для замены обычных строительных материалов Башня СНГ в Манчестер, Англия были облицованы фотоэлектрическими панелями за 5,5 миллиона фунтов стерлингов. Он начал подавать электроэнергию в National Grid в ноябре 2005 года. Штаб-квартира Apple Inc. в Калифорнии. Крыша покрыта солнечными панелями.

Интегрированные в здание фотоэлектрические элементы (BIPV ) - это фотоэлектрические материалы, которые используются вместо обычных строительных материалов в частях оболочки здания, таких как крыша, световые люки или фасады. Они все чаще включаются в строительство новых зданий в качестве основного или вспомогательного источника электроэнергии, хотя существующие здания могут быть модернизированы с использованием аналогичной технологии. Преимущество интегрированной фотогальваники перед более распространенными неинтегрированными системами заключается в том, что начальные затраты могут быть компенсированы за счет сокращения затрат на строительные материалы и рабочую силу, которые обычно используются для строительства той части здания, которую заменяют модули BIPV. Эти преимущества делают BIPV одним из самых быстрорастущих сегментов фотоэлектрической промышленности.

Термин применяемая в зданиях фотоэлектрическая энергия (BAPV ) иногда используется для обозначения фотоэлектрической энергии, которая являются модернизацией - интегрируются в здание после завершения строительства. Большинство встроенных в здание установок на самом деле являются BAPV. Некоторые производители и строители отличают новые конструкции BIPV от BAPV.

Содержание
  • 1 История
  • 2 Формы
  • 3 Прозрачные и полупрозрачные фотоэлектрические элементы
    • 3.1 Типы прозрачных и полупрозрачных фотоэлектрических элементов
      • 3.1.1 Нет -селективный по длине волны
      • 3.1.2 Селективный по длине волны
    • 3.2 Инновации в прозрачной и полупрозрачной фотогальванике
  • 4 Государственные субсидии
    • 4.1 Европейский Союз
    • 4.2 США
    • 4.3 Китай
  • 5 Другое интегрированные фотоэлектрические элементы
  • 6 См. также
  • 7 Дополнительная литература
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки
История

Фотоэлектрические приложения для зданий начали появляться в 1970-х годах. Фотоэлектрические модули с алюминиевым каркасом были подключены к зданиям или смонтированы на них, которые обычно находились в отдаленных районах без доступа к электросети. В 1980-х годах начали демонстрироваться дополнительные фотоэлектрические модули к крышам. Эти фотоэлектрические системы обычно устанавливались в зданиях, подключенных к инженерным сетям, в районах с централизованными электростанциями. В 1990-х годах строительные изделия BIPV, специально разработанные для интеграции в ограждающие конструкции здания, стали коммерчески доступными. В докторской диссертации 1998 года Патрины Эйфферт, озаглавленной «Экономическая оценка BIPV», высказывалась гипотеза, что однажды торговля кредитами на возобновляемые источники энергии (РЭЭ) будет иметь экономическую ценность. Экономическая оценка 2011 года и краткий обзор истории BIPV, подготовленный США. Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии предполагает, что могут возникнуть серьезные технические проблемы, которые необходимо решить, прежде чем установленная стоимость BIPV станет конкурентоспособной по сравнению с фотоэлектрическими панелями. Тем не менее, растет консенсус в отношении того, что благодаря их широкой коммерциализации системы BIPV станут основой европейской цели строительства с нулевым энергопотреблением (ZEB) на 2020 год. Несмотря на технические перспективы, также были выявлены социальные барьеры для широкого использования, такие как консервативные культура строительства и интеграция с плотным городским дизайном. Эти авторы предполагают, что обеспечение долгосрочного использования, вероятно, зависит от эффективных решений государственной политики в такой же степени, как и от технологического развития.

Фотоэлектрическая стена возле Барселоны, Испания PV Солнечная парковка навес, Автономный университет Мадрида, Испания
Формы
2009 Награда за энергетический проект. Получение 525-киловаттной системы BIPV CoolPly производства компании SolarFrameWorks, Co. на комплексе Patriot Place, прилегающем к стадиону Gillette в Фоксборо, Массачусетс. Система устанавливается на однослойной кровельной мембране на плоской крыше без проникновения в крышу. Солнечный фасад BAPV на муниципальном здании, расположенном в Мадриде (Испания ). United Solar Ovonic тонкопленочные фотоэлектрические панели, интегрированные в здание

Существует четыре основных типа продукции BIPV:

  • Солнечные панели из кристаллического кремния для наземных и крышных электростанций
  • Аморфный кристаллический кремний тонкопленочные солнечные фотоэлектрические модули, которые могут быть полыми, светлыми, красно-синими желтыми, такими как стеклянная навесная стена и прозрачное световое окно
  • Тонкопленочные ячейки на основе CIGS (селенид меди, индия, галлия) на гибких модулях, прикрепленных к элементу оболочки здания или ячейкам CIGS монтируются непосредственно на оболочку здания
  • Двойные стеклянные солнечные панели с квадратными ячейками внутри

Интегрированные в здание фотоэлектрические модули доступны в нескольких формах:

  • Плоские крыши
    • Наиболее широко на сегодняшний день установлен аморфный тонкопленочный солнечный элемент, интегрированный в гибкий полимерный модуль, который прикреплен к кровельной мембране с помощью клейкого листа между задним листом солнечного модуля и кровельной мембраной. Технология селенида меди, индия, галлия (CIGS) теперь может обеспечить эффективность ячеек 17%, как произведено американской компанией, и сопоставимую эффективность встроенных модулей в однослойных мембранах TPO за счет слияния этих ячеек британской компанией..
  • Скатные крыши
    • Солнечная черепица - это (керамика ) черепица со встроенными солнечными модулями. Керамическая черепица на солнечных батареях разработана и запатентована голландской компанией в 2013 году.
    • Модули в форме нескольких черепиц.
    • Солнечная черепица - это модули, которые выглядят и действуют как обычная черепица, но включают в себя гибкая тонкопленочная ячейка.
    • Продлевает нормальный срок службы кровли, защищая изоляцию и мембраны от ультрафиолетовых лучей и деградации воды. Это достигается за счет устранения конденсации, поскольку точка росы поддерживается над кровельной мембраной.
    • Металлические скатные крыши (как структурные, так и архитектурные) в настоящее время интегрируются с функцией фотоэлектрических систем либо путем соединения свободного -стоящий гибкий модуль или путем термо-вакуумной герметизации ячеек CIGS непосредственно на подложке
  • Фасад
    • Фасады можно устанавливать на существующие здания, придавая старым зданиям совершенно новый вид. Эти модули устанавливаются на фасаде здания поверх существующей конструкции, что может повысить привлекательность здания и его стоимость при перепродаже.
  • Остекление
    • Фотоэлектрические окна - это (полу) прозрачные модули, которые можно используется для замены ряда архитектурных элементов, обычно сделанных из стекла или подобных материалов, таких как окна и световые люки. Помимо производства электроэнергии, они могут обеспечить дополнительную экономию энергии за счет превосходных теплоизоляционных свойств и контроля солнечного излучения.
Прозрачные и полупрозрачные фотоэлектрические элементы

Прозрачные солнечные панели используют оксид олова покрытие на внутренней поверхности стеклянных панелей для вывода тока из ячейки. Элемент содержит оксид титана, покрытый фотоэлектрическим красителем.

. Большинство обычных солнечных элементов используют видимый и инфракрасный свет для выработки электричества. Напротив, инновационный новый солнечный элемент также использует ультрафиолетовое излучение. Используемая для замены обычного оконного стекла или помещенная поверх стекла, площадь поверхности для установки может быть большой, что приводит к потенциальному использованию, в котором используются преимущества комбинированных функций выработки энергии, освещения и контроля температуры.

Другое название для прозрачные фотоэлектрические элементы - это «полупрозрачные фотоэлектрические элементы» (они пропускают половину падающего на них света). Подобно неорганической фотовольтаике, органическая фотовольтаика также может быть полупрозрачной.

Типы прозрачных и полупрозрачных фотоэлектрических элементов

Неселективные по длине волны

Некоторые неселективные по длине волны фотоэлектрические элементы достигают полупрозрачности за счет пространственной сегментации непрозрачных солнечных элементов. В этом методе используются непрозрачные фотоэлектрические элементы любого типа и несколько небольших элементов размещаются на прозрачной подложке. Разнесение их таким образом резко снижает эффективность преобразования энергии при одновременном увеличении пропускания.

Другая ветвь неселективной по длине волны фотоэлектрической энергии использует тонкопленочные полупроводники с видимым поглощением малой толщины или достаточно большие запрещенные зоны, пропускающие свет пройти. Это приводит к полупрозрачным фотоэлектрическим элементам с таким же прямым компромиссом между эффективностью и пропусканием, как и в случае пространственно сегментированных непрозрачных солнечных элементов.

Селективный по длине волны

Селективный по длине волны фотоэлектрический элемент обеспечивает прозрачность за счет использования материалов, которые только поглощают ультрафиолетовый и / или ближний инфракрасный свет и были впервые продемонстрированы в 2011 году. Несмотря на более высокую пропускную способность, эффективность преобразования энергии снизилась из-за множества проблем. К ним относятся небольшая длина диффузии экситонов, масштабирование прозрачных электродов без ущерба для эффективности и общий срок службы из-за летучести органических материалов, используемых в TPV в целом.

Инновации в прозрачной и полупрозрачной фотоэлектрической энергии

Ранние попытки разработать неизбирательные по длине волны полупрозрачные органические фотоэлектрические элементы с использованием очень тонких активных слоев, поглощающих в видимом спектре, позволили достичь эффективности только ниже 1%. Однако в 2011 году прозрачные органические фотоэлектрические системы, в которых использовались органический хлоралюминиевый фталоцианин (ClAlPc) донор и акцептор фуллерена, показали поглощение в ультрафиолетовом и ближнем инфракрасном (NIR) спектре с эффективностью около 1,3% и пропусканием видимого света более 65%. В 2017 году исследователи Массачусетского технологического института разработали процесс успешного нанесения прозрачных графеновых электродов на органические солнечные элементы, что привело к передаче видимого света на 61% и повышению эффективности в диапазоне от 2,8% до 4,1%.

Перовскитные солнечные элементы, популярные благодаря к их обещанию как фотоэлектрические устройства следующего поколения с эффективностью более 25%, также показали себя как полупрозрачные фотоэлектрические устройства. В 2015 году полупрозрачный перовскитовый солнечный элемент с перовскитом на основе трииодида свинца метиламмония и сетчатым верхним электродом из серебряных нанопроволок продемонстрировал пропускание 79% на длине волны 800 нм и эффективность около 12,7%.

Государственные субсидии

В некоторых странах предлагаются дополнительные льготы или субсидии для фотоэлектрических систем, интегрированных в здания, в дополнение к существующим зеленым тарифам для автономных солнечных систем. С июля 2006 года Франция предложила самый высокий стимул для BIPV, равный дополнительной премии в размере 0,25 евро / кВтч, уплаченной в дополнение к 30 евроцентам за фотоэлектрические системы. Эти стимулы предлагаются в виде платы за электроэнергию, подаваемую в сеть.

Европейский Союз

  • Франция 0,25 евро / кВтч
  • Германия 0,05 евро / кВтч бонус на фасад истек в 2009 году
  • Италия 0,04–0,09 евро / кВтч
  • Соединенное Королевство 4,18 на кВтч
  • Испания, по сравнению с установкой вне здания, которая получает 0,28 евро / кВтч (RD 1578/2008):
    • ≤20 кВт: 0,34 евро / кВтч
    • >20 кВт: 0,31 евро / кВтч

США

  • США - Зависит от штата. Более подробную информацию см. В базе данных государственных стимулов для возобновляемых источников энергии и повышения эффективности.

Китай

В дополнение к объявлению программы субсидирования для проектов BIPV в марте 2009 г., предлагающей 20 юаней за ватт для систем BIPV и 15 юаней / ватт для крыш. систем, китайское правительство недавно представило программу субсидирования фотоэлектрической энергии «Демонстрационный проект Золотого Солнца». Программа субсидий направлена ​​на поддержку развития предприятий по производству фотоэлектрической электроэнергии и коммерциализации фотоэлектрических технологий. Министерство финансов, Министерство науки и технологий и Национальное энергетическое бюро совместно объявили детали программы в июле 2009 года. Квалифицированные сетевые фотоэлектрические проекты производства электроэнергии, включая крышные, BIPV и наземные системы, имеют право получить субсидия, равная 50% от общей суммы инвестиций в каждый проект, включая соответствующую передающую инфраструктуру. Квалифицированные автономные проекты в отдаленных районах будут иметь право на субсидии в размере до 70% от общей суммы инвестиций. В середине ноября министерство финансов Китая отобрало 294 проекта на общую сумму 642 мегаватта, которые обойдутся примерно в 20 миллиардов юаней (3 миллиарда долларов) для своего плана субсидирования, чтобы резко увеличить производство солнечной энергии в стране.

Другие интегрированные фотоэлектрические системы

Интегрированные в автомобиль фотоэлектрические элементы (ViPV) аналогичны для автомобилей. Солнечные элементы могут быть встроены в панели, подверженные воздействию солнечного света, такие как капот, крыша и, возможно, багажник, в зависимости от конструкции автомобиля.

См. Также
  • значок Портал возобновляемой энергии
  • значок Энергетический портал
Дополнительная литература
Источники
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-13 04:31:00
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте