Бифациальные солнечные батареи

"Бифациальный" - слово редкое. Это сугубо научный термин, означающий "двусторонний", "обладающий двумя поверхностями". Используется он в геологии для характеристики ритмов слоистых отложений, в археологии при описании орудий труда древнего человека, а чаще всего - в биологии, вернее, в ботанике, применительно к листьям растений. Однако в последнее время этот термин получает все более широкое распространение и в технике, конкретно - в производстве солнечных батарей. Потому что инженерам пришла в голову идея использовать для преобразования солнечной энергии в электрическую не одну сторону панелей из фоточувствительных элементов, как это делается сегодня, а обе стороны. И, в частности, разместить такие солнечные батареи на шумозащитных экранах вдоль железнодорожных путей.

Мюнзингенский пилотный проект

Начало было положено в Швейцарии, на вокзале городка Мюнзинген близ Берна. Скоростные поезда проносились здесь с чудовищным грохотом. "Поэтому слева и справа от трассы было решено возвести шумозащитные экраны, - говорит Томас Нордман (Thomas Nordmann), видный эксперт в области фотовольтаики, основатель и глава швейцарской фирмы TNC Consulting. - И мы подумали: раз уж все равно здесь построят такие экраны, то почему бы не использовать их для выработки дополнительной электроэнергии?"

Пилотный проект был осуществлен. Мюнзингенские прозрачные шумозащитные экраны выглядят как сэндвич из плексигласа. Наружные покрытия и с внешней, и с внутренней стороны прозрачны, а между ними расположен центральный слой, образованный фоточувствительными элементами. Особенность этих элементов в том, что они улавливают и преобразуют солнечную энергию и передней, и задней стороной. Впрочем, говорить о передней и задней, лицевой и тыльной сторонах в данном случае неуместно, поскольку они функционально и конструктивно идентичны.

Двуликий Янус

"У этих элементов как бы два глаза, - поясняет Томас Нордман. - Один глаз смотрит на восток, другой - на запад. И суммарно эти два глаза собирают не меньше, а порой и больше света, чем один глаз, обращенный к югу". К югу обычно обращены фоточувствительные элементы стандартных солнечных батарей, что обеспечивает им наивысший коэффициент полезного действия. В случае бифациальной фотовольтаики более эффективно располагать батареи иначе, говорит немецкий коллега Нордмана, руководитель рабочей группы "Фотовольтаика" при университете в Констанце профессор Гизо Хан (Giso Hahn): "Это объясняется просто тем, что Солнце восходит на востоке и заходит на западе. Если такая бифациальная батарея обращена одной стороной на восток, а другой - на запад, то ее производительность достигает максимума дважды в сутки - сначала в утренние, потом в послеполуденные часы".

Это очень ценное для энергетиков свойство бифациальной батареи, поскольку позволяет, сочетая ее со стандартной "одноглазой" батареей, ориентированной на юг, более равномерно распределять нагрузку на сеть, обеспечивать более стабильное энергоснабжение. А ведь до сих пор именно необходимость аккумулировать излишки энергии в периоды пика производительности солнечных батарей и компенсировать нехватку энергии в часы их низкой производительности являлась одним из главных недостатков гелиоэнергетики и, в частности, фотовольтаики.

Эксперт предсказывает бум

Между тем, энергетический потенциал бифациальных солнечных батарей огромен, говорит Томас Нордман: "Мы провели специальное исследование и показали, что если в Германии все шумозащитные экраны вдоль автомобильных и железнодорожных трасс оборудовать солнечными батареями, то полученной таким образом энергии хватит, чтобы полностью, на 100 процентов, покрыть потребности немецких железных дорог".

К тому же на одних лишь шумозащитных экранах свет клином не сошелся. Вполне можно представить себе и другие инженерно-технические сооружения, пригодные для размещения бифациальных батарей. Пока, правда, они редко находят применение, если не считать экспериментальных пилотных проектов вроде того, что был реализован в Мюнзингене. Однако профессор Хан уверен, что уже в ближайшем будущем бифациальную фотовольтаику ожидает самый настоящий бум. Потребность в энергии в разгар светового дня, когда Солнце находится в зените, будет удовлетворяться за счет классических солнечных батарей, производительность которых максимальна именно в это время суток. А вот обеспечивать бесперебойное энергоснабжение утром и ближе к вечеру предстоит именно бифациальным батареям, считает ученый.

О каких еще научных или технических проектах вы хотели бы прочитать на нашем сайте? Пишите нам по адресу: [email protected].