ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ В ФАСАДАХ ЗДАНИЙ

USE OF SOLAR PANELS IN BUILDING FACADES

Evgeny Tokar

student, department Construction of unique buildings and structures, Don State Technical University,

Russia, Rostov-on-Don

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрена проблема рационального использования солнечной энергии. Использование светопрозрачных солнечных панелей на фасадах зданий позволит решить вопрос эффективного энергоснабжения в строительстве.

ABSTRACT

The article considers the problem of rational use of solar energy. The use of translucent solar panels on the facades of buildings will solve the issue of efficient energy supply in construction.

Ключевые слова: солнечная энергетика, солнечные панели, энергоэффективное строительство

Keywords: solar energy, solar panels, energy efficient construction.

В настоящее время наряду с изменениями климата происходит рост дефицита энергетических ресурсов. Решением этой проблемы могут стать альтернативные источники энергии. К ним можно отнести – солнце, ветер, воду, геотермальные источники, биотопливо, т. е. все источники, энергия которых считается неисчерпаемой.

Солнце является нашим постоянным источником света и энергии на протяжение многих миллиардов лет. Если правильно преобразовать эту энергию с помощью аккумуляторных устройств, можно значительно сократить производство «искусственной» энергии.

Данная концепция легко реализуема с помощью солнечных фотоэлектрических систем, которые преобразуют солнечное излучение в постоянный ток. Остается только решить вопрос прозрачности оконного полотна.

Эту проблему возможно решить, если на оконные стекла нанести органическое напыление, которое будет улавливать инфракрасные и ультрафиолетовые лучи в спектре солнечного света и преобразовывать их в электрический ток (рис. 1). Полученную энергию можно накапливать в аккумуляторах или батареях, а также использовать для энергообеспечения зданий.

Рисунок 1. Оконное полотно с напылением в действии

Так как напыление улавливает не весь свет, производительность таких прозрачных панелей ниже, чем у традиционных солнечных: в пиковые часы нагрузки они могут произвести примерно 2/3 от объема стандартной солнечной панели аналогичного размера.

Поглощение и «переработка» инфракрасного излучения позволяет добиться — минимизация теплового воздействия. Это крайне важно для стран с жарким климатом. Именно ИК-спектр лучей приводит к нагреванию поверхностей и необходимости охлаждать их. Прозрачные панели солнечных батарей поглощают ИК-лучи, при этом не разогреваются сами. В результате можно минимизировать траты на системы охлаждения.

На текущий момент можно сказать, что, даже при столь небольшом КПД, производительность будет окупаться отсутствием необходимости поиска места установки и легкостью монтажа. Значительная площадь стеклянных конструкций, которые фактически не приносят практической пользы, позволит вырабатывать существенное количество электроэнергии.

Среднее потребление энергии на 1 м2 здания составляет 430 кВт*ч.  По прогнозам австралийских ученых солнечные окна, окрашенные в той же степени, что и нынешние коммерческие окна, будут генерировать около 140 Вт электроэнергии на 1 м². Таким образом, даже частичное преобразование солнечной энергии на энергетические расходы здания все же будет реализовано.

Первое применение, скорее всего, будет в многоэтажных домах, так как можно будет задействовать большую фасадную площадь остеклением. Дополнительные затраты на монтаж и другие необходимые элементы будут незначительными. Но даже с дополнительными затратами здание получает электричество бесплатно.

Кроме того, главное преимущество солнечных панелей состоит в том, что она работает только за счет аккумуляции солнечной энергии и не потребляет никакое топливо, а значит не зависит от ценовой политики расходов на горючие материалы. Однако есть необходимость в техническом осмотре всех батарей и их составляющих 1-2 раза в год, но эти затраты невелики.

Также ученые из Брукхэвенской национальной лаборатории и Лос-Аламосской национальной лаборатории представили концепт прозрачной тонкой пленки, которая имеет способность поглощать свет и генерировать электрический заряд. Данный материал можно использовать для создания прозрачных панелей солнечных батарей или даже окон, поглощающих солнечную энергию и вырабатывающих электричество.

Такой метод смог бы позволить наносить прозрачную пленку на уже имеющееся остекление, что значительно сократило бы затраты на установление новых полноценных светопозрачных солнечных панелей.

Таким образом в будущем здания смогут сами себя снабжать энергией. Развитие возобновляемой энергетики позволит людям получить экологическую безопасность и энергонезависимость.

Список литературы:

1. Iyengar R. This company wants to turn your windows into solar panels [Электронный ресурс] // URL: https://edition.cnn.com/2020/03/30/tech/solar-windows-ubiquitous-energy-california/index.html (дата обращения: 10.10.2022)
2. Transparent conductive material could lead to power-generating windows [Электронный ресурс] // Physics & Chemistry. – 2010. URL: http://esciencenews.com/articles/2010/11/03/transparent.conductive.material.could.lead.power.generating.windows (дата обращения: 10.10.2022)
3. Башмаков И. А. Энергопотребление зданий сферы услуг: мировой опыт // Энергосбережение. – 2015. – №5. – С. 24-29.