Компания из США Otherlab разработала электрический самокат Lightfoot на солнечных панелях, которые способны добавить до 5 км к запасу хода на каждый час, проведённый на солнце. В идеальных погодных условиях, это позволит увеличить дальность поездки летом до 32 км, а зимой до 16 км в сутки.

Источник изображения: Otherlab

Сообщается, что Lightfoot предназначен для тех, кто обеспокоен ограниченным запасом хода компактного электротранспорта. Скутер работает от двух двигателей мощностью 750 Вт, питающихся от 48-вольтовой батареи ёмкостью 1,1 кВт·ч, обеспечивая максимальный запас хода до 59 км на полном заряде. При этом максимальная скорость Lightfoot составляет чуть менее 32 км в час. Хотя на рынке можно найти более дешёвые модели с большим запасом хода, уникальность Lightfoot заключается в его независимости от розеток.

Источник изображения: Otherlab

Интересно, что солнечные панели не единственный источник энергии для Lightfoot. Скутер также заряжается через систему рекуперативного торможения, что позволяет немного увеличивать заряд во время движения. Однако для максимальной эффективности устройство необходимо оставлять на улице, что не совсем безопасно в смысле его сохранности. Тем не менее, компания уверяет, что солнечные панели — это решение для тех, кто хочет быть уверенным в том, что их транспорт не остановится в самый неподходящий момент.

Источник изображения: Otherlab

Lightfoot также обладает рядом других преимуществ. Его рама выполнена из авиационного алюминия, что говорит о прочности и долговечности, можно перевозить двух пассажиров, а под солнечными панелями находится водонепроницаемое багажное отделение с приблизительным объёмом в 42 литра, что сопоставимо с размером ручной клади. Кроме того, как утверждают разработчики, обслуживание и ремонт устройства не будет сложным, так как используются доступные и надёжные комплектующие.

В Австралии, спустя 15 лет после начала разработки технологии производства гибких солнечных панелей из перовскита, стартовало их опытное производство. Предприятие стоимостью $4,4 млн начало работать в пригороде Мельбурна — Клейтоне. Солнечные элементы на заводе производятся в непрерывном цикле методом печати в виде рулонов. Технология близка к коммерческому уровню, но до выхода на рынок может пройти ещё не менее 5–10 лет.

Источник изображений: CSIRO

Гибкие солнечные панели печатаются в виде 4–5-слойной структуры в непрерывном цикле, включая ламинирование. На выходе получается готовый к использованию продукт. В сутки производство способно выдавать 14 тыс. солнечных элементов. Однако это всё ещё лаборатория, управляемая исследователями CSIRO — Австралийского научно-исследовательского агентства.

Для коммерциализации технологии будут важны масштаб производства, эффективность панелей и длительность их жизненного цикла, с чем у перовскитов есть проблемы. Что касается эффективности, в марте 2024 года представители CSIRO сообщили,

что КПД гибких перовскитных фотопанелей в сборе (для панелей большой площади) составляет 11 %, а для индивидуальных ячеек — 15,5 %. С таким КПД на рынок не выйти, разве что для панелей, предназначенных для особенных условий эксплуатации.

Австралийские учёные считают, что даже низкий КПД лучше, чем его полное отсутствие. Гибкие солнечные панели могут использоваться для энергетического обеспечения электромобилей, домов на колёсах, строений, носимой электроники и там, где нет возможности устанавливать классические кремниевые солнечные панели. Гибкие перовскитные элементы не призваны заменить кремниевые панели, а лишь гармонично дополняют их.

Вся производимая заводом гибкая фотовольтаика будет передаваться исследователям и разработчикам для оценки её возможностей и проектирования перспективных изделий с её использованием. Это пока не коммерциализация технологии, но шаг к приближению этого момента.

Исследователи с факультета физики Оксфордского университета разработали революционный подход для повсеместного распространения солнечной энергетики. Они создали многослойное мультиспектральное покрытие в 150 раз тоньше обычной кремниевой солнечной панели. Такое покрытие можно наносить на рюкзаки, задние панели телефонов, автомобили и стены зданий, в корне меняя подход к производству электричества.

Источник изображений: Oxford University

«Всего за пять лет экспериментов с нашим подходом к укладке или многопереходной [компоновке] мы повысили эффективность преобразования энергии примерно с 6 % до более чем 27 %, что близко к пределам того, чего сегодня могут достичь однослойные фотоэлектрические системы, — сказал доктор Шуайфэн Ху (Shuaifeng Hu), научный сотрудник Оксфордского университета по физике. — Мы считаем, что со временем такой подход позволит фотоэлектрическим устройствам достичь гораздо большего КПД, превышающего 45 %».

Задолго до публикации работы об исследовании, команда учёных получила сертификат на свой фотоэлемент от Японского национального института передовых промышленных наук и технологий (AIST). Согласно документу AIST, созданный командой из Оксфорда тандемный фотоэлемент на основе перовскита обладает КПД свыше 27 %. Но эффективность — не главный конёк изобретения. Самое важное, что команда разработала технологию нанесения тончайших фотоэлементов едва ли ни на любую основу.

Более того, 14 лет назад из стен университета вышла компания Oxford PV, которая занимается коммерциализацией фотоэлектрических разработок учёных Оксфордского университета. Компания имеет производственное предприятие в пригороде Берлина. На этом заводе, если верить заявлениям учёных, уже стартовало производство опытных партий тонких и гибких тандемных перовскитных солнечных элементов с заявленными выше характеристиками.

Это только первый шаг к тому, чтобы уйти от тяжёлого и неудобного для повсеместного использования кремния в солнечной энергетике, верят исследователи, и обещают ещё многократно улучшить характеристики своей разработки.

Гонка «Пушечное ядро» (Canonball) протяжённостью 4800 км от восточного до западного побережья США обычно ассоциируется со скоростью, опасностями, столкновениями с полицией, недостатком сна, отсутствием остановок для отдыха и литрами энергетических напитков. На этот раз всё было по-другому, потому что скорость не была целью энтузиастов, которые построили автомобиль на солнечной энергии и проехали через всю страну за рекордные 13 дней, 15 часов и 19 минут.

Источник изображений: The Verge

Построенный друзьями «солнцемобиль», который они назвали «Солнечный Скиталец» (Sunstrider), состоит из трубчатого каркаса, гофрированного пластика, деталей, напечатанных на 3D-принтере, самодельного аккумуляторного блока на 320 ячеек, трёх двигателей, восьми солнечных панелей и трёх велосипедных колёс. По словам команды, постройка автомобиля обошлась им примерно в $12 000 и 90 % этой суммы было профинансировано за счёт собственных средств.

Водитель автомобиля управляет им, находясь в лежачем положении. Из органов управления имеются педаль акселератора, педаль переднего тормоза и пара ручек на руле для тормозов от горного велосипеда на задних колёсах. Автомобиль имеет габариты, схожие с пикапом Ford F150, но весит всего 254 кг. У машины гигантский радиус поворота, поэтому при прохождении крутых поворотов автомобиль переставляли вручную.

Sunstrider зарегистрирован как мотоцикл в Мичигане, его разрешено использовать на дорогах, кроме автострад, так как автомобиль физически не может развивать скорость выше 88 км в час. Максимальная скорость, зафиксированная во время автопробега на спуске по Анхелес-Крест в сторону Тихого океана, составила 82 км в час. Полиция дважды останавливала электромобиль «за слишком медленную скорость», но штрафов выписано не было.

Это не первая попытка Уилла Джонса (Will Jones), Кайла Самлюка (Kyle Samluk) и Дэнни Эццо (Danny Ezzo) построить автомобиль на солнечных батареях, и не первая попытка преодолеть маршрут из Нью-Йорка в Лос-Анджелес на «солнцемобиле». Предыдущий заезд в 2021 году закончился неудачей на одной трети дистанции из-за неисправности контроллера двигателя.

Команда извлекла уроки и внесла существенные изменения в новый автомобиль. Эццо говорит, что они использовали более эффективные компоненты, чтобы сделать автомобиль на 48 % легче, и проехали 965 км во время тестирования. «С того момента, как мы решили это сделать, до момента, когда мы были в Нью-Йорке с работающим и ездящим автомобилем на солнечных батареях, прошло пять месяцев, так что сроки были очень сжаты, — добавил Эццо. — Мы были безумно амбициозными и, возможно, немного наивными».

Четвёртым водителем стал Бретт Сезар (Brett Cesar), а отец Уилла Брайан Джонс (Brian Jones) управлял автомобилем сопровождения. В хорошую погоду водители сменялись примерно каждые два часа. При пересечении пустыни команда столкнулась с аномальной жарой. Температура в кабине доходила до 54 °C, кондиционер по понятным причинам отсутствовал, так что участникам автопробега приходилось меняться с интервалом в 30–45 минут, чтобы избежать теплового удара и обезвоживания. Технике тоже пришлось нелегко — контроллер заряда не выдержал перегрева и потребовал замены.

Исследователи многому научились за время пробега и работы над автомобилем. «Это очень много значит для нас как команды, — говорит Эццо. — Все 100-часовые недели, пропущенные семейные встречи и жертвы, на которые мы пошли, стоили того». Полученный опыт пригодится молодым инженерам — Джонса ждут на работу в SpaceX, Самлюка — в Ford, а Эццо заканчивает Мичиганский технологический институт.

Деградация солнечных панелей свойственна как более традиционным кремниевым изделиям, так и перовскитным. Последние считаются более перспективными благодаря меньшим затратам на производство и гибкости своей структуры, но под воздействием атмосферной влаги и нагрева они быстро разрушаются. Компания Canon разработала покрытие, которое увеличивает срок службы солнечных панелей из перовскита вдвое до 20 или 30 лет.

Источник изображения: Nikkei

По крайней мере, на двукратное увеличение эксплуатационного ресурса солнечных панелей из перовскита после использования фирменного покрытия рассчитывают специалисты Canon. Его толщина будет варьироваться от 100 до 200 нм, наличие такого покрытия заметно снизит потребность солнечных панелей из перовскита в обслуживании и ремонте.

Японские производители лидируют в разработке солнечных панелей из перовскита, а потому надеются быстрее перейти к их серийному выпуску, обеспечив себе технологическое превосходство над китайскими конкурентами. Последние уже обошли японских производителей в сегменте традиционных кремниевых солнечных панелей, поэтому японская промышленность рассчитывает на реванш именно благодаря внедрению перовскита.

Canon при разработке покрытия для солнечных панелей опиралась на свой опыт в создании фоторецепторов, являющихся важным компонентов при изготовлении лазерных принтеров. Компания советовалась с изобретателем перовскитной солнечной панели Цутому Миясакой (Tsutomu Miyasaka). Массовый выпуск защитного покрытия Canon рассчитывает освоить в 2025 году на своём предприятии в префектуре Фукуи. К концу десятилетия компания рассчитывает получать десятки миллионов долларов выручки от реализации данного вида продукции.

Компания Eneos Holdings попутно нарастит производство йода, который используется при изготовлении перовскитных солнечных панелей. К 2032 году, по оценкам Fortune Business Insights, ёмкость мирового рынка перовскитных солнечных панелей достигнет $6,58 млрд, увеличившись в 36 раз относительно нынешнего уровня. Власти Японии предусмотрели крупные субсидии, направленные на развитие производства перовскитных солнечных панелей на территории страны.

Германия столкнулась с избытком солнечной энергии из-за широкомасштабного наращивания объёмов установленных солнечных панелей в 2023 году. По данным исследования шведского банка SEB Research, страна установила больше мощностей, чем требуется для удовлетворения текущего спроса на электроэнергию.

Источник изображения: Zbynek Burival on Unsplash

Как сообщает издание Businessinsider, в часы пиковой выработки солнечной энергии, её производители вынуждены снижать цены в разы, чтобы хоть как-то реализовать избыток. Так, за последние 10 дней производители вынуждены были снижать цены на электроэнергию в пиковые часы на 87 %, то есть до 9,1 евро за 1 МВт·ч по сравнению с ценой в 70,6 евро в вечернее и ночное время.

По словам аналитика SEB Бьярне Шилдропа (Bjarne Schieldrop), такая ситуация возникла из-за рекордного ввода в эксплуатацию новых солнечных мощностей в 2023 году. К концу прошлого года общая мощность солнечной генерации в Германии достигла 81,7 ГВт, тогда как средняя нагрузка потребления составила 52,2 ГВт. Таким образом, общая мощность солнечной энергетики оказалась почти на 30 ГВт выше среднего спроса.

Источник изображения: SEB, PV Magazine

Разрыв между предложением и спросом ещё больше увеличивается летом, когда выработка солнечных панелей максимальна, а энергопотребление снижается. При этом потребители не получают особой выгоды от низких цен, так как потребляют большую часть энергии в вечерние часы.

Если рост солнечных мощностей не будет стимулироваться субсидиями, снижение рентабельности может остановить дальнейшее развитие отрасли в Германии, считает Шилдроп. Вместо этого внимание сместится на решения по более эффективному использованию вырабатываемой энергии, в частности, на инвестиции в аккумуляторы и модернизацию электросетевой инфраструктуры.

Вообще дисбаланс спроса и предложения не является новой проблемой для Германии, и не только этот регион сталкивается с этим. В прошлом году европейский рынок в целом активно устанавливал солнечные мощности из-за прекращения поставок ресурсов из России. Избыток зеленой энергии, усугубляемый активной установкой новых ветряных турбин и атомной энергетики, уже спровоцировал неоднократные случаи падения цен в разных регионах Европы.

Тем не менее, по мере реализации различных мер и временного смещения акцента с роста производства солнечной энергии на сети, аккумуляторы и другие возможные способы её использования, приведут к нормализации ситуации в ближайшее время, уверен Шилдроп.

25 апреля 1954 года американские исследователи представили прототип первого пригодного к практическому использованию солнечного элемента. Его КПД в то время составлял около 6 %. С тех пор многое произошло, а солнечная энергетика вышла на пик популярности.

Солнечные элементы образца 1956 года. Источник изображения: John Marton, Wikimedia

В момент демонстрации разработки 70 лет назад издание New York Times не скрывало энтузиазма: «Это изобретение может ознаменовать начало новой эры — использования почти безграничной солнечной энергии для нужд человеческой цивилизации». Но прошли десятилетия, прежде чем это пожелание обрело реальные черты. По-настоящему глобальный рост фотовольтаики начался в последние 10 лет. Так, если в 2004 году во всём мире установили солнечных панелей суммарной мощностью 1 ГВт, то к 2010 году более 1 ГВт панелей устанавливали каждый месяц. К 2015 году темпы выросли до 1 ГВт в неделю, а теперь это 1 ГВт в день.

По мнению немецкой отраслевой ассоциации Bundesverband Neue Energiewirtschaft Association, в течение текущего десятилетия можно рассчитывать на ежегодный прирост солнечных мощностей на 1 ТВт в год.

Изобретатели кремниевых фотопанелей за работой

Более 70 лет назад перед американскими учёными Дэрилом Чапином, Джеральдом Пирсоном и Кэлвином Фуллером изначально ставилась задача разработать надежный источник энергии для удаленных телефонных систем, для которых обычные батареи были неэффективны. К тому времени уже были созданы солнечные элементы из селена, но их КПД был крайне низким для практического использования.

Многомесячная работа учёных привела к созданию первого кремниевого солнечного элемента, пригодного к использованию в составе солнечного модуля. Он был представлен 25 апреля 1954 года. Заявленный на тот момент КПД составлял всего 6 %. Этот показатель медленно рос в течение нескольких десятилетий, совершив рывок только в последние 20 лет. Сегодня КПД кремниевого элемента приблизился к 25 %, что недалеко от теоретического предела для этого материала, но ему на смену идут новые технологии. Например, перовскитные и тандемные солнечные ячейки.

Реклама первых коммерческих солнечных панелей

Даже сегодня Bell Labs, которая тогда была частью компании AT&T (сейчас она работает под управлением Nokia Bell Labs), называет «солнечный элемент» одной из своих «величайших инноваций». Трое ученых были посмертно награждены за свое изобретение в 2008 году — их имена внесли в Национальный зал славы изобретателей США.

Исследователи из Линцского университета создали миниатюрный квадрокоптер, который для своего питания использует энергию исключительно от солнечных панелей. Тончайшие лепестки солнечных панелей из перовскита в 40 раз тоньше листа бумаги и вместе с креплением составляют лишь 5 % массы дрона. У них рекордный показатель соотношения вырабатываемой мощности к весу, что обещает появление интересных мобильных решений и гаджетов.

Источник изображения: Nature Energy

Перовскитные солнечные панели имеют большие перспективы в области фотовольтаики. Однако они пока в основном проявляют себя в лабораторных условиях, поскольку крайне чувствительны, например, к влажности. Для защиты экспериментальных солнечных элементов из перовскита учёные из Австрии покрыли их оксидом алюминия, а саму основу нанесли на полимерную плёнку. Общая толщина элемента составила 2,5 мкм, что является отличительной чертой перовскитных материалов.

Всего на небольшом дроне с четырьмя электродвигателями (и винтами) было установлено 24 отдельных модуля, каждый площадью в 1 см². Генерируемой этими элементами энергии оказалось достаточно для приведения в движение роторов и взлёта дрона. КПД панелей не отличался рекордными значениями — он был не выше 20 %. Но важным стал их маленький вес: каждая из ячеек весила чуть меньше 1 мг, а их доля в общем весе дрона была значительно ниже 1 %. Есть также учесть электронику и крепёжные материалы, то даже в этом случае вклад подсистемы питания остается ниже 5 % массы квадрокоптера.

Нехитрые расчёты показывают, что соотношение генерируемой панелями дрона мощности к его массе составляет 44 Вт/г. Для сравнения, обычные солнечные панели из кремния для установки на частных площадках характеризуются соотношением 0,03 Вт/г. Согласитесь, разница есть и она колоссальная. Развитие этой разработки будет встречено с радостью ценителями мобильности во всех её проявлениях.

На деньги Министерства энергетики США учёные из Лехайского университета (штат Пенсильвания) создали материал для солнечных панелей с невообразимой эффективностью. Благодаря разработке новые панели смогут вырабатывать до двух электронов на каждый поглощённый высокоэнергетический фотон, что намного выше теоретически предсказанного значения.

Источник изображения: Ekuma Lab/ Lehigh University

Следует подчеркнуть, что привычное значение КПД панелей и внешняя квантовая эффективность фотоэлектрического материала — это не одно и то же. При падении на панель часть фотонов отражается, а другая часть нагревает панель вместо возбуждения электронов. Тем самым теоретическое значение внешней квантовой эффективности (EQE) не может быть больше 100 %, на что указывает предел Шокли-Квиссера, а КПД панелей ещё меньше. Но что это за наука, если она не может шагнуть за пределы известного?

«Эта работа представляет собой значительный скачок вперёд в нашем понимании и разработке решений в области устойчивой энергетики, подчеркивая инновационные подходы, которые могут переопределить эффективность и доступность солнечной энергии в ближайшем будущем», — сказал Чинеду Экума (Chinedu Ekuma), профессор физики, который является ведущим автором статьи в журнале Science Advances.

Поиск нужной комбинации материалов сначала был проведён с помощью моделирования на компьютере. Затем, на основе полученных данных, был создан прототип, подтвердивший удивительные свойства материала. Образец в качестве активного слоя в кремниевой фотоэлектрической ячейки продемонстрировал среднее фотоэлектрическое поглощение в 80 %, высокую скорость генерации фотовозбуждённых носителей и внешнюю квантовую эффективность (EQE) на беспрецедентном уровне 190 %.

Скачок эффективности материала во многом объясняется его отличительными «состояниями промежуточной зоны», специфическими уровнями энергии, которые расположены в электронной структуре материала таким образом, что делают их идеальными для преобразования солнечной энергии. Эти состояния имеют уровни энергии в пределах оптимальных энергетических диапазонов, в которых материал может эффективно поглощать солнечный свет и производить носители заряда — около 0,78 и 1,26 эВ (электрон-вольт). Кроме того, материал особенно хорошо проявил себя при высоких уровнях поглощения в инфракрасной и видимой областях электромагнитного спектра.

В традиционных солнечных элементах максимальное значение EQE составляет 100 %, что соответствует генерации и сбору одного электрона на каждый поглощенный фотон солнечного света. Новый материал, как и ряд других перспективных материалов, продемонстрировал способность генерировать и собирать более одного электрона из фотонов высокой энергии, что обеспечивает увеличение теоретически возможного КПД панелей до двух и более раз.

Хотя такие материалы с многократным генерированием экситонов еще не получили широкого коммерческого распространения, они обладают потенциалом для значительного повышения эффективности систем солнечной энергетики. В материале, разработанном исследователями Лехайского университета, состояния промежуточной зоны позволяют улавливать энергию фотонов, которая теряется традиционными солнечными элементами, в том числе за счет отражения и выработки тепла.

Исследователи разработали новый материал с использованием «ван-дер-ваальсовых зазоров», атомарно малых промежутков между слоистыми двумерными материалами. Эти промежутки могут удерживать молекулы или ионы, и материаловеды обычно используют их для вставки или «интеркалирования» других элементов для настройки свойств материала. По сути в этих зазорах различные межмолекулярные силы, определяемые как силы Ван-дер-Ваальса, крепко удерживают нужные молекулы или атомы, как в случае нового материала. В частности, учёные поместили между селенидом германия (GeSe) и сульфидом олова (SnS) атомы меди нулевой валентности.

«Его быстрый отклик и повышенная эффективность убедительно указывают на потенциал Cu-интеркалированного GeSe/SnS в качестве квантового материала для использования в передовых фотоэлектрических решениях, предлагая возможности для повышения эффективности преобразования солнечной энергии, — говорят разработчики. — Это многообещающий кандидат для разработки высокоэффективных солнечных элементов следующего поколения, которые сыграют решающую роль в удовлетворении глобальных потребностей в энергии».

Учёные Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) в США провели исследования почти на 2500 объектах по выработке электричества от солнечного света. Несмотря на опасения, большинство фотоэлектрических систем за годы работы испытали минимальный ущерб от кратковременных экстремальных погодных условий и показали скромную деградацию, что обещает приблизить переход на возобновляемые источники энергии.

Контроль качества солнечных панелей. Источник изображения: PVEL

Изучению подверглись коммерческие и коммунальные солнечные электростанции по всей территории Соединенных Штатов, развёрнутые в период с 2008 по 2022 год. Были получены данные от 25 тыс. инверторов из 37 штатов. Исследования охватили почти 8 ГВт фотоэлектрических мощностей со средним временем эксплуатации 5 лет. С учётом того, что в 2022 году в США было чуть больше 100 ГВт установленной мощности солнечных электростанций, учёные изучили определённо меньше 10 % от работающих систем. Однако для качественной статистики этого вполне достаточно.

Исследователи выяснили, что в среднем производительность фотопанелей снижается на 0,75 % в год, что соответствует аналогичным значениям, о которых сообщалось в предыдущих исследованиях. Анализ показал, что системы в зонах с более высокой температурой демонстрируют вдвое большую потерю производительности, чем системы в более прохладном климате: на 0,88 % в год и 0,48 % в год соответственно. В целом, в 90 % исследованных систем потери производительности составляли менее 2 % в год.

«Во-первых, это показывает, что наш парк фотоэлектрических систем в целом не выходит из строя катастрофически, а, скорее, деградирует скромными темпами в пределах ожиданий, — сообщили учёные. — Важно, чтобы мы как можно точнее определили этот показатель, потому что это небольшое, но ощутимое число используется почти во всех финансовых соглашениях, которые финансируют солнечные проекты, и обеспечивает важнейшие рекомендации для отрасли».

Краткосрочное воздействие экстремальных погодных условий, таких как наводнения, сильные ветры, град, лесные пожары и молнии, в большинстве исследованных фотоэлектрических систем было минимальным. Средняя продолжительность отключения после экстремального погодного явления составила два–четыре дня, что привело к снижению среднегодовых показателей выработки на 1 %.

В общей сложности в 12 системах из 6400 произошли отключения на две недели и более. Большинство отключений произошло из-за наводнений и дождей, за которыми последовали порывы ветра. В большинстве систем из набора данных произошел только один сбой, связанный с погодой.

Критическими для выживания солнечных электростанций погодные условия возникли бы в случае увеличения градин свыше 25 мм, скорости ветра более 90 км/ч и снежного покрова более 1 м. При таких условиях солнечные панели чаще бы выходили из строя, на что должны обратить внимание производители фотопанелей, если они хотят повысить надёжность своей продукции.

«Мы не считаем, что какой-либо из этих анализов свидетельствует о том, что фотоэлектрические системы ненадежны или особенно уязвимы к экстремальным погодным условиям. Фотоэлектрические системы продемонстрировали, что они могут обеспечивать резервное питание и спасать жизни, когда окружающая инфраструктура повреждена экстремальными погодными явлениями, — сказал исследователь NREL Дирк Джордан. — Тем не менее, есть дальнейшие меры, которые мы можем предпринять для улучшения качества оборудования и особенно передовых методов установки для повышения устойчивости к этим погодным явлениям».

В целом исследование показало, что при переходе к возобновляемой энергетике на солнечные панели можно положиться. Однако хотелось бы обратить внимание на такой факт, как ускоренная деградация солнечных панелей после 10 лет эксплуатации, что не отражено в работе учёных из США, но фиксируется исследователями в других странах.

Новые технологии умного остекления пока не стали массовым явлением в современной архитектуре. Пожалуй, больше всего новостей приходит из Австралии, где даже зимой много солнца. Умное остекление оконных проёмов позволит экономить на охлаждении и отоплении зданий, а также оно способно вырабатывать электрическую энергию, совершенно не поглощая видимого света.

Источник изображения: Hayball Architects

Как сообщает австралийская ClearVue Technologies, архитектурное бюро Hayball Architects выбрало умные окна компании для остекления шестиэтажного здания, которое будет построено для одного из крупнейших австралийских профсоюзов CFMEU. По некоторым оценкам, пропускающие обычный свет умные окна помогут снизить энергопотребление здания на отопление и охлаждение до 70 %.

По всей площади стёкол в стеклопакете BIPV нанесено некое нанопокрытие, которое переотражает инфракрасные и ультрафиолетовые лучи в солнечном спектре в сторону кромки окон, где размещены солнечные панели, чувствительные к этим диапазонам. Видимый свет проникает в помещение и создаёт там обычное комфортное для людей освещение.

Благодаря своей структуре умные стёкла остаются чуть холоднее по отношению к окружающему воздуху, чем обычное стекло (на 3,5 °C днём). Это позволяет меньше тратить на кондиционирование воздуха в помещении, не говоря о том, что окна сами вырабатывают электричество.

Умные стёкла BIPV размещены в левом проёме. Источник изображения: ClearVue Technologies

Здание для профсоюза будет строиться в Мельбурне. Производством стекла, по-видимому, будет заниматься местная компания Melbourne Safety Glass. Стоимость проекта составит 12 млн австралийских долларов ($8 млн). Начинание может стать хорошей рекламой умному остеклению. Эта и подобные технологии давно рвутся в жизнь.

На выставке CES 2024 компания 3M представила «защитную коммуникационную гарнитуру» PELTOR WS ALERT XPV с запатентованной технологией подзарядки от встроенных в оголовье солнечных батарей. В партнёрстве со шведской технологической компанией Exeger производителю удалось оптимизировать тонкоплёночные солнечные элементы Powerfoyle для зарядки батареи. Правда, пока неясно, достаточно ли эффективна технология, чтобы полностью обойтись без розетки.

Источник изображения: 3M

Необходимо отметить, что, хотя 3M и не позиционирует свою гарнитуру, как игровую, технические характеристики представленного устройства вполне соответствуют уровню современных игровых моделей. Устройство 3M оснащено возможностью беспроводного подключения через Bluetooth, микрофоном с шумоподавлением и технологией «нажми и слушай» при помощи встроенных в корпус внешних микрофонов.

К недостаткам новой гарнитуры можно отнести разве что излишнюю громоздкость, но это вполне компенсируется качеством звука и высоким уровнем громкости. И конечно, использование Bluetooth вместо выделенного беспроводного канала потенциально может привести к задержкам звука.

Технология солнечных батарей развивается довольно быстрыми темпами, и уже сегодня можно увидеть на рынке примеры её реализации в периферийных устройствах для ПК, например, компания Logitech представила на рынке клавиатуры с питанием от солнечной энергии ещё в 2010 году.

Учитывая продолжающиеся достижения в области портативности и производительности солнечных панелей и рост энергоэффективности устройств, можно предположить, что и более энергоёмкая периферия может стать полностью независящей от проводов и зарядных устройств. А если вспомнить, что некоторые беспроводные гарнитуры, например, HyperX Cloud Alpha Wireless, уже способны обеспечить до 300 часов автономной работы без подзарядки, то подобная перспектива представляется делом ближайшего будущего.

Проведённый компанией Wood Mackenzie анализ мирового рынка производства солнечных панелей показал, что стоимость производства фотоэлементов в Китае рекордно снизилась. В совокупности с другими особенностями китайской экономики низкая цена на фотопанели привела к тому, что производители в США и в Европе перестали быть для Китая конкурентами на этом рынке и вряд ли станут ими в будущем.

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

«Китай является производителем самых дешёвых солнечных модулей в мире. Подсчёты цен на солнечные модули в долларах за ватт, сделанные в декабре, показывают, что удельная стоимость солнечных модулей в Китае составляет $0,15, что значительно ниже производственных показателей Индии ($0,22), Европы ($0,30) и США ($0,40)», — сказал Стивен Нелл (Steven Knell), вице-президент Wood Mackenzie и эксперт по энергетике и возобновляемым источникам энергии.

В 2023 году стоимость производства солнечных модулей в Китае снизилась на 42 %. Цена в $0,15 за ватт стала настолько низкой на рынке, что никто в мире больше не может составить конкуренцию китайским производителям фотопанелей. За год китайские компании удвоили выпуск солнечных панелей по сравнению с совокупными показателями производства фотопанелей в США и Европе. Тем самым в Китае сегодня сосредоточено 80 % мировых мощностей по выпуску этой продукции.

«Огромное преимущество Китая подразумевает, что усилия международных конкурентов по вытеснению китайских компаний из цепочек поставок [в сфере энергетики] из возобновляемых источников вполне могут оказаться тщетными. Перспективы появления доступных компонентов на рынке обнадёживают, учитывая текущую гонку мощностей, но конкуренты Китая вряд ли выиграют в ценовой войне. Китай уже выиграл гонку мощностей в области зелёных технологий», — заявил Кнелл в интервью DW.

Самое интересное, что анализ показал незначительную зависимость стоимости производства фотопанелей в Китае от стоимости рабочей силы.

«Исследование фотоэлектрической промышленности в США и Китае показывает, что доминирование Китая в производстве солнечных панелей обусловлено не столько более дешёвой рабочей силой и государственной поддержкой, сколько более масштабным производством и вытекающими из этого преимуществами для цепочки поставок», — сказал Кнелл.

Это же подтвердило исследование, проведённое учёными NREL и MIT. Доминирующим фактором стали масштабы производства солнечных панелей в Китае, дополнительно обеспеченные доступом к инвестиционному капиталу и менее строгой деловой и нормативной средой. Теоретически многое из этого можно воспроизвести в США и в Европе. За одним исключением — достичь «китайских» масштабов производства солнечных панелей в Европе и США представляется маловероятным, что заставляет прийти к заключению, что Китай никто из них уже не догонит.

Похоже, заключают эксперты, централизованный государственный капитализм в Китае даёт определенные преимущества для развития того или иного сектора экономики и промышленности.

Компания Panasonic сообщила, что первой в мире начинает долгосрочные демонстрационные испытания фотоэлектрического стекла на основе перовскита в окнах жилого дома. Испытания в «умном» городе Фудзисава продлятся до конца следующего года. Фотоэлектрические стёкла Panasonic будут вырабатывать электроэнергию и при этом оставаться прозрачными либо тонированными.

Источник изображений: Panasonic

Фотоэлектрические окна защитят от перебоев с поставками электричества, что обычно происходит во время частых в Японии стихийных бедствий, а также обеспечат экологически чистое снабжение энергией жилых помещений и офисов. Представленные компанией стёкла с функцией выработки электроэнергии приблизились к этапу массового производства в 2020 году, когда Panasonic анонсировала эту разработку.

По словам Panasonic, её фотоэлектрические стёкла на основе перовскита обладают самым высоким в мире КПД для солнечных фотоэлементов такого рода, который достигает 17,9 % для элементов площадью более 800 см². По показателю КПД тонкие и лёгкие перовскитные стёкла компании приближаются к кремниевым солнечным панелям, но имеют такие преимущества, как прозрачность и очень малый вес.

На практике будет испытано достаточно небольшая площадь остекления. В экспериментальном доме компания застеклит «фотостёклами» одну лоджию с окнами на юго-восток. Размеры остекления составят 3876 мм в ширину и 950 мм в высоту.

Добавим, фотоэлектрические стёкла Panasonic производятся методом струйной печати с использованием лазеров для гравировки. В этом одно из главных преимуществ перовскитных соединений — они легко растворяются до состояния чернил для промышленных струйных принтеров. А струйное производство дешевле, доступнее и чище традиционных техпроцессов с травлением, которое сопровождает обработку кремниевых подложек для обычных фотопанелей.

Молодая швейцарская компания Dhp Technology предлагает использовать разрабатываемые ею раздвижные солнечные панели в составе навесов для стоянок большегрузного транспорта, одновременно направляя полученную от солнца электроэнергию на пополнение заряда тяговых батарей электромобилей. В случае климатических неурядиц вроде града «гармошка» из солнечных батарей может складываться.

Источник изображения: Dhp Technology

По информации Electrek, в качестве пилотного проекта такие навесы из солнечных батарей будут развёрнуты над 45 стоянками транспорта возле автомобильных трасс в двух районах Швейцарии. У такой складной солнечной крыши есть собственное имя — HORIZON, она обладает гораздо меньшей массой по сравнению с традиционными солнечными панелями с использованием стекла. Для раскладывания и складывания панелей этого типа используются канаты и ролики, поднятые на высоту до 6 метров от земли. Расстояния между наземными опорами могут быть достаточно большими, что позволяет экономить парковочные места.

Управляющая электроника, как сообщается, сама следит за погодными условиями, и если сильный ветер, град или снег угрожают солнечным панелям, то они временно складываются. При этом эффективности солнечных панелей в составе крыши HORIZON вполне хватает для того, чтобы вырабатывать приличное количество электроэнергии в зимнее время года.

Энергетическая компания Aventron, которая входит в один с Dhp Technology консорциум, собирается установить такие раздвижные солнечные панели на 45 стоянках грузового транспорта в двух районах Швейцарии. Получаемое электричество планируется направить преимущественно на зарядку электромобилей, хотя и окрестным домовладениям в случае появления излишков что-то может перепасть. В совокупности панели над 45 стоянками смогут выдавать до 35 мегаватт электроэнергии. Установка панелей начнётся в следующем году, а в строй все 45 объектов будут введены в 2027 году.