Сонячні колектори для житла та автомобілів — п'ять креативних інноваційних підходів.

Дослідники невпинно працюють над використанням сонячної енергії. На сьогоднішній день вона здатна забезпечувати електрикою домівки, живити автомобілі, підігрівати воду та навіть виробляти паливо.

Для багатьох людей сонячні панелі асоціюються з великими і громіздкими плитами, що монтуються на дахах, стінах або в відкритих просторах. Проте науковий прогрес не зупиняється, і Фокус представить цікаві модулі та новаторські методи їх використання.

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.

У Японії команда інженерів компанії PXP Corporation розробила інноваційні гнучкі сонячні панелі, які можна зручно згорнути в рулон. Невдовзі планується розпочати їх масове виробництво. Ці панелі виготовлені з унікального матеріалу — халькопіриту, здатного уловлювати більшу частину сонячного спектра в порівнянні з традиційним кремнієм. Японські спеціалісти вже готові до виробництва модулів з ефективністю перетворення енергії на рівні 18%, з подальшими планами підвищити цей показник до 19,2%.

PXP Corporation продемонструвала можливість монтажу своїх гнучких панелей на різноманітні об’єкти, такі як легкові автомобілі, електричні велосипеди та переносні холодильники. Крім того, розробники пропонують застосовувати ці технології для забезпечення енергією літальних апаратів, які мають зв'язкові станції на висоті приблизно 20 км.

Корпорація також створила тандемні елементи на основі перовскіту та халькопіриту, які продемонстрували ефективність на рівні 26,5%. Проте залишається нез'ясованим їхня гнучкість.

Команда вчених з Нідерландів і Бельгії розробила унікальний фотоелектричний модуль, який поєднує в собі функції захисту від шуму і має зигзагоподібну форму. У процесі досліджень вони створили прототип розміром 4 на 4 метри, на якому було встановлено вісім панелей, наданих бельгійською компанією Soltech, а також датчики температури Fiber Bragg Grating (FBG) і звукоізоляційний 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.

У грудні компанія DartSolar з США представила унікальний даховий багажник для електромобілів, який трансформується в сонячну електростанцію і має вбудовані акумулятори. Цей пристрій дозволяє подорожувати на 32 км більше щодня або заряджати автомобіль у випадку непередбаченої розрядки під час поїздки. Крім того, за необхідності, цей комплекс може використовуватися як звичайний багажник для перевезення вантажів вагою до 23 кг.

У зібраному стані сонячний модуль забезпечує потужність 360 Вт. Проте, якщо розкласти його елементи в напрямку капота та багажника, ця потужність зростає до 1000 Вт. Панельний масив з'єднується з блоком живлення, розташованим у задній частині автомобіля, який трансформує сонячну енергію в змінний струм напругою 120 В.

В даний час ціна багажника складає 2950 доларів. Виробник запевняє, що модуль поверне свої витрати протягом двох років інтенсивної експлуатації, а його термін служби може досягати 10 років. У комплекті ви отримаєте інструкцію з ремонту, креслення та необхідні деталі.

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 компанія SunHydrogen оприлюднила результати випробувань свого модуля, розробленого спільно з CTF Solar, на дослідницькому майданчику Honda в Японії. Було зафіксовано, що ефективність перетворення сонячної енергії у водень становить 10,8%. У грудні цього ж року робочий прототип продемонстрував здатність виробляти водень у зимових умовах, перебуваючи поза межами лабораторії в США.

Цікаво відзначити, що в даний момент система займає всього 1 квадратний метр. Розробник має намір вдосконалити технологію та розширити модуль до 25 квадратних метрів або більше, використовуючи більш ефективні матеріали.