Новости Группы РОСНАНО

Последние события и самая актуальная информация о деятельности РОСНАНО

Зарядись через окно. Солнечные батареи, оказывается, могут быть не только на крыше

17 ноября 2020

Интеграция солнечных панелей в окна, фасады и кровлю зданий — это новое слово в строительных технологиях. Конечно, говорить о том, что они пришли на массовый рынок, еще рано, но очевидно, что это быстро развивающееся и перспективное направление.

На горизонте 10–15 лет это станет вполне стандартной практикой для технологически развитых рынков, считает руководитель компании «Солартек» Дмитрий Крахин:

Когда мы говорим об интегрированной в здания солнечной батарее, то первым делом вспоминаем китайские компании. Однако у нас в стране эти технологии тоже очень активно развиваются. И есть даже гораздо более продвинутые продукты. Они были представлены среди других наиболее перспективных разработок на форуме «Открытые инновации», прошедшем недавно в Сколково при поддержке Фонда инфраструктурных и образовательных программ РОСНАНО.

Если говорить профессиональным языком, то данная технология называется тонкопленочной фотовольтаикой. По сути, это означает встраивание гибких солнечных модулей в современные кровельные материалы (например, в рулонные ПВХ-мембраны). Технология позволяет устанавливать «солнечную крышу» в момент монтажа основной кровли, в отличие от традиционных солнечных панелей, которые монтируются уже после завершения кровельных работ (и зачастую с вынужденным нарушением целостности и герметичности кровельного пирога). Такая «солнечная крыша» при правильной установке практически застрахована от протекания.

Еще одна полезная опция гибких солнечных модулей — возможность встраивания их в фасадные конструкции. Наиболее экономически эффективно это в регионах, где много отраженного солнечного света (например, от снегового покрова). Кроме того, модули можно сделать частью оконного стекла (там, где требуется тонировка от лишнего солнечного света, полупрозрачное солнечное окно станет отличным источником энергии для кондиционирования помещений).

Почему все это перспективно для строительной отрасли? В результате повышается энергоэффективность зданий, это удобство установки, эстетичность и высокий КПД. Гибкие солнечные модули могут использоваться не только для интеграции в крыши, но и монтироваться на фасады и другие поверхности зданий. Все знают, что примерно 90% фотоэлектрических установок приходится на загородные электростанции на кристаллическом кремнии. Дешево, высокий КПД. Но тем не менее это всегда большая стойка, тяжелые конструкции, большие поверхности земли, занятые солнечными панелями, а также необходимость доставки выработанной электроэнергии в точку ее потребления. Поэтому, несмотря на все положительные эффекты, профессионалы, которые занимаются энергоэффективностью, думают о тех вариантах, когда солнечные модули располагаются непосредственно на зданиях, фасадах и окнах.

Сегодня, конечно же, солнечными модулями, расположенными на крышах, никого не удивишь. Но нужно понимать, что далеко не каждая кровля выдержит значительный вес кристаллического модуля. Под него требуется громоздкая конструкция, ее нужно присверливать к крыше, а значит, это дополнительная работа по гидроизоляции, ветровой балласт и другие проблемы. Не нужно забывать и про эстетический аспект, поскольку традиционные прямоугольные модули достаточно сложно вписать в архитектуру, тем более историческую.
Именно по этим причинам набирают популярность тонкопленочные солнечные модули. В чем их преимущество по сравнению с традиционными солнечными панелями? Это в первую очередь малый вес: не более 3 килограммов на квадратный метр, а в ряде случаев — значительно меньше, в зависимости от технологий. Причем 95% веса составляет полимерная пленка. Это низкоэнергоемкий материал, создающий при производстве слабый углеродный след. И, конечно, малая толщина модуля — всего 1–2 миллиметра — и гибкость, что позволяет достаточно легко интегрировать его в любое место. Выглядит конструкция, скорее, как дополнительный слой кровли, нежели как инородный предмет на ней.

Разумеется, возникает вопрос: есть ли экономия при использовании данной технологии? Поясняю на примере «солнечного окна»: избыток солнечного света создает дискомфорт в зданиях с большой площадью остекления и приходится тонировать стекло (например, в ОАЭ тонировка достигает 80%). Вместо этого в данном случае можно сформировать на стекле полупрозрачный тонкопленочный солнечный модуль, который будет работать как тонировка, но, помимо затенения, станет также вырабатывать электроэнергию для кондиционирования помещения… Резко снизится потребность в сетевой электроэнергии, ведь всю нагрузку, которую создает кондиционирование, покроет выработка солнечных окон.

Нужно также отметить, что и производительность тонкопленочных модулей достигает уже довольно приличных показателей. Сегодня доступны в продаже модули с КПД 14–16%, увеличение которого прогнозируется до 25% в перспективе нескольких лет. Причем они гораздо лучше подходят для городского внедрения, поскольку работают эффективнее с частичным затемнением и высокой облачностью, что свойственно для нашей полосы. Такие модули не боятся механических деформаций. По установленным ячейкам можно ходить, обслуживая кровлю, очищая ее от загрязнений или снега.

По совокупности характеристик тонкопленочные модули лучше всего подходят для интеграции в здания. Согласно маркетинговым исследованиям, темпы роста рынка фотовольтаики в сегменте тонкопленочных технологий достаточно высокие, а общий оборот рынка интегрируемой фотовольтаики (Building Integrated Photovoltaics) достигнет 36 млрд долларов в ближайшие пять лет.

Например, сейчас в столице Мордовии, городе Саранске, запускается завод «СтилСан», который будет производить фотовольтаические гибкие тонкопленочные модули по технологии CIGS для солнечных крыш. Затем в планах стоит локализация группой компаний «ТехноСпарк» производства в Троицке по другой перспективной технологии, которая даст еще более тонкие и легкие модули, сворачиваемые в рулоны. Нашей компанией ведутся разработки по методам заводской интеграции таких модулей в ПВХ-мембрану и различные виды композитных черепиц.

Источник: Строительная газета, 17.11.2020