Такое бывает: Концентрирующая фотоэлектрическая тепловая система с КПД 91%

Международная исследовательская группа разработала параболическую линейную концентрационную фотоэлектрическую тепловую систему для производства тепла и электричества, как для бытового, так и для промышленного применения. Фотовольтаическая установка основана на многофункциональных солнечных батареях Azure Space на основе фосфида галлия индия (InGaP), арсенида галлия (GaAs) и германия (Ge).

Итальянская компания Greenetica Distribution объявила о планах коммерциализации новой параболической линейной концентрационной фотоэлектрической (CPVT) системы.

Солнечная система для производства тепловой и электрической энергии

Энергетическая компания разработала систему совместно с исследователями кафедры промышленной инженерии Университета Падуи. В проекте также приняли участие несколько других организаций, в том числе итальянское Национальное агентство по новым технологиям (ENEA), австрийская компания Joanneum Research Forschungsgesellschaft mbH и Египетский университет Гелиополиса.

Система когенерации была запатентована, и ее запуск на рынок должен быть осуществлен в ближайшее время», — сказал один из участников проекта Антонио Сичиролло. «Первоначально будет доступна только тепловая система, а в 2022 году должна быть запущена чисто фотоэлектрическая тепловая версия для комбинированного производства тепла и электроэнергии».

Последняя система состоит из четырех параболических зеркал, которые концентрируют солнечное излучение на линейном приемнике. Она включает в себя два фотоэлектрических тепловых модуля, каждый длиной 1,2 метра.

Такое бывает: Концентрирующая фотоэлектрическая тепловая система с КПД 91%

Фотовольтаическая тепловая панель оснащена многофункциональными солнечными батареями на основе фосфида галлия индия (InGaP), арсенида галлия (GaAs) и германия (Ge). Говорят, что они демонстрируют очень ограниченную зависимость эффективности от рабочей температуры и могут работать с максимальной эффективностью при 80 С.

Солнечные элементы, поставляемые немецким производителем Azure Space Solar Power GmbH, припаиваются на керамическую подложку, которая соединена с активной системой охлаждения с алюминиевым теплообменником с рулонной связью и замкнутым контуром для перекачки воды в качестве охлаждающей жидкости. Квадратные ячейки по бокам имеют длину 10 мм и объединены в линии с эффективностью 34,6%, каждая из которых состоит из 22 ячеек. PV-блок имеет 10 полос и длину 1,2 метра. Для обеспечения максимальной выработки энергии была добавлена двухосная система слежения.

Прототип системы имеет площадь 6,857 квадратных метров и геометрический коэффициент концентрации почти 130, что в промышленно развитой системе может достигать даже 140, по словам производителя. Система также является модульной, поэтому можно добавлять больше модулей.

» Промышленная система теперь имеет другой и высокопроизводительный теплообменник, разработанный командой Университета Падуи, и все компоненты в приемнике перепроектированы для реализации и эффективного производственного процесса сборки», — сказал Сичиролло.

«Модуль CPVT теперь производится в Падуе в небольших масштабах на том же заводе, где производится тепловая система», — добавил Сичиролло. «Greenetica Distribution планирует сотрудничать со специализированным международным производителем для организации серийного производства».

Модульность системы делает ее пригодной для широкого спектра применений, от бытовых до промышленных проектов. Стандартизированная первая модель имеет пять приемников, общей длиной 6 метров.

Такое бывает: Концентрирующая фотоэлектрическая тепловая система с КПД 91%

«Легко установить несколько системных солнечных батарей или масштабировать систему до приемника длиной до 1,2 м, чтобы обеспечить достаточное количество тепла и электричества для одного пассивного дома», — сказал Сичиролло.

Эффективность системы составляет 91%, что означает, что этот процент прямого солнечного излучения преобразуется в тепло или электричество. Пиковая мощность оптимизированного 1,2-метрового приемника CPVT составляет 3,5 кВт (1 кВт электрический плюс 2,5 кВт тепловой).

«Ожидаемая выработка электроэнергии в год для стандартной системы с пятью модулями и 6-метровой длиной приемника составляет от 30 000 до 35 000 кВт/ч в северной Италии», — сказал Сичиролло. «Приблизительно одна треть для электричества и две трети для тепла».

Тепловая версия системы получила сертификат Solar Keymark, добровольный знак третьей стороны для солнечных тепловых продуктов. Сертификация покажет конечным пользователям, что продукт соответствует соответствующим европейским стандартам.

«Он готов к выходу на рынок и получению стимулов в более чем 40 странах», — добавил Сичиролло. «Однако паритет в сетях уже достигнут на среднесрочную перспективу, а экономическая отдача крайне мала для всех потребителей при полном использовании тепловой энергии в течение года».

Текущая цена стандартной полной системы в Италии в настоящее время составляет 16 725 евро (19 700 долл. США). «В случае завода «под ключ» можно купить непосредственно у компании или у отдельных инсталляторов», — сказал Сичиролло.

Исследовательская группа утверждает, что сочетание производства тепловой и электрической энергии в одной системе дает несколько преимуществ по сравнению с раздельным использованием технологий. Эти преимущества включают в себя более низкий углеродный след, гибкость температурного уровня, большую пиковую мощность на квадратный метр, стабильную производительность и простую интеграцию с существующими установками. «И по сравнению с одной установкой, она также имеет более низкую выравниваемую стоимость электроэнергии», — добавил Сичиролло.