Mislav

Uskoro za vlasnike kuća: Solarni paneli koji izgledaju privlačno

Solarni paneli mogu učiniti domove puno zelenijima. Ali također, mogu ih učiniti i manje privlačnim. Veliki razlog zbog kojeg vlasnici kuća nisu instalirali solarne panele – osim cijene – bio je taj što im se nije sviđalo kako izgledaju.

Istraživači i privatne tvrtke rade na novom dizajnu koji bi mogao promijeniti izgled stambenih solarnih sustava—i namamiti više ljudi da isprobaju tu tehnologiju. Testiraju sve, od solarnih ćelija tako tankih da se mogu razmazati poput boje, do ploča integriranih u tkaninu koje se koriste kao tende ili šatori, do onih koje dolaze u različitim i ugodnijim bojama.

“Trebamo više ljudi koji će prihvatiti solarnu energiju”, kaže Sheila Kennedy, praktična arhitektica i profesorica arhitekture na Massachusetts Institute of Technology. “Moramo to učiniti radosnim, svakodnevnim dijelom domaćeg života, a to će zahtijevati dizajn. To nije samo tehnički problem.”

Krajem 2020. bilo je otprilike 2,7 milijuna domova sa standardnim silicijskim fotonaponskim sustavima u SAD-u, prema Nacionalnom laboratoriju za obnovljivu energiju (NREL).

Tehnologija bi ovih dana mogla izgledati privlačnije vlasnicima kuća, s nedavnim nacrtom zakona o klimi koji produljuje postojeći federalni porezni kredit za izdatke za solarnu energiju za stambene objekte do 2032., povrh poticaja koje nude mnoge države.

Tweet

Evo nekoliko načina na koje bi novi solarni dizajni mogli proširiti mogućnosti koje ljudi imaju za dodavanje obnovljive energije kod kuće.

Tanka i fleksibilna tehnika

Najčešći sustavi stambenih zgrada koriste plave ili crne ploče izrađene od silicijevih solarnih ćelija—koje su glomazne i krute, energetski intenzivne za izradu i podložne manjku u opskrbnom lancu.

Sada solarni istraživači istražuju nove materijale koji obećavaju stvaranje solarnih panela tankih samo nekoliko nanometara—i učiniti ih mnogo estetski ugodnijima.

Jedna od tehnologija tankog filma koja najviše obećava uključuje perovskite, minerale s kristalnom strukturom koja se može raširiti na pola mikrona, što je manje od nekih bakterija. Ta bi tankoća omogućila da solarne ćelije na bazi perovskita postanu fleksibilne ili da se jednog dana na njih nanese boja.

Koncept radi izuzetno dobro u pretvaranju sunca u energiju. Perovskite tehnologija stara je samo nekoliko desetljeća i već ima učinkovitost od 25,7% — količinu sunčeve svjetlosti koja se pretvara u energiju — u postavkama testiranja, prema NREL-u. U međuvremenu, silicij, na kojem su istraživači radili preko 40 godina, dostiže 26,7%. S obzirom na trenutna istraživanja, stopa učinkovitosti od 33% za perovskite moguća je u sljedećih nekoliko godina, prema Bin Chenu, profesoru kemije na Sveučilištu Northwestern.

Nekoliko tvrtki također razvija silicijske ploče sa slojevima perovskita—uglavnom za komercijalnu upotrebu—koje iskorištavaju trenutne proizvodne procese i izgledaju vrlo slično postojećim fotonaponskim solarnim panelima.

Pretvaranje perovskita u fleksibilni materijal ili korištenje kao boja zahtijeva nove proizvodne procese i još je u fazi istraživanja. Ali ove tehnologije mogu biti vrlo jeftine za proizvodnju i ekološki prihvatljivije, a mnoge tvrtke rade na komercijalizaciji perovskita, što bi moglo smanjiti troškove, prema dr. Chenu.

U budućnosti bi se proizvodnja solarne energije mogla ugraditi izravno u zgrade, putem solarnih ćelija koje su integrirane u krovne prozore, obloge, balkonske ograde, pergole i sustave zasjenjenja.

David T. Moore, zaposlenik znanstvenika u NREL-u, kaže da bi perovskiti također mogli pomoći da solarni prozori – stakleni prozori koji mogu pretvoriti sunčevu svjetlost u električnu energiju – budu popularniji. Način na koji se solarni prozori trenutno proizvode ostavlja ih zatamnjene, kaže on. Za neke instalacije to je u redu, ali perovskiti bi mogli biti tanki i prozirni, oponašajući bolje nesolarne prozore.

Istraživanja se provode u brojnim drugim tehnologijama tankog filma, uključujući sićušne poluvodiče zvane kvantne točke i metode koje uključuju organske materijale, ali zbog svoje manje učinkovitosti, te solarne tehnologije nisu dobile istu pozornost kao perovskiti. I, u konačnici, perovskiti će morati prevladati vlastitu veliku prepreku: današnja fotonaponska tehnologija ima dugu povijest performansi u stvarnom svijetu.

“To je veliki izazov za komercijalizaciju”, kaže dr. Moore. “Žele li ljudi riskirati s nečim što možda neće potrajati?”

Solarni krovovi
Tehnologija integrirana u zgradu koja je najviše uzela maha su solarne šindre, koje su napravljene tako da podsjećaju na tradicionalne šindre i stapaju se s krovom.

Tesla je 2017. u SAD-u počeo prodavati solarne krovove od ove šindre, a nedavno su se pridružile i druge tvrtke s raznim opcijama, od ravnih crnih pločica do terakota izgleda.

Izrada krova od solarne šindre općenito je skuplja od dodavanja solarnih panela, uglavnom zato što je instalacija složenija, a troškovi za svaku kuću variraju ovisno o čimbenicima uključujući oblik krova, prepreke kao što su krovni prozori i marku šindre.

Peter Hakenberg, generalni direktor tvrtke paXos Consulting & Engineering, njemačkog proizvođača solarne šindre, kaže da krovovi sa solarnom šindrom tvrtke mogu koštati dvostruko više od običnog krova i biti 20% skuplji nego postavljanje tipičnih fotonaponskih panela na običan krov . Dakle, solarna šindra bi mogla imati više smisla za ljude koji mijenjaju krov ili grade novu kuću, kaže gospodin Hakenberg.

Dok većina klijenata želi učiniti pravu stvar i koristiti obnovljivu energiju, dodaje on, izbor se često svodi na estetiku.

“Ne žele svoje domove učiniti ružnima”, kaže on. “Toliko je jednostavno.”

Solarna tkanina

Dok se solarni paneli obično ugrađuju na trajne, krute strukture, oni se također mogu ugraditi u tkanine za strukture kao što su rešetke, nadstrešnice i nadstrešnice za automobile – čineći ih puno manje nametljivima.

“Sve što je tkanina prilika je za proizvodnju električne energije”, kaže Colin Touhey, suosnivač i izvršni direktor Pviliona, tvrtke iz Brooklyna, NY, koja proizvodi fleksibilne PV solarne strukture.

Pvilionovi proizvodi koriste tipične silikonske solarne ćelije, ali ih laminiraju i integriraju u tkaninu. Kompozitni materijal je otporniji od većine solarnih panela, kaže g. Touhey, i može pružiti sličnu učinkovitost.

Mobilne strukture poput solarnih šatora mogle bi omogućiti ljudima da povećaju solarnu energiju kada je to potrebno i da je premjeste tamo gdje je sunce ili da je više koriste tijekom sunčanih razdoblja u godini. Do sada je Pvilion prvenstveno radio s tvrtkama koje su tražile postavljanje nadstrešnica i skloništa u velikim prostorima, ali dobivaju zahtjeve od vlasnika kuća, kaže g. Touhey. Jedan predmet koji bi se mogao koristiti za stanovanje, solarni baldahin veličine 10 sa 12 stopa, trenutačno košta oko 8000 dolara, s nižim cijenama za masovnu kupnju.

Šarene ploče

Proširenje palete solarnih panela izvan tipične crne ili tamnoplave na raznovrsnije i atraktivnije opcije pokazalo se nezgodnim – u ranim ispitivanjima nove boje smanjile su učinkovitost za oko 50%.

Znanstvenici rade na novijim metodama. U procesu razvijenom na Sveučilištu Jiao Tong u Šangaju, istraživači su raspršili materijal od nanočestica na solarne ćelije koje su ih obojile u plavu, zelenu i ljubičastu dok su smanjile učinkovitost panela za samo oko 5%. Sprej bi se mogao dodati postojećoj proizvodnji solarnih ćelija, prema Tao Mau, docentu inženjerstva na Sveučilištu Jiao Tong u Šangaju koji je radio na projektu.

Druga metoda, pomoću molekule boje koja može stvoriti ploče od plavo-zelene do ljubičasto-crvene, ne gubi primjetnu količinu učinkovitosti pretvorbe energije, prema Andreu Tayloru, profesoru inženjerstva na Sveučilištu New York i istraživaču koji stoji iza ovog rada . Potrebno je više istraživanja kako bi se smanjili troškovi, ali prof. Taylor kaže kako se čini da tržišni interes postoji. “Ljudi žele lijepu, šarenu estetiku koja također može izvući značajnu energiju”, kaže on.

Iz temelja

Eksperimenti s postavljanjem solarnih panela na ceste uglavnom su se pokazali skupima i neučinkovitima. Ali neke tvrtke misle da mogu ostvariti ideju u mnogo manjem opsegu: postavljanjem solarne energije na teren u područjima kao što su prilazi ili terase.

“Sada je dovoljno jeftin da se postavi na neoptimalna mjesta”, kaže Joe Byles, suosnivač Solar Hardscapes, solarne tvrtke iz Dallasa koja proizvodi solarne opločnike.

Solar Hardscapes koristi polimerni premaz zbog kojeg opločnici izgledaju poput tipičnog kamena ili betona. Premaz također znači da ploče, koje su standardne silikonske solarne ćelije, mogu izdržati vožnju i parkiranje kamiona na njima. Tvrtka nudi dva panela: verziju od 50 W za uključivo 125 USD i verziju od 100 W za 250 USD.

Tehnologija nije moćna kao krovna solarna energija. Polimerni premaz smanjuje učinkovitost za 5%, a boravak na tlu može sniziti još 10% do 15% u usporedbi s solarnom instalacijom na krovu. To možda neće biti dovoljno za napajanje svega u velikom domu, ali čak i ograničen dio solarnih opločnika mogao bi generirati energiju za topljenje snijega na šetnicama ili napajanje vanjske rasvjete.

“Svaka tehnologija ima aditivni učinak za postizanje naših ciljeva proizvodnje čiste energije”, kaže g. Byles.