В конце статьи видео с презентацией на русском языке.
Подорожание электрической энергии заставляет задуматься об альтернативных источниках ее получения для частного дома. Одним из путей обеспечения энергетической автономности частного дома является использование черепицы из солнечных батарей.
Такая черепица представляет собой материал, способный одновременно выполнять две функции - кровли и солнечных генераторов энергии. Этот вид кровельного материала имеет высокую стоимость, но его цена ниже, чем у солнечных батарей, а выработка электроэнергии выше. Преимуществом этого строительного материала является его долговечность и устойчивость в негативным факторам внешней среды.
Что такое черепица из солнечных батарей?
Строительный материал представляет собой отдельные листы длиной 2,88 м и шириной 44,5 см. Листы изготавливаются на основе битумного сырья, на котором закрепляются гальванические ячейки, сформированные при помощи нескольких слоев аморфного кремния.
Фотогальванические ячейки соединяется при помощи диодов, и к каждому листу подсоединен кабель для отведения электрической энергии, продуцируемой под воздействием солнечных лучей.
Лицевая сторона солнечной черепицы покрыта полимерным материалом, предохраняющим конструкцию от повреждающего воздействия негативных внешних факторов.
Фоточерепица является гибким материалом, который можно использовать для кровель различной конфигурации. Она может сочетаться с любым кровельным материалом. Применение инновационных технологий позволяет использовать солнечную черепицу в северных широтах. Мощности такой кровли достаточно для обеспечения частного дама электроэнергией и теплом.
Как это работает?
Технология изготовления солнечной батареи в форме черепицы предполагает интеграцию фотогальванических элементов в строительный материал. Фотоэлементы модулей улавливают кванты света и преобразуют их в свободные электроны электротока. Функционирование данного устройства осуществляется на основе такого физического явления, как фотоэффект.
Для производства фотогальванических элементов кровельного покрытия применяются разные полупроводниковые материалы. От сложности обработки полупроводника зависит эффективность всей системы и количество вырабатываемой фотоячейками электрической энергии.
При изготовлении фотоэлектрических батарей применяется кристаллический кремний. Новейшими материалами являются поликристаллические соединения, обладающие полупроводниковыми свойствами. Их применяют для производства дешевых тонкопленочных панелей.
Отдельные солнечные панели связываются между собой проводами, и суммарный ток, подаваемый от них, проходя через преобразователь, становится переменным, имеющим стандартную частоту. Электроэнергия поступает потребителям в дома, а излишек при наличии параллельного подключения к внешней электросети может передаваться в городские сети.
Преимущества системы
Кровля, изготовленная из фотогальванических материалов, обладает высоким запасом прочности.
Основными преимуществами применения такого покрытия являются:
1. Повышенный уровень ударопрочности материала, не уступающий по своим характеристикам традиционной кровле.
2. Высокая степень простоты монтажа листов фотоэлектрического покрытия, они обладают большой гибкостью и являются легкими. При проведении монтажных работ не требуется сооружения специальных несущих конструкций.
3. Покрытие не требует ухода и ремонта, что обеспечивается высокой прочностью и стойкостью к воздействию внешних негативных факторов.
4. Поверхность батарей не отражает солнечные лучи и не создает бликов. Это обусловлено отсутствием стекла и зеркальных компонентов в конструкции.
Использование фотогальванических элементов позволяет при плохой погоде и в вечернее время получать электроэнергию в объеме 60% от максимальной мощности устройств.
Виды солнечной черепицы
Существует несколько разновидностей панелей солнечных батарей:
- ударопрочные модули, сопоставимые по размерам с кровельной черепицей;
- полужесткие модули, состоящие из нескольких кремниевых фотоэлементов, размер таких изделий превышает линейные параметры кровельного материала;
- в форме тонких модулей, покрытых пленкой с полупроводниковыми свойствами, изготовленной с применением поликристаллических материалов.
Каждая из этих разновидностей обладает преимуществами и недостатками.
Solar shingles от Тесла
Solar shingles от компании Тесла производится с применением сверхпрочного закаленного стекла. К стеклянной основе при помощи пленки приклеивается солнечный элемент. По внешнему виду такая кровля не отличается от стандартной, это связано с тем, что солнечный элемент просвечивается только под некоторым углом зрения.
Фотогальваническая черепица от компании Тесла состоит из следующих компонентов:
1. Верхний слой - закаленное ударостойкое стекло.
2. Средний слой - высокоэффективная солнечная батарея на основе поликристаллической пленки, обладающей полупроводниковыми свойствами.
3. Нижний слой - из цветной пленки с различной текстурой, которая имитирует разные виды кровли: керамику, сланец или дранку.
Компания Тесла производит две разновидности фотоэлектрических панелей, которые имитируют разную по структуре кровлю.
Стоимость и производительность
Сам продукт Tesla - это архитектурная инновация, представляет собой изменение структуры материала без существенных обновлений его компонентов.
Цена продукта пока неизвестна. И. Маск в презентации приводит сравнение своего продукта с распространенными кровельными материалами.
Наиболее распространенной в США является битумная черепица. Ее стоимость составляет около 90 $ за 100 кв. футов. Цена на сланцевую или глиняную кровельную плитку в 10-20 раз выше по сравнению с битумной.
Вероятнее всего, стоимость фотогальванической плитки от Тесла будет в пределах стоимости кровельного материала премиального класса. Однако следует учесть также более высокую стоимость монтажа такой кровли, что связано со сложностями проведения работ.
Дополнительно для нормального функционирования фотогальванической кровли потребуется приобретение фирменного аккумулятора Powerwall 2 поколения. Цена этого оборудования составляет 5500 $.
Технические характеристики аккумулятор имеет следующие:
- размер - 1150×755×155 мм;
- вес - 122 кг;
- диапазон рабочей температуры - −20...+50°С;
- потребляемая мощность - 14 квт/ч;
- непрерывная мощность - 5 кВт;
- максимальная мощность - 7 кВт;
- гарантийный срок службы изделия - 10 лет.
Для монтажа всего комплекса оборудования в частном доме среднего размера с площадью кровли 200 кв. м потребуется затратить около 12500 $. К цене на весь комплект оборудования и фотоэлектрическую кровельную плитку следует добавить стоимость дорогих кровельных работ. Высокая стоимость монтажа обусловлена сложностью проводимых работ, направленных на подключение каждого элемента фотогальванической кровли к общей системе электропитания дома.
Солнечная черепица Тесла дешевой не будет, т. к. этот продукт станет относиться к премиальному классу.
По имеющимся данным можно утверждать, что выработка электроэнергии у такой кровли будет меньше по сравнению с привычными солнечными батареями, изготовленными из кристаллического кремния.
Уход за системой
Для стабильной работы системы фотоэлектрических модулей в виде черепицы и для бесперебойного обеспечения частного дома электрической энергией в процессе проведения монтажных работ необходимо предусмотреть защитные меры от негативного воздействия факторов внешней среды.
Попадание пыли, снега, града и листьев на поверхность фотоэлектрической кровли не провоцирует разрушения панелей. Для улучшения доступа солнечного света к панелям требуется проложить вдоль конька крыши перфорированную трубу.
Через нее подается вода для очистки панелей. В зимний период очистка производится при помощи теплой или горячей воды, летом - холодной.
Посмотрите презентацию на русском языке.
Указанные меры облегчают доступ солнечного света к панелям и способствуют продлению сроков эксплуатации электрогенерирующей системы.
