Klasyczna fotowoltaika w mieście to już przeszłość. Czas na estetyczne drzewa solarne

Równowaga pomiędzy estetyką i efektywnym wytwarzaniem energii elektrycznej to wyzwania, które stoją przed naukowcami z dziedziny fotowoltaiki. Konwencjonalne systemy fotowoltaiczne spełniają swoją rolę, ale w otoczeniu zabudowań miejskich już w najbliższej przyszłości będą ustępować bardziej efektywnym i bardziej estetycznym systemom jak drzewa fotowoltaiczne. Celem wielu zespołów badawczych jest stworzenie systemu, który będzie w stanie harmonijnie wpasować się w infrastrukturę miejską i zachować wysoką zdolność produkcji energii. Nad takimi rozwiązaniami pracują naukowcy z Indii, którzy w swoich projektach uzyskali lepsze wskaźniki zużycia gruntu niż klasyczne instalacje PV.

Zdjęcie autora: Redakcja GLOBEnergia

Redakcja GLOBEnergia

Drzewo solarne

Naukowcy z Amity University w Noida w indyjskim stanie Uttar Pradesh opracowali drzewa solarne. Konstrukcja ta może być wykorzystywana zarówno do zastosowań w sieci, jak i poza nią. Ideą tego projektu jest wykorzystanie ograniczonej przestrzeni miejskiej oraz zminimalizowanie ograniczenia jakim jest efekt zacienienia. Badacze z Indii zaproponowali cztery różne konfiguracje systemu i według nich wszystkie oferują lepsze wskaźniki wykorzystania powierzchni niż konwencjonalne, klasyczne instalacje naziemne. Systemy są przeznaczone do stosowania w środowisku miejskim.

„Obecnie jesteśmy w trakcie instalowania prototypu na kampusie Uniwersytetu, w celu zbadania praktycznych zastosowań koncepcji” - komentuje badacz Abhishek Verma.

Zaprojektowane systemy wchodzą w etap testów na kampusie uniwersytetu, z którego wywodzą się badacze. Dzięki temu naukowcy będą mieli szansę potwierdzić skuteczność swoich rozwiązań w warunkach rzeczywistych.

„Zaproponowane przez nas nowatorskie projekty z pewnością można wykorzystać w praktycznych zastosowaniach naziemnych. Staraliśmy się stworzyć równowagę między estetyką, wytwarzaniem energii i technologią” - dodaje Abhishek Verma.

Fotowoltaika w mieście

Naukowcy opisują system jako rozwiązanie do zastosowań on-grid i off-grid, gdzie dostępność przestrzeni jest głównym ograniczeniem i należy unikać efektów zacienienia. Każdy z zaprojektowanych systemów charakteryzuje się mocą równą 20 kW. W ramach prac badawczych zmierzono i porównano wydajność systemów z wydajnością klasycznych instalacji PV na gruncie. Do tej pory działanie systemów stwierdzono na podstawie przeprowadzonej serii symulacji, w których jako lokalizację wyznaczono kampus Uniwersytetu Amity o natężeniu promieniowania słonecznego równym 1737,4 kWh/m²/rok.

Tulipanowiec, słonecznik, nagietek i stokrotka

Cztery opracowane systemy zostały nazwane zgodnie z ich różnymi kształtami - Tulipanowiec, słonecznik, nagietek i stokrotka składają się z modułów monokrystalicznych o mocy 380 W, zainstalowanych pod kątem 20 stopni.

Symulacja drzew solarnych. Symulacja klasycznej instalacji fotowoltaicznej. Drzewa solarne. Drzewa fotowoltaiczne. Fotowoltaika.
Symulacja drzew solarnych i klasycznej instalacji fotowoltaicznej
Źródło: Uniwersytet Amity

Poszczególne systemy różnią się konstrukcją i konfiguracją. Każde z drzew to od dziesięciu do kilkunastu modułów fotowoltaicznych. Jak informują projektanci systemów, prześwit od najniższej krawędzi modułów PV wynosi około 4 metry, niezależnie od typu konstrukcji. Konstrukcje w zależności od typu zajmują w 3,3 m kw. do 5,76 m kw.

Zastosowanie

Zdaniem projektantów modele „tulipanowiec” i “słonecznik” ze względu na małą powierzchnię fundamentu można wykorzystać w publicznych obszarach rekreacyjnych w miastach, takich jak parki, place zabaw, stadiony i parkingi. Z kolei zaletą konstrukcji “stokrotka” jest możliwość prostego zintegrowania z systemem śledzenia dwuosiowego, co przekłada się na zwiększenie wytwarzania energii.

Wskaźnik zużycia gruntów

W wyniku symulacji otrzymano wskaźniki wykorzystania mocy do powierzchni (PRL) równe: 0,91; 0,95; 0,99 oraz 1,7 odpowiednio dla tulipanowca, słonecznika, nagietka i stokrotki. Według indyjskich badaczy referencyjna, konwencjonalna instalacja naziemna osiągnęła L PLR na poziomie 0,076.

„Procentowe oszczędności kosztów zakupu ziemi w przypadku tulipanowca, słonecznika, nagietka i stokrotki wynoszą odpowiednio 84,57 proc., 85,14 proc., 85,70 proc. i 91,46 proc. w porównaniu z kosztami ziemi w konwencjonalnej naziemnej instalacji.” - dodają naukowcy.

Szacowany koszt drzew to między 4 500 a 5 500 USD za system o mocy 5 kW z zastrzeżeniem, że koszty zależą od wielu czynników i wymagań klienta.

Źródło: pv-magazine

Zobacz również