Ученые из Делфтского технического университета Нидерландов определили новую область исследований в сфере солнечной энергетики, которую они назвали фотовольтатроникой. Она связана с разработкой интеллектуальных фотоэлектрических систем, состоящих из многофункциональных компонентов.
Как объяснил профессор Делфтского технического университета Миро Земан, фотоны и электроны в фотоячейках — это носители не только энергии, но и информации.
«Наша идея состоит в том, чтобы найти разумный способ сочетать эти два качества и объединить функциональные возможности носителя энергии и информации в одном устройстве, — заявил он. — Это позволит проектировать солнечные элементы таким образом, чтобы в итоге получить новый компонент, который не только генерирует электричество, но и обрабатывает информацию».
В своей работе ученые, помимо прочего, назвали конечную цель исследований в новой области — создание солнечных панелей, взаимодействующих друг с другом и с другими устройствами. Благодаря такой связи компонентов вся генерируемая энергия станет попадать туда, где она наиболее востребована, что особенно актуально в городских условиях.
В основу «умных» энергосистем должны лечь устройства, которые разработчики назвали «интеллектуальными энергетическими агентами на основе фотоэлектрических модулей» (PV-IEA). Каждый из них должен состоять из датчиков, электронного «мозга» и исполнительных устройств.
Ученые определили пять областей, в которых нужно работать:
- оптимизация сбора энергии из внешних источников;
- создание реальных PV-IEA;
- стабилизация выработки энергии за счет интеграции накопителя в фотомодуль;
- беспроводная передача электроэнергии;
- интеграция в фотомодули светоизлучающих элементов для световой (Li-Fi) связи.
Также исследователи изложили одиннадцать возможных вариантов применения PV-IEA, подразумевающих создание в том числе следующих типов солнечных панелей:
— цветных с селективным оптическим фильтром и пассивным охлаждением;
— встроенных в вентилируемый фасады;
— с поддержкой Li-Fi связи;
— объединенных со светодиодными светильниками;
— способных вырабатывать электричество, преобразовывать его без проводов, а также принимать и отправлять информационные сигналы;
— образующих солнечные дороги;
— объединенных с накопителями энергии и предназначенные для применения в BIPV;
— полупрозрачных для выработки энергии вне помещений и управления освещением внутри зданий;
— устойчивых к затемнению и интегрированных в электронику для мониторинга городской среды;
— с возможностью беспроводной передачи энергии и обмена данными;
— встраиваемых в автомобили и способные связываться друг с другом через Li-Fi.
«Мы ожидаем, что в следующем десятилетии научное сообщество станет свидетелем роста фотовольтатроники как области исследований, — заключили голландские ученые. — В то же время, чтобы иметь возможность представить реальное применение таких устройств, необходимо учесть юридические вопросы».
Ознакомится с научной статьей, недавно опубликованной в журнале Energy & Environmental Science, можно по этой ссылке