Francoski inštitut za sončno energijo INES je razvil nove PV module s termoplasti in naravnimi vlakni, pridobljenimi iz Evrope, kot sta lan in bazalt. Znanstveniki želijo zmanjšati okoljski odtis in težo sončnih kolektorjev ter hkrati izboljšati recikliranje.
Reciklirana steklena plošča na sprednji strani in laneni kompozit na zadnji strani
Slika: GD
Iz revije pv France
Raziskovalci francoskega Nacionalnega inštituta za sončno energijo (INES) – oddelek francoske komisije za alternativne energije in atomsko energijo (CEA) – razvijajo solarne module z novimi biološkimi materiali na sprednji in zadnji strani.
"Ker sta ogljični odtis in analiza življenjskega cikla zdaj postala bistvena kriterija pri izbiri fotovoltaičnih panelov, bo pridobivanje materialov v naslednjih nekaj letih postalo ključni element v Evropi," je povedal Anis Fouini, direktor CEA-INES. , v intervjuju za pv magazine France.
Aude Derrier, koordinatorka raziskovalnega projekta, je povedala, da so njeni kolegi preučili različne materiale, ki že obstajajo, da bi našli tistega, ki bi lahko proizvajalcem modulov omogočil proizvodnjo plošč, ki izboljšajo zmogljivost, vzdržljivost in stroške ter hkrati zmanjšajo vpliv na okolje. Prvi demonstrator je sestavljen iz heterojunkcijskih (HTJ) sončnih celic, integriranih v popolnoma kompozitni material.
"Sprednja stran je izdelana iz polimera, napolnjenega s steklenimi vlakni, ki zagotavlja preglednost," je dejal Derrier. »Hrvatska stran je izdelana iz kompozita na osnovi termoplastov, v katerega je vgrajen preplet dveh vlaken, lanu in bazalta, kar bo zagotavljalo mehansko trdnost, a tudi boljšo odpornost na vlago.«
Lan izvira iz severne Francije, kjer je že prisoten celoten industrijski ekosistem. Bazalt pridobivajo drugod po Evropi in ga tke industrijski partner podjetja INES. To je zmanjšalo ogljični odtis za 75 gramov CO2 na vat v primerjavi z referenčnim modulom enake moči. Optimizirana je bila tudi teža, ki znaša manj kot 5 kilogramov na kvadratni meter.
"Ta modul je namenjen integraciji fotovoltaičnih naprav na strehah in stavb," je dejal Derrier. »Prednost je, da je naravno črne barve, brez potrebe po zadnji strani. Z vidika recikliranja je zaradi termoplastov, ki jih je mogoče pretaliti, ločevanje plasti tudi tehnično preprostejše.«
Modul je mogoče izdelati brez prilagajanja trenutnih procesov. Derrier je dejal, da je ideja prenos tehnologije na proizvajalce brez dodatnih naložb.
"Edini imperativ je, da imamo zamrzovalnike za shranjevanje materiala in ne za začetek procesa zamreženja smole, vendar večina proizvajalcev danes uporablja prepreg in so že opremljeni za to," je dejala.
"Delali smo na drugem življenju stekla in razvili modul, sestavljen iz ponovno uporabljenega 2,8 mm stekla, ki prihaja iz starega modula," je dejal Derrier. "Uporabili smo tudi termoplastični inkapsulant, ki ne zahteva navzkrižnega povezovanja, ki ga bo zato enostavno reciklirati, in termoplastični kompozit z lanenimi vlakni za odpornost."
Zadnja stran modula brez bazalta je naravne lanene barve, kar bi bilo lahko estetsko zanimivo za arhitekte, na primer v smislu integracije fasade. Poleg tega je orodje za izračun INES pokazalo 10-odstotno zmanjšanje ogljičnega odtisa.
"Zdaj je nujno preizprašati fotovoltaične dobavne verige," je dejal Jouini. »S pomočjo regije Rhône-Alpes v okviru mednarodnega razvojnega načrta smo zato šli iskati igralce zunaj solarnega sektorja, da bi našli nove termoplaste in nova vlakna. Razmišljali smo tudi o sedanjem postopku laminiranja, ki je energetsko zelo intenziven.”
Med fazo pritiskanja, stiskanja in ohlajanja laminacija običajno traja od 30 do 35 minut, z delovno temperaturo okoli 150 C do 160 C.
"Toda za module, ki vedno bolj vključujejo ekološko zasnovane materiale, je treba termoplaste preoblikovati pri približno 200 C na 250 C, ob zavedanju, da je tehnologija HTJ občutljiva na toploto in ne sme preseči 200 C," je dejal Derrier.
Raziskovalni inštitut se povezuje s francoskim strokovnjakom za indukcijsko termokompresijo Roctool, da bi skrajšali čase ciklov in izdelali oblike v skladu s potrebami strank. Skupaj so razvili modul z zadnjo stranjo iz termoplastičnega kompozita tipa polipropilena, v katerega so vgrajena reciklirana ogljikova vlakna. Sprednja stran je izdelana iz termoplastov in steklenih vlaken.
"Roctoolov indukcijski termokompresijski postopek omogoča hitro segrevanje obeh sprednjih in zadnjih plošč, ne da bi bilo treba doseči 200 C v jedru celic HTJ," je dejal Derrier.
Podjetje trdi, da je naložba nižja in da bi postopek lahko dosegel čas cikla le nekaj minut, pri tem pa porabi manj energije. Tehnologija je namenjena proizvajalcem kompozitov, da bi jim dala možnost izdelave delov različnih oblik in velikosti ob integraciji lažjih in trpežnejših materialov.
Čas objave: 24. junij 2022