Новое исследование показывает, что вопреки широко распространенному мнению, в пределах солнечной энергетики, новые виды солнечных элементов и панелей не обязательно должны длиться от 25 до 30 лет для того, чтобы быть экономически жизнеспособным в условиях современного рынка.
Скорее всего, панели солнечных батарей с первоначальной жизни так же мало, как 10 лет иногда может иметь экономический смысл, даже для сетка-шкала установок — таким образом, потенциально открывая двери для новых перспективных технологий солнечной фотоэлектрической которые были рассмотрены недостаточно прочный для широкого применения.
Новые находки описаны в статье в журнале Дж., Джоэл Жан, бывший постдок MIT и главный исполнительный директор стартапа Свифт Солнечный; Владимир Bulović, профессор электротехники и компьютерных наук и директор МИТ.нано; и Майкл Вудхаус Национальной лаборатории возобновляемой энергии (NREL) в Колорадо.
“Когда вы говорите с людьми в солнечных местах, они говорят, что любой новый панели солнечных батарей и в последние 25 лет”, — говорит Жан. “Если кто-то придумывает новые технологии с 10-ти летнего срока службы, никто не собирается смотреть на него. Это является общим знанием в этой области, и он хромает.”
Жан добавляет, что “это огромный барьер, потому что вы не можете доказать, что 25-летний срок в год или два, или даже 10”. Это предположение, говорит он, осталось много новых перспективных технологий застрял на обочине, а на обычных кристаллических кремниевых технологий подавляюще доминировать в коммерческих солнечных рынке. Но, исследователи нашли, что не нужно будет.
“Мы должны помнить, что в конечном счете то, что людей волнует не стоимость панели; это метод средней стоимости электроэнергии”, — говорит он. Иными словами, это фактическое стоимость за киловатт-час, поставленный над системой срока эксплуатации, включая стоимость панели, инверторы, стеллажи, электропроводка, земельные участки, работы по установке, допуская, сетки, соединения, и других системных компонентов, а также текущих затрат на обслуживание.
Часть той причине, что экономика солнечной энергетики сегодня выглядишь по-другому, чем в прошлом, что стоимость панелей (также известный как модули) упал так далеко, что теперь “баланс системы” расходы — то есть все, кроме сами панели — превышает панелей. Это значит, что пока новые солнечные батареи электрически и физически совместимы с вешалки и электрические системы, он может иметь экономический смысл для замены панелей на новые, лучше, как они становятся доступными, в то время как повторное использование остальной части системы.
“Большая часть техники находится на панели, но больше всего затрат в системе”, — говорит Жан. “Вместо того, система, где вы установите его, а затем заменить все после 30 лет, что если вы замените батареи раньше и оставить все остальное то же самое? Одна из причин, по которой может работать экономно, если ты их замены на более эффективные панели,”, который скорее всего будет так как множество более эффективных и недорогостоящих технологий изучаются во всем мире.
Он говорит о том, что команда нашла в их анализа является то, что “с некоторыми оговорками о финансировании, вы можете, в теории, сделать на недорогую цену, потому что ваши новые панели становятся лучше, со сроком службы от 15 или даже 10 лет”.
Хотя затраты на солнечные батареи снизились год к году, говорит Bulović, “ожидается, что одним пришлось демонстрировать 25-летний срок службы для любой новой технологии панели солнечных батарей остался как тавтология. В этом исследовании мы показываем, что как солнечные батареи сделать менее затратным и более эффективным, баланс затрат существенно меняется”.
Он говорит, что одна из целей нового документа-предупредить исследователей о том, что их новый солнечный изобретения может быть рентабельным даже при сравнительно недолгим, и, следовательно, могут быть приняты и развернуты более быстрыми темпами, чем ожидалось. В то же время, говорит он, инвесторы должны знать, что они стоят, чтобы сделать больше прибыли, делая выбор в пользу эффективных солнечных технологий, которые, возможно, не была доказана так долго, зная, что периодически на панели могут быть заменены новыми, более эффективными.
“Исторические тенденции показывают, что технология солнечных панелей становится все более эффективным из года в год, и эти улучшения обязательно будет продолжаться и в будущем”, — говорит Bulović. Перовскитных солнечных батарей, например, когда впервые разработана меньше, чем десять лет назад, имела КПД всего несколько процентов. Но в последнее время их рекордные показатели превысили на 25% эффективность по сравнению с 27 процентами для записи кремния клеток и около 20% сегодняшних стандартных модулей на основе кремния, по данным Bulović. Главное, в романе устройства конструкций, перовскит солнечные ячейки могут быть уложены поверх другого перовскита, кремния или тонкопленочного клетки, чтобы поднять максимально достижимой эффективности лимит более чем на 40 процентов, что значительно выше 30 процентов фундаментальный предел сегодняшних кремниевых солнечных технологий. Но перовскиты имеют проблемы с долговечностью работы и еще не было показано, чтобы иметь возможность приблизиться к выполнению 25-летний стандарт.
Bulović надеется, что исследование будет “сдвиг парадигмы того, что было принято в качестве глобальной истины”. До сих пор, говорит он, “многие перспективные технологии никогда даже не было начать, потому что планка поднята слишком высоко” о необходимости для прочности.
Для их анализа, команда выглядела на три различных вида солнечных установок: типичный 6-киловаттная система жилого, в 200 киловатт коммерческая система, большой 100-мегаваттной утилита масштабе Солнечной системы слежения. Они использовали НРЕЛ эталонных параметров для солнечных систем США и предположения о будущем прогресс в развитии солнечных технологий, финансирование, распоряжение первоначального панели после замены, в том числе утилизацию использованных модулей. Модели были проверены с помощью четырех независимых инструментов для расчета средней стоимости электроэнергии (LCOE), стандартный показатель для сравнения экономической эффективности различных источников электроэнергии.
Во всех трех видах установка, которую они нашли, в зависимости от особенностей местных условий, замена новых модулей-через 10-15 лет могут во многих случаях обеспечить экономические преимущества при сохранении многих экологических и сокращения выбросов преимущества солнечной энергии. Основное требование к конкурентоспособности заключается в том, что любая новая солнечная технология, которая устанавливается в США должно начать с модулем КПД не менее 20 процентов, а стоимость не более 30 центов за ватт, а срок службы не менее 10 лет, с потенциалом для улучшения на всех трех.
Жан указывает на то, что солнечные технологии, которые сегодня считаются стандартными, в основном на основе кремния, но и тонкопленочные варианты, такие как теллурид кадмия, “были не очень стабильны в первые годы. Причина они длятся от 25 до 30 лет на сегодняшний день является то, что они были разработаны в течение многих десятилетий”. Новый анализ может сейчас открыть дверь для некоторых перспективных новых технологий, которые будут развернуты в достаточной мере, чтобы построить подобные уровни опыта и улучшения с течением времени и, чтобы оказать влияние на изменения климата раньше, чем они могли бы без замены модуля, он говорит.
“Это может позволить нам запустить идей, которые бы умерли на корню” из-за восприятия, что большую долговечность важно, говорит Bulović.
Исследование было поддержано Тата-МИТ исследовательской программы GridEdge Солнечной.
