fasady fotowoltaiczne - E-prąd - Twój Doradca Fotowoltaiczny

Magazynowanie energii

Jacek Serwin — Tue, 13 Jul 2021 11:30:11 +0000

Co to jest Magazynowanie Energii ?

ESS (Energy Storage System), czyli systemy magazynowania energii obejmują szeroki zakres technologii dzięki, którym można magazynować energię w momencie jej nadprodukcji, a następnie wykorzystać w razie potrzeb. Zgodnie z Ustawa Prawo energetyczne magazyn energii elektrycznej to instalacja, która umożliwia magazynowanie energii elektrycznej i wprowadzenie jej do sieci elektroenergetycznej.

Zalety i wady magazynowania energii

Zalety

Wady

Energia może być przechowywana przez dłuższy czas i wykorzystana w razie potrzeb
Poprawa efektywności wytwarzania energii
Polepszenie jakości energii
Lepsza sprawność zarządzania systemami produkcji i przesyłu
Zrównoważenie napięcia i częstotliwości
Energia nie zostaje zmarnowana

Rodzaje magazynów energii

Istnieje pięć rodzajów magazynów energii ESS:

Mechaniczne
- elektrownie szczytowo-pompowe,
- magazyny sprężonego powietrza(CAES)
- koła zamachowe,
Elektrochemiczne
- akumulatory
- baterie ,
Chemiczne
- ogniwa paliwowe,
- magazynowanie wodoru lub metanu,
Termiczne, które akumulują ciepło jawne lub utajone,
Elektryczne
- superkondensatory,
- kondensatory
- nadprzewodzące pojemniki energii(SMES)

Elektrownie szczytowo-pompowe

Większość magazynów energii na świecie to elektrownie szczytowo-pompowe, które idealnie sprawdzają się w przechowywaniu energii na dużą skalę. Zasada działania elektrowni szczytowo- pompowych polega na wykorzystaniu różnicy wysokości terenu. W czasie nadmiaru energii elektrycznej w sieci, kiedy energia jest tania, woda z dolnego zbiornika przepompowywana jest do górnego, a w szczycie zapotrzebowania woda wypuszczana jest z górnego zbiornika. Podczas spadku woda napędza turbinę podłączoną do generatora, który generuje prąd i oddaje go do sieci.

Sprężone powietrze CAES

Magazyn sprężonego powietrza ma podobną zasadę działania do elektrowni szczytowo- pompowych, różni się tylko tym, że zamiast wody wykorzystywane jest sprężone powietrze. Sprężone powietrze magazynowane jest pod ziemią, w czasie kiedy występuje niedobór mocy w sieci lub jej cena jest wysoka powietrze doprowadzane jest do turbiny gazowej, która generuje energię elektryczną.

Magazynowanie energii za pomocą koła zamachowe

Koła zamachowe to takie magazyny energii, w których magazynowana jet energia kinematyczna, która jest związana z ruchem masy ciała. Zaletą tych magazynów energii jest szybkie ładowanie, możliwość niezależnego projektowania mocy i energii, a także duża liczba cykli ładowanie-rozładowanie. Ich wadą są przede wszystkim duże straty energii na biegu jałowym.

Akumulatory

To magazyny energii, które umożliwiają przechowywanie energii w postaci elektrochemicznej. Są to powszechnie stosowane magazyny energii, ponieważ ich ładowanie i rozładowywanie nie wymaga dodatkowej infrastruktury. Niewątpliwie akumulatory to odwrócone ogniwa galwaniczne, które umożliwiają konwersję energii elektrycznej w elektrochemiczną. Najczęściej wykorzystywane akumulatory to:

litowo-jonowe,
sodowo-siarkowe,
ołowiowo-kwasowe,
niklowo-kadmowe.

Ogniwa paliwowe

Ogniwo paliwowe to magazyny energii, w którym energia chemiczna zawarta w paliwie zamieniana jest na energię elektryczną i cieplną. W tym sposobie magazynowania energii konieczne jest ciągłe doprowadzanie paliwa, zatem energia przechowywana jest w paliwie a nie ogniwie.

Superkondensatory

Superkondensator to rodzaj kondensatora elektrolitycznego, który charakteryzuje się wysoką pojemnością elektryczną. Magazyny te działają na zasadzie gromadzenia ładunku elektrycznego na powierzchni dwóch elektrod, dzięki temu możliwe jest zgromadzenie znacznie większej ilości ładunku, niż w przypadku zwykłych kondensatorów.

Nadprzewodzące pojemniki energii SMES

Nadprzewodzące pojemniki energii to magazyny, które wykorzystują pole magnetyczne wytworzone przez prąd stały płynący przez cewkę elektromagnesu do gromadzenia i przechowywania energii. Zaletą tych magazynów energii jest wysoka moc i szybkie ładowanie.

Domowe magazynowanie energii

Energię wytworzoną z Odnawialnych Źródeł Energii można magazynować dwoma sposobami w domowych magazynach energii lub prze net-metering, czyli przesyłanie energii do sieci elektroenergetycznej w ramach umowy prosumenckiej z zakładem energetycznym.

Stosowanie magazynów energii w gospodarstwach domowych, które produkują energię dzięki panelom fotowoltaicznym lub turbinom wiatrowym jest opłacalne, ponieważ dzięki nim mogą zmagazynować energię, która powstaje w czasie produkcji jej nadwyżki, czyli podczas gdy Słońce mocno świeci w przypadku fotowoltaiki lub panują warunki atmosferyczne przyjazne pracy turbin wiatrowych(odpowiednia prędkość wiatru).

Szacuje się, że można wykorzystać tylko 80%( w przypadku instalacji do 10kW) lub 70%(w przypadku instalacji powyżej 10kW) energii, którą przekazało się do sieci elektroenergetycznej. W przypadku posiadania magazynów energii można wykorzystać 100% energii zmagazynowanej, w czasie gdy zapotrzebowanie na energię jest większe niż jej produkcja lub w przypadku braku dostawy energii.

Zalety domowych magazynów energii

Największą zaletą domowych magazynów energii jest zabezpieczenie przed awariami sieci przesyłowej i brakiem dostawy energii spowodowanym niespodziewanymi wydarzeniami. Dzięki stosowaniu magazynów energii prosument jest niezależny energetycznie od dystrybutora energii. Zmagazynowaną energię można wykorzystać w 100% co jest również dużą zaletą magazynów energii. Domowe magazyny energii możemy wykorzystać, również w miejscach, w których nie ma dostępu do sieci elektroenergetycznej.

Domowe magazynowanie energii- akumulatory

Magazynowanie energii wytworzonej dzięki panelom fotowoltaicznym możemy przechowywać w akumulatorach, które możemy podzielić na :

litowo- jonowe,
kwasowo- ołowiowe,
ołowiowo- żelowe.

Wybierając akumulator należy zwrócić uwagę przede wszystkim na jego pojemność , która informuje o tym ile energii możemy zmagazynować. Pojemność akumulatora powinna być dobrana tak, aby pokrywała zapotrzebowanie gospodarstwa domowego na energię elektryczną. Należy pamiętać, że źle dobrany akumulator generuje dodatkowe koszty. Kolejnym ważnym aspektem , na który należy zwrócić uwagę podczas wyboru akumulatora jest liczba cykli jego ładowania oraz głębokość rozładowywania, a także zakres temperatur w jakich może pracować.

Magazyny energii firmy KEHUA

Domowy system magazynowania energii odnosi się do kombinacji falowników, grup akumulatorów i innych komponentów do magazynowania energii w celu wdrożenia systemu bezprzerwowego zasilania dla odbiorników domowych, który łączy energię odnawialną i wdraża przesunięcie obciążenia w celu poprawy jakości energii i przyniesie korzyści ekonomiczne przy jednoczesnym obniżeniu rachunków za energię elektryczną.

KEHUA oferuje inteligentne rozwiązanie systemu magazynowania energii w budynkach mieszkalnych, które obsługuje całkowicie aplikacje poza siecią / tworzenie sieci, gdy zasilanie sieciowe jest niedostępne. Rozwiązanie pozwala również dostosować moc eksportu systemu. Jeśli zasilanie zwrotne jest zabronione, moc wyjściowa systemu zostanie dostosowana do stanu obciążenia i ograniczy moc przesyłaną do sieci. Rozwiązanie jest również kompatybilne z bateriami litowo-jonowymi, Pb, Flow Battery itp.

W czerwcu 2021 r. Kehua Tech, wiodący na świecie dostawca inteligentnych rozwiązań energetycznych, ogłosił, że wdrożył nowy system magazynowania energii dla gospodarstw domowych – SPH 3600~6000-BH-S8, zintegrował hybrydowy falownik i akumulatory wysokiego napięcia, aby zasilać globalną transformację struktury energetycznej w oparciu o rozproszona domowa sieć energetyczna.

SPH 3600~6000-BH-S8
Typ baterii	litowo-żelazowo-fosforanowy
Zakres napięcia	100-400V
Pojemność baterii	8,2 kWh
Zakres temperatury pracy	-10°C~50°C
Cykle	10000

KEHUA BATERIA PB-C

• Połącz zalety akumulatora kwasowo-ołowiowego i superkondensatora

• Bardzo długi cykl życia, 2200 cykli przy 60% DOD (25 ℃ / 77 ℉)

• Doskonała wydajność akceptacji ładowania

• Konstrukcja szafki modułowej, łatwe powiększanie pojemności

• Mniej inwestycji początkowej niż akumulator Li

KEHUA BATERIA LITOWO-JONOWA

• Wielopoziomowa pojemność do przechowywania w każdej sytuacji

• Opcjonalnie na ścianie i na stojaku

• Wszystko w jednej szafce

• Doskonała wydajność baterii litowo-jonowej

KEHUA SPH192V SERIA 2 ~ 5KW

Jest to system magazynowania energii w budynkach mieszkalnych

Inteligentna komunikacja(monitorowanie przez WiFi, usługa monitorowania w chmurze, porty komunikacyjne RS485 i USB)
Zarządzanie energią
Bateria litowo-jonowa:
- 10 lat plus żywotność
- Wydajność modułowa od 2 do 9,6 kWh
Zasilanie awaryjne
Wydajność akumulatora DC / AC do 94,8

Sprzedaż i dystrybucja magazynów energi ESS KEHUA

Sprzedażą i dystrybucją w formułach:

EPC — generalny wykonawca inwestycji fotowoltaicznych
Dystrybutor w Polsce — sprzedaż paletowa i kontenerowa
Broker Fotowoltaiczny- pośrednictwo w zakupie bezpośrednio u producenta

Kontakt w sprawie KEHUA

Bezpośredni kontakt do Kehua

sprzedaz@kehua.com

zapytanie ogólne

kontakt@eprad.pl

sprzedaż i dystrybucja

Jacek Serwin e-mail: j.serwin@eprad.pl tel. 793 416 519

Artykuł Magazynowanie energii pochodzi z serwisu E-prąd - Twój Doradca Fotowoltaiczny.

BIPV Fotowoltaika Zintegrowana

Jacek Serwin — Fri, 02 Jul 2021 08:38:17 +0000

Technologia BIPV - Wprowadzenie

BIPV (Building Integrated Photovoltaics), to w wolnym tłumaczeniu Fotowoltaika zintegrowana z budynkiem. W tym przypadku instalacja fotowoltaiczna nie jest dodatkiem, a integralną częścią konstrukcyjną budynku lub szeroko pojętej konstrukcji. Idealny komponent BIPV, nie powinien lub w minimalnym stopniu ingerować w kształt i strukturę budynku. Technologia wykonania fotowoltaicznych elementów zintegrowanych, powinny mieć możliwość wszechstronnego i wielofunkcyjnego zastosowania .

Najczęściej występującym zastosowaniem BIPV są:

Dachówki Fotowoltaiczne, łączone z klasycznymi materiałami dachowymi
Fasady z Paneli PV, które są elementami lub nawet zastępują elewację/ zewnętrzne pokrycie budynku
Wiaty fotowoltaiczne, które wykończenie dachowe są z paneli fotowoltaicznych
Balkony, balustrady i ogrodzenia, które wykonane są w całości lub w części z elementów fotowoltaicznych
W zastosowaniu rolniczym i produkcyjnym spotkać można szklarnie wykonane z transparentnych paneli fotowoltaicznych
W transporcie coraz częściej rozważane są ekrany dźwiękochłonne, wykonane z BIPV
W szeroko rozumianej architekturze miejskiej fotowoltaika, wykorzystywana jest nawet do chodników czy placów miejskich

Wiele wskazuje na to, że to właśnie zastosowanie BIPV, jest przyszłością rozwoju sektora fotowoltaicznego oraz szerzej zielonej i odnawialnej energii. Przykładem idealne synergii fotowoltaiki i materiału budowlanego jest dachówki fotowoltaiczna kompatybilna z obowiązującymi na rynku standardami. Firma Eterbright stworzyła modułowe rozwiązania dachowe, które są w pełni kompatybilne z dachówkami takich firm jak : Benders, Tejas Borja, BMI Braas czy Edilians.

Budowa BIPV

W przypadku budowania instalacji BIPV, pewne właściwości materiałów i technologii fotowoltaicznych mają szczególne znaczenie. Do porównania posłużą CIGS, HJT i Mono N-type. Kluczowymi właściwościami sprawiającymi w jakiej technologii powinny być wykonane elementy fotowoltaiki zintegrowanej z bydynkami to:

Wysoka wydajność pod różnymi kątami, w której CIGS jest wyjątkowo mocny.
Wpływ zacienienia na pracę dachówki fotowoltaiczne, panelu fasadowego, itd.
Niski współczynnik temperaturowy, dzięki któremu produkcja energii jest wysoka w wysokich temperaturach np. dachy czy fasady nagrzewane w słoneczne dni.
Efektywna praca w trudnych warunkach np. mgła, zachmurzenie czy zanieczyszczone miejskie powietrze.

CIGS
HJT
Mono N-type

Technologia	CIGS	HJT	Mono N-type
Technologia	Technologia	CENA $$$	CENA $$	CENA $
Dedykowany BIPV
Współczynnik temperaturowy <0,3%
Praca pod różnymi kątami
Niska wrażliwość na zacienie
Efektywność w trudnych warunkach
Glass Glass
Half-CUT
Bifacial
ZERO LID
ANTY PID
Gwarancja 25 LAT/MOC
	Eterbright	AKCOME	Jolywood

Różnice między BIPV a Fotowoltaiką?

Fotowoltaika zintegrowana, jak sama nazwa wskazuje z założenia ma pełnić rolę elementów konstrukcyjnych i budowlanych budynku. Oznacza, to że de facto z paneli fasadowych, dachówek fotowoltaicznych czy szkła z elementami ogniw słonecznych jest zbudowany element czy nawet cała konstrukcja.

Natomiast fotowoltaika w klasycznym wydaniu jest dodatkowym elementem, który nie jest integralną częścią budynku. W przypadku dachu będzie to konstrukcja montowana na jego poszyciu a nie taka, która tworzy dach.

Dodatkowym elementem BIPV jest to, że wiele rozwiązań w tym dachówki Eterbright, są zbieżne z producentami dachówek klasycznych takich jak Benders, Tejas Borja, BMI Braas, Edilians. Oznacza, że normy z sektora budowlanego i materiałów budowlanych są przeniesione do branży fotowoltaicznej, by produkty solarne miały te same właściwości co zwykłe materiały konstrukcyno-budowlane.

W przypadku fotowoltaiki w ujęciu klasycznym branża stosuje własne kryteria a w kontekście budowlane wypełnia jedynie niezbędne minima związane z montażem na i w budynkach.

Farma Fotowoltaiczna – Panele i Dachówki CIGS

Na pierwszy rzut oka BIPV kojarzy się z indywidualnym zastosowaniem np. w postaci dachówki fotowoltaicznej. Jednak elastyczność i możliwość zastąpienia elementami fotowoltaicznymi, klasycznych część budowli pozwala na generowanie znacznych ilości energii. Wieżowiec mieszkalny czy biurowiec wykończony fasadą fotowoltaiczną i szkłem mogącym również produkować energię, w połączeniu z innymi budynkami ma szanse osiągnąć skalę “utility”.

Podobnie nie występujące w miastach farmy fotowoltaiczne, mogą być tworzone z dachów budynków miejskich.

WADY I ZALETY BIPV

BIPV to technologia solarna, to prawdopodobnie przyszłość fotowoltaiki i zastosowania nowych technologii fotowoltaicznych w budownictwie (np. Perovskite dedykowany do BIPV).
Normy budowlane, estetyka i technologie użyte w BIPV, są wyższe niż standardowej fotowoltaice, przez to poziom bezpieczeństwa instalacji jest również naturalnie wyższy.

Do głównych zalet BIPV należy zaliczyć

Estetyka z reguły wyższa niż innych sektorów odnawialnej energii.
Obniżenie koszt instalacji fotowoltaicznej, poprzez oszczędności na zakupie osobno materiałów budowlanych i PV. Dodatkowo w tym samym procesie budowanie montowane są elementy fotowoltaiczne i zwykłe co obniża koszty pracy oraz czas jej wykonania.
Projektowanie nowych budynków i modernizacja już wybudowanych z uwzględnieniem zielonej energii, już na etapie projektowania.
Brak ograniczeń w zastosowaniu i projektowaniu rozwiązań konstrukcyjnych.
W szerszym kontekście jeden element BIPV łączący fotowoltaikę z budownictwem, ogranicza ślad węglowy, minimalizuje zużycie zasobów zarówno branży budowlanej jak i fotowoltaicznej.
W przypadku budynków biurowych i administracji publicznej BIPV pozwala spełnić nowe wymogi prawne.
Pełna kompatybilność i możliwość połączenia systemów automatyki budynków, smart energii i fotowoltaiki na etapie projektowym.

Zastosowanie w zintegrowanych budynkach technologii fotowoltaicznych takich jak CIGS czy Perovskite, dedykowanych BIPV, daje dodatkowe zalety:

trwałość
estetykę
elastyczność zastosowań w budownictwie (BIPV)
wysoka wydajność w trudnych lub specyficznych warunkach
małą wrażliwość na Hot-spot i mikropęknięcia

Do wad BIPV należy zaliczyć :

Wyższy jednostkowy koszt poszczególnych elementów fotowoltaicznych w porównaniu do materiałów budowlanych czy fotowoltaiki klasycznej.
Zastosowanie w trudno dostępnych przestrzeniach może powodować problemy serwisowe.
Przy zastosowaniu materiałów i technologii nie predysponowanych do BIPV, może być mniej efektywna niż instalacja klasyczna o tej samej mocy.
Przy zaawansowanych konstrukcyjnie projektach, wymagane może być większe doświadczanie ekipy montażowej.

Produkcja BIPV w technologii CIGS

Wysoka wydajność w trudnych Warunkach a BIPV

Właściwości dedykowane pod BIPV a w szczególności efektywna praca w trudnych warunkach miejskich takich jak:

zachmurzenie
zacienienie
deszcz
mgła
zanieczyszczone powietrze

Jak na dłoni widać, że warunki miejskie wymagają rozwiązań takich jak daje technologia CIGS.

Wysoka odporność na zacienie a BIPV

Budownictwo i branża konstrukcyjna wymusza na fotowoltaice, dostosowanie się do reguł jakie obowiązują w BIPV. W związku z tym zastosowane technologie muszą być na tyle innowacyjne i cechować się wysoką elastycznością zastosowania, by przy projektowaniu nie powodować dodatkowych ograniczeń. Niestety cień w przypadku fotowoltaiki, to pięta achillesowa klasycznych konstrukcji i technologii opartych na krzemie krystalicznym. Dzięki cienkowarstwowej technologii i Perovskite, zacienienie nie obniżą diametralnie wydajność instalacji BIPV. Idealnym przykładem jest dach, w przypadku zastosowania dachówki fotowoltaicznej (eterbright), kominy wykusze i wszelkie załamania powierzchni, wpływają jedynie na element, który zacieniają a nie całą instalację lub string.

Wysoka wydajność pod różnym kątem a BIPV

Technologia CIGS pozwala na elastyczne zastosowanie produktów fotowoltaicznych tego rodzaju. Efektywna i wysokowydajna praca pod różnym kątem sprawia, że projektowanie budynków, elementów architektury miejskiej czy drogowej, jest znacznie łatwiejsze oraz estetyczne niż w przypadku produktów opartych na krzemie. CIGS sprawdzi się idealnie jako:

fasady budynków
dachy
elementy ogrodzeń lub balustrad
ekrany dźwiękochłonne
elementy infrastruktury miejskiej

By mówić o prawdziwej instalacji BIPV, kąt pod jakim elementy fotowoltaiczne pracują efektywnie musi być możliwie jak najszerszy.

Najlepsze Panele Fotowoltaiczne – BIPV?

Jak każda technologia, CIGS ma swój własny zestaw zalet i wyzwań. W tym przypadku bardzo dobra technologia, będąca niestety niszowym rozwiązaniem fotowoltaicznym, walczy o większy udział w rynku PV.

Wypadkową zwiększa obecności CIGS w świecie rozwiązań fotowoltaicznych jest BIPV czyli zintegrowane z budynkiem rozwiązania fotowoltaiczne. Na tym polu np. Eterbright CIGS radzi sobie na tyle dobrze, że można pokusić się o wskazanie, że jest jedną z wiodących technologii PV. Unikatowe rozwiązanie jakim jest dachówka fotowoltaiczna pasująca do standardowych rozwiązań budowlanych i konstrukcyjnych dachów oraz fasad budynków.

Efektywność Technologii BIPV

Przyjmuje się obiegowo, że elementy fotowoltaiki zintegrowanej mają gorszą efektywności niż klasycznej fotowoltaiki. Zanim Perovskite osiągnie dojrzałość i dużą skale w przypadku okien i szkła produkujących energie, prawdą jest że osiągi nominalne nie są spektakularne. Jednak dachówki, fotowoltaiczne, panele fasadowe czy panele dachowe w technologii CIGS w dłuższej perspektywie, mogą osiągać nawet lepsze rezultaty niż np. moduły PERC. W trudnych warunkach takich jak:

zacienie
zachmurzenie
wysoka temperatura
zabrudzenia

panele i dachówki fotowoltaiczne (np. Eterbirght) działają bardziej efektywnie niż konkurencja.

Rekord efektywności CIGS + Perovskite

Połącznie dwóch najnowocześniejszych technologii “bez krzemowych”, zaowocowało rekordem efektywności na poziomie 26,5%. Pokazuje to zarówno potencjał CIGS jak i Perovskite, które w połączeniu dają rewelacyjne możliwości w szczególności w sektorze BIPV.

Niezawodność paneli i dachówek fotowoltaicznych BIPV

Panele fasadowe i dachówki fotowoltaiczne (producent Eterbright) wykonane w technologii CIGS, charakteryzują się wysoką odpornością na warunki zewnętrzne. Brak efektów LID i PID oraz duża odporność na mikropęknięcia powoduje, że zastosowanie tej technologii w branży konstrukcyjnej nie nastręcza żadnych dodatkowych problemów. Dachówki fotowoltaiczne Eterbright są odporne na śnieg, wiatr i grad a przy tym montowane zgodnie ze standardami branży budowlanej. Dzięki nadrukowi ogniw słonecznych CIGS na szkle i bardzo małej wrażliwości na zacienienia, ryzyko hot-spot ów jest również bardzo niskie.

Cena Rozwiązań CIGS i BIPV

CIGS charakteryzuje się wysoką kompatybilnością z branżą konstrukcyjną BIPV. Pozwala to zrównoważyć wyższy koszt komponentów, takich jak dachówka fotowoltaiczna czy solarny panel fasadowy. Dzięki połączeniu technologii PV z rozwiązaniami budowlanymi zamiast dwóch materiałów, otrzymujemy jedno rozwiązanie np. Dach łączący elementy klasycznej konstrukcji z fotowoltaiką. Co z kolei powoduje oszczędności na:

montażu, jedna ekipa montuje dachówki i dachówki fotowoltaiczne
koszcie materiału, zamiast dachówek mamy dachówki solarne, zamiast fasady montowane są panele fasadowe
wysokiej produktywności energii jaką charakteryzuje się technologia CIGS

CIGS Technologia budownictwa przyszłości BIPV

Wytrzymałość, efektywna praca i estetyka sprawia, że CIGS podbija rynek konstrukcyjny i budowlany. Dzięki firmom takim jak Eterbright, które integrują rozwiązania budowlane takie jak dachówki z fotowoltaiką, tworząc dachówki solarne, rozwój technologii ukierunkowanych jest na BIPV.

Cienkowarstwowe technologie fotowoltaiczne w praktyce wykorzystują fotowoltaikę w przestrzeni miejskiej i architekturze krajobrazu, tworząc ekologiczne zintegrowane rozwiązania BIPV. Nisza konstrukcyjna w fotowoltaice, stopniowo wypełniania jest przez dachówki fotowoltaiczne i panele fasadowe. Tworzy to ciekawy trend i powoduje że CIGS, pomimo relatywnego udziału w rynku PV, zaczyna ogrywać coraz ważniejszą rolę w specyfice zintegrowanej fotowoltaiki.

Sprzedaż i dystrybucja CIGS w Polsce i Europie :

Jacek Serwin – j.serwin@eprad.pl – +48 793 416 519

Artykuł BIPV Fotowoltaika Zintegrowana pochodzi z serwisu E-prąd - Twój Doradca Fotowoltaiczny.

CIGS technologia Fotowoltaiczna

Jacek Serwin — Mon, 28 Jun 2021 11:50:11 +0000

Technologia CIGS - Wprowadzenie

CIGS czyli “Copper Indium Gallium and Selenide” to technologia cienkich ogniw słonecznych/fotowoltaicznych oparta na osadzeniu czterech pierwiastków (miedzi, indu, galu, selenku) na szklanym podłożu. To co wyróżnia CIGS to np. najlepsza odpowiedź widmowa, czyli pochłanianie promieniowania słonecznego przez panele lub dachówki fotowoltaiczne wykonane w tej technologii.
Producenci i ich R&D stoją na stanowisku, że produkty krzemowe dobrze sobie radzą „na papierze” gdyż badaniami zajmuje się wiele ośrodków oraz rynek nasycony jest producentami modułów krzemowych. Według producentów CIGS przewyższa krzem w rzeczywistych warunkach i daje wyższą produkcje co potwierdzają realne dane, zebrane w praktyce.

To właśnie praktyczne zastosowanie i właściwości technologii CIGS powodują, że rozwiązanie to idealnie wypełnia niszę BIPV (Building Integrated Photovoltaics).

Budowa Ogniwa CIGS

Ogniwa słoneczne Cu(In,Ga)Se2 (CIGS) są jedną z najbardziej znanych technologii cienkowarstwowych, z rekordową wydajnością laboratorium na poziomie 23,4% osiągniętą w 2019 roku przez Solar Frontier. Materiał CIGS ma tzw. “Direct BandGap” czyli niską przepuszczalność Fotonów co powoduje wysoki współczynnik absorpcji energii.

Wydajną absorpcję światła słonecznego można osiągnąć w warstwach CIGS i Thin Layer krzemu amorficznego, tak cienkich jak 1 µm, aż 100 razy cieńszych niż ogniwa słoneczne z krzemu krystalicznego (PERC czy TOPCON). Ciekawą właściwością tej technologii jest jej wysoka wydajność przy zużyciu mniejszej ilości materiału orz możliwość dostosowania proporcji poszczególnych pierwiastków np. Galu do produkcji wysokowydajnych ogniw fotowoltaicznych.

Podobnie jak w ogniwach PERC ogniwo CIGS na spodniej części absorbuje energię za pomocą warstwy P-Type i przekazuje ją za pomocą warstwy N-Type CdS (grenokitowej) na powierzchnie ogniwa. Stąd też CIGS wykonany jest w technologii złącza p-n.

Różnice między HJT a N-Type, PERC i CIGS

W przeciwieństwie do standardowych (PERC i N Type) krystalicznych ogniw słonecznych, które są urządzeniami homozłącznymi. Co oznacza, że warstwy półprzewdonikowe typu p i typu n, są utworzone na tym samym materiale bazowym. Ogniwa heterozłączowe natamiast, wytwarzane są przez połączenie dwóch różnych rodzajów materiałów. W przypadku krzemu HJT, połączenie jest utworzone między krystalicznymi a bezpostaciowymi materiałami krzemowymi.

Heterozłącze jest utworzone między wzbogaconym krystalicznym podłożem krzemowym, a amorficzną warstwą krzemu o przeciwnym przewodnictwie (odpowiednio typu p lub typu n).

CIGS natomiast jak sama nazwa wskazuje to połączenie 4 pierwiastków miedzi, indu, galu i selenku. Thin-Layer czyli cienkowarstwowa technologia fotowoltaiczna (HJT i CIGS) stoi w opozycji do krzemu krystalicznego, z którego wykonane są w większości panele fotowoltaiczne.

Panel/ dachówka CIGS Konstrukcja

CIGS to technologia cienkowarstwowa, która nie opiera się na materiałach krzemowych, dlatego ma swoje szczególne cechy”

Niska wrażliwość na zacienie, co w BIPV jest szczególnie ważne
Wysoka wydajność w trudnych warunkach, dzięki wysokiej absorpcji nawet słabego naświetlenia
Niski współczynnik temperaturowy, dzięki czemu praca w wysokiej temperaturze jest nadal wydajna
Wysoka produkcja energii pod różnymi kątami
Estetyka wykonania instalacji

Co najważniejsze, CIGS zapewnia wyższe uzyski, przeliczając na zainstalowany kWp. Technologia ta umożliwia wszechstronne instalacje w niedoskonałych warunkach, takich jak branża budowalna i konstrukcyjna. Ogniwa, panele fotowoltaiczne i dachówki solarne są bardzo trwałe i zdecydowanie estetyczne. Jest to również jedna z technologii fotowoltaicznych, które są nietoksyczna i bezpieczna, co potwierdza np. certyfikat RoHS firmy Eterbright.

Farma Fotowoltaiczna – Panele i Dachówki CIGS

W przypadku technologii CIGS opłacalność i efektywność aktualnie oferowanych rozwiązań dla farm fotowoltaicznych, nie może konkurować z HJT, TOPCON czy PERC. Nie oznacza, to że CIGS w przyszłości zwłaszcza w przypadku niestandardowych rozwiązań, nie będzie konkurencyjny w porównaniu np. z panelami fotowoltaicznymi HJT.

Z pewnością zastosowanie tej technologii jest bardziej racjonalne w sektorze BIPV. W którym na dzień dzisiejszy mogą powstawać całe budynki generujące energię przy użyciu fasadowych paneli oraz dachówek fotowoltaicznych CIGS. Dzięki czemu cienkowarstwowa fotowoltaika znajdzie zastosowanie w:

budynkach indywidualnych, w których nacisk kładzie się na estetykę i ograniczoną powierzchnię dachową
obiektach przemysłowych, gdzie możliwe jest wykorzystanie elementów BIPV i dużej instalacji fotowoltaicznych >50kw
branży konstrukcyjnej i budowlanej z wykorzystanie powierzchni całego budynku zintegrowanego z panelami i dachówkami CIGS

WADY I ZALETY TECHNOLOGIA CIGS

CIGS to technologia solarna, której odbiór może być skrajny w zależności od potrzeb i możliwości poszczególnych klientów. Z pewnością nie jest to rozwiązanie dla każdego inwestora w fotowoltaikę z uwagi na:

relatywnie wyższy koszt bazowy instalacji,
bardzo dobrą wydajność w trudnych warunkach, gdzie zalety CIGS stają się bardzo widoczne,
predysponowanie do BIPV i rozwiązań budowlanych takich jak dachówki słoneczne

W przeciwieństwie do HJT czy PERC, technologia CIGS dedykowana jest określonym segmentom fotowoltaicznego rynku, w przeciwieństwie do wyżej wspomnianych technologii, które pokrywają całe spektrum rozwiązań fotowoltaicznych.

Zaletami CIGS wynikającymi z budowy ogniw, paneli i dachówek fotowoltaicznych jest:

trwałość
estetyka
elastyczność zastosowań w budownictwie (BIPV)
wysoka wydajność w trudnych lub specyficznych warunkach

Jak na dłoni widać, że cienkowarstwowa technologia fotowoltaiczna idzie w parze z rozwiązaniami zintegrowanej z budynkami produkcji energii. Dlatego w przypadku BIPV pierwszym wyborem powinno być CIGS np. w postaci dachówek fotowoltaicznych.

Wysoka wydajność w trudnych Warunkach

Właściwości dedykowane pod BIPV a w szczególności efektywna praca w trudnych warunkach miejskich takich jak:

zachmurzenie
zacienienie
deszcz
mgła
zanieczyszczone powietrze

Wysoka odporność na zacienie

W przeciwieństwie do krzemu, cienkowarstwowa fotowoltaika jest relatywnie mało wrażliwa na zacienienie. Oznacza to, że cień, zabrudzenie lub uszkodzenia powierzchni nie wpływają na całość produkcji, tak jak w przypadku krzemowych paneli fotowoltaicznych. Dzięki temu CIGS jest bardzo efektywnym rozwiązaniem w zintegrowanej fotowoltaice miejskiej i przemysłowej.

Wysoka wydajność pod różnym kątem

fasady budynków
dachy
elementy ogrodzeń lub balustrad
ekrany dźwiękochłonne
elementy infrastruktury miejskiej

Najlepsze Panele Fotowoltaiczne – BIPV?

Efektywność Technologii CIGS

W porównaniu laboratoryjnym moduły fotowoltaiczne i rozwiązania z użyciem technologii CIGS przegrywają z HJT czy PERC. 19% praktycznej efektywności (rekord to 23,4% według NREL) przy nawet 23% w przypadku HJT, na pierwszy rzut oka nie zachęca. Jednak praktyka i specyfika rozwiązań technologicznych oraz konstrukcyjnych sprawia, że CIGS działa często lepiej niż np. Panele PERC o wyższej efektywności. Dzieje się tak z prostej przyczyny, w idealnych warunkach konkurencyjne technologie osiągają lepsze nominalne wyniki. Jednak w dłuższej perspektywie, w której oczywiste jest, że warunki idealne występują sporadycznie, okazuje się CIGS radzi sobie co najmniej porównywalnie. W trudnych warunkach takich jak:

zacienie
zachmurzenie
wysoka temperatura
zabrudzenia

panele i dachówki fotowoltaiczne (np. Eterbirght) działają bardziej efektywnie niż konkurencja.

Rekord efektywności CIGS + Perovskite

Niezawodność paneli i dachówek fotowoltaicznych CIGS

Cena Rozwiązań CIGS i BIPV

montażu, jedna ekipa montuje dachówki i dachówki fotowoltaiczne
koszcie materiału, zamiast dachówek mamy dachówki solarne, zamiast fasady montowane są panele fasadowe
wysokiej produktywności energii jaką charakteryzuje się technologia CIGS

CIGS Technologia budownictwa przyszłości BIPV

Sprzedaż i dystrybucja CIGS w Polsce i Europie :

Jacek Serwin – j.serwin@eprad.pl – +48 793 416 519

Artykuł CIGS technologia Fotowoltaiczna pochodzi z serwisu E-prąd - Twój Doradca Fotowoltaiczny.