Francouzský institut solární energie INES vyvinul nové fotovoltaické moduly s termoplasty a přírodními vlákny pocházejícími z Evropy, jako je len a čedič. Cílem vědců je snížit ekologickou stopu a hmotnost solárních panelů a zároveň zlepšit recyklaci.
Panel z recyklovaného skla na přední straně a lněný kompozit na zadní straně
Obrázek: GD
Z časopisu pv France
Výzkumníci z francouzského Národního institutu pro solární energii (INES) – divize Francouzské komise pro alternativní energie a atomovou energii (CEA) – vyvíjejí solární moduly s novými biologickými materiály na přední a zadní straně.
„Protože se uhlíková stopa a analýza životního cyklu nyní staly základními kritérii při výběru fotovoltaických panelů, v příštích několika letech se v Evropě stane klíčovým prvkem získávání materiálů,“ řekl Anis Fouini, ředitel CEA-INES. , v rozhovoru pro pv magazín France.
Aude Derrier, koordinátorka výzkumného projektu, uvedla, že její kolegové se podívali na různé materiály, které již existují, aby našli takový, který by výrobcům modulů umožnil vyrábět panely, které zlepšují výkon, odolnost a náklady a zároveň snižují dopad na životní prostředí. První demonstrátor se skládá z heterojunkčních (HTJ) solárních článků integrovaných do celokompozitního materiálu.
"Přední strana je vyrobena z polymeru plněného skelnými vlákny, který poskytuje průhlednost," řekl Derrier. „Zadní strana je vyrobena z kompozitu na bázi termoplastů, do kterého je integrováno tkaní dvou vláken, lnu a čediče, což zajistí mechanickou pevnost, ale také lepší odolnost proti vlhkosti.“
Len pochází ze severní Francie, kde se již nachází celý průmyslový ekosystém. Čedič se získává jinde v Evropě a je tkaný průmyslovým partnerem INES. To snížilo uhlíkovou stopu o 75 gramů CO2 na watt ve srovnání s referenčním modulem o stejném výkonu. Optimalizována byla i hmotnost, která činí méně než 5 kilogramů na metr čtvereční.
„Tento modul je zaměřen na střešní fotovoltaiku a integraci budov,“ řekl Derrier. „Výhodou je, že má přirozeně černou barvu, bez potřeby zadního listu. Co se týče recyklace, díky termoplastům, které lze přetavit, je separace vrstev i technicky jednodušší.“
Modul lze vyrobit bez přizpůsobení aktuálních procesů. Derrier řekl, že myšlenkou je předat technologii výrobcům bez dalších investic.
„Jediným nezbytností je mít mrazáky pro skladování materiálu a nezačínat proces síťování pryskyřice, ale většina výrobců dnes používá prepreg a jsou na to již vybaveni,“ řekla.
„Pracovali jsme na druhém životě skla a vyvinuli jsme modul vyrobený z opětovně použitého 2,8 mm skla, které pochází ze starého modulu,“ řekl Derrier. "Také jsme použili termoplastickou zapouzdřovací látku, která nevyžaduje zesítění, a proto bude snadno recyklovatelná, a termoplastický kompozit s lněným vláknem pro odolnost."
Zadní strana modulu bez čediče má přirozenou barvu lnu, což by mohlo být pro architekty esteticky zajímavé například z hlediska integrace fasády. Navíc výpočetní nástroj INES ukázal 10% snížení uhlíkové stopy.
"Nyní je nutné zpochybnit fotovoltaické dodavatelské řetězce," řekl Jouini. „S pomocí regionu Rhône-Alpes v rámci Mezinárodního plánu rozvoje jsme se proto vydali hledat hráče mimo solární sektor, abychom našli nové termoplasty a nová vlákna. Mysleli jsme také na současný proces laminace, který je velmi energeticky náročný.“
Mezi natlakováním, lisováním a ochlazovací fází trvá laminace obvykle 30 až 35 minut při provozní teplotě kolem 150 C až 160 C.
"Ale u modulů, které stále více obsahují materiály navržené v ekologickém designu, je nutné přeměnit termoplasty při teplotě kolem 200 C až 250 C, s vědomím, že technologie HTJ je citlivá na teplo a nesmí překročit 200 C," řekl Derrier.
Výzkumný ústav se spojil s francouzským specialistou na indukční termokompresi Roctool, aby zkrátil doby cyklu a vytvořil tvary podle potřeb zákazníků. Společně vyvinuli modul se zadním čelem z termoplastického kompozitu polypropylenového typu, do kterého byla integrována recyklovaná uhlíková vlákna. Přední strana je vyrobena z termoplastu a sklolaminátu.
"Indukční termokompresní proces společnosti Roctool umožňuje rychle zahřát dvě přední a zadní desky, aniž by bylo nutné dosáhnout 200 C v jádru článků HTJ," řekl Derrier.
Společnost tvrdí, že investice je nižší a proces by mohl dosáhnout doby cyklu jen několik minut při spotřebě méně energie. Technologie je zaměřena na výrobce kompozitů, aby jim umožnila vyrábět díly různých tvarů a velikostí a zároveň integrovat lehčí a odolnější materiály.
Čas odeslání: 24. června 2022