طور معهد الطاقة الشمسية الفرنسية INES وحدات كهروضوئية جديدة مع البلاستيك الحراري والألياف الطبيعية التي يتم الحصول عليها في أوروبا ، مثل الكتان والبازلت. يهدف العلماء إلى تقليل البصمة البيئية ووزن الألواح الشمسية ، مع تحسين إعادة التدوير.
لوحة زجاجية معاد تدويرها في المقدمة ومركب الكتان على الظهر
الصورة: GD
من مجلة PV France
يقوم الباحثون في المعهد الوطني للطاقة الشمسية في فرنسا (INES)-وهي قسم من الطاقات البديلة الفرنسية والطاقة الذرية (CEA)-بتطوير وحدات شمسية تتميز بمواد جديدة قائمة على الجانبين الأمامي والخلفي.
وقال أنيس فويني ، مدير CEA-ines: "نظرًا لأن بصمة الكربون وتحليل دورة الحياة أصبحت الآن معايير أساسية في اختيار الألواح الكهروضوئية ، فإن مصادر المواد ستصبح عنصرًا مهمًا في أوروبا في السنوات القليلة المقبلة". ، في مقابلة مع مجلة PV France.
قالت Aude Derrier ، منسقة المشروع البحثي ، إن زملائها نظروا إلى المواد المختلفة الموجودة بالفعل ، للعثور على واحدة يمكن أن تسمح لمصنعي الوحدات النمطية بإنتاج لوحات تعمل على تحسين الأداء والمتانة والتكلفة ، مع خفض التأثير البيئي. يتكون المتظاهر الأول من الخلايا الشمسية غير المتجانسة (HTJ) المدمجة في مادة مركزية.
"الجانب الأمامي مصنوع من بوليمر مملوءة بالألياف الزجاجية ، والذي يوفر الشفافية" ، قال ديرير. "الجانب الخلفي مصنوع من المركب استنادًا إلى البلاستيك الحراري الذي تم فيه دمج نسج اثنين من الألياف ، الكتان والبازلت ، مما يوفر قوة ميكانيكية ، ولكن أيضًا مقاومة أفضل للرطوبة."
يتم الحصول على الكتان من شمال فرنسا ، حيث يوجد بالفعل النظام البيئي الصناعي بالكامل. يتم الحصول على البازلت في مكان آخر في أوروبا ويتم نسجه من قبل شريك صناعي لـ Ines. هذا قلل من بصمة الكربون بمقدار 75 جرامًا من ثاني أكسيد الكربون لكل واط ، مقارنةً بوحدة مرجعية لنفس الطاقة. تم تحسين الوزن أيضًا وأقل من 5 كيلوغرامات لكل متر مربع.
"هذه الوحدة تستهدف الكهروضوئية على السطح وتكامل البناء" ، قال ديرير. "الميزة هي أنها أسود بشكل طبيعي ، دون الحاجة إلى ورقة خلفية. فيما يتعلق بإعادة التدوير ، وذلك بفضل اللدائن الحرارية ، التي يمكن إعادة صياغتها ، فإن فصل الطبقات هو أيضًا أبسط تقنيًا. "
يمكن إجراء الوحدة النمطية دون تكييف العمليات الحالية. وقال Derrier إن الفكرة هي نقل التكنولوجيا إلى الشركات المصنعة ، دون استثمار إضافي.
وقالت: "إن الضرورة الوحيدة هي وجود مجمدات لتخزين المواد وعدم بدء عملية الربط المتقاطع ، ولكن معظم الشركات المصنعة اليوم تستخدم prepreg ومجهزة بالفعل لهذا".
وقال ديريير: "لقد عملنا على الحياة الثانية للزجاج وقمت بتطوير وحدة نمطية مكونة من زجاج 2.8 ملم الذي يأتي من وحدة قديمة". "لقد استخدمنا أيضًا مغلفًا بالحرارة المرنة التي لا تتطلب ربطًا متقاطعًا ، والتي سيكون من السهل إعادة تدويرها ، ومركب للهارة الحرارية مع ألياف الكتان للمقاومة."
يحتوي الوجه الخلفي الخالي من البازلت للوحدة على لون من الكتان الطبيعي ، والذي يمكن أن يكون مثيراً للاهتمام من الناحية الجمالية للمهندسين المعماريين من حيث تكامل الواجهة ، على سبيل المثال. بالإضافة إلى ذلك ، أظهرت أداة حساب INES انخفاضًا بنسبة 10 ٪ في بصمة الكربون.
وقال جويني: "من الضروري الآن التشكيك في سلاسل التوريد الضوئية". "بمساعدة منطقة Rhône-Alpes في إطار خطة التنمية الدولية ، لذلك ذهبنا للبحث عن لاعبين خارج قطاع الطاقة الشمسية للعثور على البلاستيك الحراري والألياف الجديدة. لقد فكرنا أيضًا في عملية التصفيح الحالية ، وهي مكثفة للغاية للطاقة. "
بين الضغط ، والضغط ومرحلة التبريد ، يستمر التصفيح عادة ما بين 30 و 35 دقيقة ، مع درجة حرارة تشغيل تتراوح حوالي 150 درجة مئوية إلى 160 درجة مئوية
"لكن بالنسبة للوحدات النمطية التي تدمج بشكل متزايد مواد مصممة ببيئة ، من الضروري تحويل البلاستيك الحراري في حوالي 200 درجة مئوية إلى 250 درجة مئوية ، مع العلم أن تقنية HTJ حساسة للحرارة ويجب ألا تتجاوز 200 درجة مئوية" ، قال Derrier.
يتعاون معهد الأبحاث مع أخصائي الضغط الحراري الحث في فرنسا ROCTOOL ، لتقليل أوقات الدورة وصنع الأشكال وفقًا لاحتياجات العملاء. قاموا معًا بتطوير وحدة نمطية ذات وجه خلفي مصنوع من مركب للبلاستيك الحراري من نوع البولي بروبيلين ، والتي تم دمج ألياف الكربون المعاد تدويرها. يتكون الجانب الأمامي من البلاستيك الحراري والألياف الزجاجية.
وقال دريرير: "إن عملية الضغط الحراري الحث في روكتول تجعل من الممكن تسخين اللوحات الأمامية والخلفية بسرعة ، دون الحاجة إلى الوصول إلى 200 درجة مئوية في قلب خلايا HTJ".
تدعي الشركة أن الاستثمار أقل وأن العملية يمكن أن تحقق وقتًا لمدة بضع دقائق فقط ، مع استخدام طاقة أقل. تهدف هذه التكنولوجيا إلى الشركات المصنعة المركبة ، لمنحهم إمكانية إنتاج أجزاء من الأشكال والأحجام المختلفة ، مع دمج مواد أخف وزنا وأكثر متانة.
وقت النشر: Jun-24-2022