Die Nächste Große Solartechnologie? #Intersolar2020
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Anonim

Disruptive Fortschritte in der Solartechnologie sind ungewöhnlich, da branchenweite Designverbesserungen oft in sehr kleinen Schritten erfolgen. Diese kleinen Änderungen sorgen für Aufsehen auf Solarmessen wie der Intersolar North America, die diese Woche in San Diego zu Ende geht. Ein herausragendes Konzept, das hier ausgestellt wird, ist jedoch das Intensifying Solar Panel, ein Solargerät mit geringer Konzentration, das einen eigenen internen Tracker enthält und nun vier Jahre in der Entwicklung ist. Das Unternehmen geht davon aus, dass es die Module dank einer Vielzahl von technologischen Verbesserungen zu etwa der Hälfte der Kosten eines Standard-Solarmoduls liefern kann.

Der ISP-Solarmodul mit niedriger Konzentration plus Tracker. Kredit: ISP Solar
Der ISP-Solarmodul mit niedriger Konzentration plus Tracker. Kredit: ISP Solar

Der ISP-Solarmodul mit niedriger Konzentration plus Tracker. Kredit: ISP Solar

Die konisch verspiegelten Aluminiumreflektorwellen des Panels steigern die Zelleffizienz um das 20-fache durch das konzentrierte Licht, das auf einen Trog aus geschnittenen Siliziumzellen trifft, die laut Co nur 5% des Volumens oder der Fläche eines traditionellen Siliziumkristallpanels ausmachen -Erfinderin Suneet Singh, auch Mitbegründerin von Innovative Solar Power mit Sitz in Montreal.

Die ISP-Panels verwenden monokristallines Single-Junction-Silizium, das als Arrays eingesetzt wird, mit zum Patent angemeldeten Prozessen, die eine Effizienz nahe an Multi-Junction-Zellen liefern, sagt Singh. Das Design umfasst einen großen Busleiter, der unter Verwendung eines mehrschichtigen Abscheidungsverfahrens an den Solarzellen angebracht ist, wodurch Verluste aufgrund von Widerstand reduziert werden.

Während die Konzentration von Solarenergie ein altes Konzept ist, hat ISP Solar geschickt eine Tracker-Funktion hinzugefügt, indem die gespiegelten Aluminiumkegelwellen mit einem Draht verbunden wurden, der von einem kleinen Motor angetrieben wird, der nur dieses Panel bedient. Das gesamte Panel ist gekapselt, um Verschmutzungen zu vermeiden, und enthält ein Aluminium-Bodenblech, das als Kühlkörper dient, um sicherzustellen, dass die Zellen nicht überhitzen und die Lichtumwandlungseffizienz verlieren.

Die 85-Watt-Panels arbeiten mit einem Zellwirkungsgrad von 24,3 %, basierend auf einer 1.500-Volt-Verkabelung. Die Module sind für den Betrieb zwischen -40 °C und 85 °C ausgelegt, was darauf hindeutet, dass das Modul problemlos in nördlichen Gefilden verwendet werden kann, wo solch niedrige Temperaturen Standard-Solarmodule lahmlegen könnten. Die Platten können einer Schneelast von 5.400 Pascal – oder etwa 113 Pfund pro Quadratfuß – und einer Windlast von 2.400 PA – oder etwa 140 Meilen pro Stunde standhalten, behauptet Singh.

Zu den Designelementen des Unternehmens zur Steigerung der Paneleffizienz gehört ein Tracking-System, das in Fünf-Minuten-Schritten neu positioniert werden kann. Die Motoren, die den Tracker antreiben, sind serienmäßige Einheiten, die für einen Dauerbetrieb von acht Stunden bei voller Geschwindigkeit über 50 Jahre ausgelegt sind; der Tracker benötigt nur eine geringe Geschwindigkeit vom Gerät, betont Singh.

Obwohl das Panel mehr wiegt als ein Standard-Siliziumkristall-Solarpanel, wiegt der interne Tracking-Mechanismus nur einen kleinen Bruchteil dessen, was standardmäßige einachsige Tracking-Racks tun. Als Ergebnis der internen Nachführung kann das ISP-System auf einem festen Trägersystem montiert werden, was normalerweise die kostengünstigste Kapitalinvestition für eine Solaranlage ist.

Das ISP-Solarmodul kann auch auf einem gewerblichen oder industriellen Dach, auf Carports oder anderen Strukturen montiert werden, bei denen Tracker aufgrund ihres enormen Gewichts im Allgemeinen nicht möglich sind. Tracking-Solar-Designs beherrschen den Solarmarkt im Versorgungsbereich, erfordern jedoch offene, nahezu flache Räume in der Nähe von Stromleitungsverbindungen. Mit dem Aufkommen des Solarpanels mit geringer Konzentration kann der zusätzliche Wirkungsgrad eines einachsigen Trackers - typischerweise etwa 15 % - jetzt auch mit kommerziellen und industriellen Kunden geteilt werden.

Das Unternehmen hat seit August drei Demonstrationsstandorte in Kanada in der Evaluierungsphase und arbeitet daran, das National Renewable Energy Laboratory (NREL) in Golden, Colorado, ebenfalls mit dem Testen des Geräts zu beauftragen. Das Unternehmen hofft, bis Ende des Jahres mit der Produktion beginnen zu können.

Die ISP-Module werden mit einer 25-jährigen Leistungs- und Gerätegarantie geliefert, die durch eine Haftpflichtversicherung abgesichert wird, die den Kunden hilft, die Garantie zu gewährleisten.

Konzentrierende Photovoltaik (CPV) steht seit Jahrzehnten auf den Planungstischen von Solarunternehmen. Die kumulierten CPV-Installationen erreichten 2016 350 Megawatt, weniger als 0,2% der damals weltweit installierten Leistung, stellt Wikipedia fest. CPV-Installationen befinden sich unter anderem in Kanada, China, den USA, Südafrika, Italien und Spanien.

Ein früher Befürworter von CPV in den Vereinigten Staaten war die Advanced Research Projects Agency des US-Energieministeriums (DOE). ARPA-E stellte 2015 F&E-Mittel für das MOSAIC-Programm (Microscale Optimized Solar-cell Arrays with Integrated Concentration) bereit, um die Standort- und Kostenherausforderungen der bestehenden CPV-Technologie weiter zu bekämpfen. Das Programm endete 2019

Das MOSAIC-Programm war ehrgeizig in seinem Bemühen, eine breit anwendbare Technologie zu schaffen. „MOSAIC-Projekte werden in drei Kategorien eingeteilt: Komplettsysteme, die Mikro-CPV kostengünstig für Regionen wie sonnige Gebiete im Südwesten der USA integrieren, die eine hohe direkte Normalstrahlung (DNI) aufweisen; komplette Systeme, die für Regionen gelten, wie z. B. Gebiete im Nordosten und Mittleren Westen der USA, die eine niedrige DNI-Solarstrahlung oder eine hohe diffuse Solarstrahlung aufweisen; und Konzepte, die Teillösungen für technologische Herausforderungen suchen“, heißt es in der Programmbeschreibung.

Das Ziel des MOSAIC-Programms war einfach, aber weitreichend: „Wenn diese Technologien erfolgreich sind, könnten sie den kostengünstigen Einsatz von Solarstromsystemen an einer Vielzahl von geografischen Standorten ermöglichen, die Treibhausgasemissionen der USA senken und die Abhängigkeit von importierter Energie verringern.“

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