Το γαλλικό ινστιτούτο ηλιακής ενέργειας INES έχει αναπτύξει νέες φωτοβολταϊκές μονάδες με θερμοπλαστικά και φυσικές ίνες που προέρχονται από την Ευρώπη, όπως λινάρι και βασάλτη. Οι επιστήμονες στοχεύουν να μειώσουν το περιβαλλοντικό αποτύπωμα και το βάρος των ηλιακών συλλεκτών, βελτιώνοντας παράλληλα την ανακύκλωση.
Ένα ανακυκλωμένο γυαλί στο μπροστινό μέρος και ένα λινό σύνθετο στο πίσω μέρος
Εικόνα: GD
Από το περιοδικό pv France
Ερευνητές στο Εθνικό Ινστιτούτο Ηλιακής Ενέργειας της Γαλλίας (INES) – ένα τμήμα της Γαλλικής Επιτροπής Εναλλακτικών Ενεργειών και Ατομικής Ενέργειας (CEA) – αναπτύσσουν ηλιακές μονάδες που διαθέτουν νέα υλικά βιολογικής βάσης στην μπροστινή και την πίσω πλευρά.
«Καθώς το αποτύπωμα άνθρακα και η ανάλυση του κύκλου ζωής έχουν γίνει πλέον ουσιαστικά κριτήρια για την επιλογή των φωτοβολταϊκών πάνελ, η προμήθεια υλικών θα γίνει κρίσιμο στοιχείο στην Ευρώπη τα επόμενα χρόνια», δήλωσε ο Άνις Φουίνι, διευθυντής της CEA-INES. , σε συνέντευξή του στο pv magazine France.
Η Aude Derrier, η συντονίστρια του ερευνητικού έργου, είπε ότι οι συνάδελφοί της εξέτασαν τα διάφορα υλικά που υπάρχουν ήδη, για να βρουν ένα που θα μπορούσε να επιτρέψει στους κατασκευαστές μονάδων να παράγουν πάνελ που βελτιώνουν την απόδοση, την ανθεκτικότητα και το κόστος, ενώ μειώνουν τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις. Η πρώτη συσκευή επίδειξης αποτελείται από ηλιακά κύτταρα ετεροσύνδεσης (HTJ) ενσωματωμένα σε ένα εξ ολοκλήρου σύνθετο υλικό.
«Η μπροστινή πλευρά είναι κατασκευασμένη από πολυμερές γεμισμένο με υαλοβάμβακα, το οποίο παρέχει διαφάνεια», είπε ο Derrier. «Η πίσω πλευρά είναι κατασκευασμένη από σύνθετο υλικό με βάση θερμοπλαστικά στο οποίο έχει ενσωματωθεί μια ύφανση δύο ινών, λιναριού και βασάλτη, που θα προσφέρει μηχανική αντοχή, αλλά και καλύτερη αντοχή στην υγρασία».
Το λινάρι προέρχεται από τη βόρεια Γαλλία, όπου υπάρχει ήδη ολόκληρο το βιομηχανικό οικοσύστημα. Ο βασάλτης προέρχεται από αλλού στην Ευρώπη και υφαίνεται από βιομηχανικό συνεργάτη της INES. Αυτό μείωσε το αποτύπωμα άνθρακα κατά 75 γραμμάρια CO2 ανά watt, σε σύγκριση με μια μονάδα αναφοράς της ίδιας ισχύος. Το βάρος βελτιστοποιήθηκε επίσης και είναι λιγότερο από 5 κιλά ανά τετραγωνικό μέτρο.
«Αυτή η μονάδα στοχεύει στην ενσωμάτωση φωτοβολταϊκών στον τελευταίο όροφο και κτιρίων», δήλωσε ο Derrier. «Το πλεονέκτημα είναι ότι έχει φυσικό μαύρο χρώμα, χωρίς να χρειάζεται οπίσθιο φύλλο. Όσον αφορά την ανακύκλωση, χάρη στα θερμοπλαστικά, τα οποία μπορούν να λιώσουν ξανά, ο διαχωρισμός των στρωμάτων είναι επίσης τεχνικά απλούστερος».
Η μονάδα μπορεί να κατασκευαστεί χωρίς προσαρμογή των τρεχουσών διαδικασιών. Ο Derrier είπε ότι η ιδέα είναι να μεταφερθεί η τεχνολογία στους κατασκευαστές, χωρίς πρόσθετες επενδύσεις.
«Η μόνη επιτακτική ανάγκη είναι να υπάρχουν καταψύκτες για την αποθήκευση του υλικού και όχι να ξεκινήσει η διαδικασία διασταύρωσης ρητίνης, αλλά οι περισσότεροι κατασκευαστές σήμερα χρησιμοποιούν prepreg και είναι ήδη εξοπλισμένοι για αυτό», είπε.
«Δουλέψαμε για τη δεύτερη ζωή του γυαλιού και αναπτύξαμε μια μονάδα που αποτελείται από επαναχρησιμοποιημένο γυαλί 2,8 mm που προέρχεται από μια παλιά μονάδα», είπε ο Derrier. «Έχουμε χρησιμοποιήσει επίσης ένα θερμοπλαστικό υλικό ενθυλάκωσης που δεν απαιτεί διασύνδεση, το οποίο επομένως θα είναι εύκολο να ανακυκλωθεί, και ένα θερμοπλαστικό σύνθετο υλικό με ίνες λίνου για αντοχή».
Η πίσω όψη της μονάδας χωρίς βασάλτη έχει φυσικό λινό χρώμα, το οποίο θα μπορούσε να είναι αισθητικά ενδιαφέρον για τους αρχιτέκτονες, για παράδειγμα, όσον αφορά την ενσωμάτωση της πρόσοψης. Επιπλέον, το εργαλείο υπολογισμού INES έδειξε μείωση 10% στο αποτύπωμα άνθρακα.
«Είναι πλέον επιτακτική ανάγκη να αμφισβητηθούν οι αλυσίδες εφοδιασμού φωτοβολταϊκών», είπε ο Jouini. «Με τη βοήθεια της περιοχής Rhône-Alpes στο πλαίσιο του Διεθνούς Σχεδίου Ανάπτυξης, αναζητήσαμε παίκτες εκτός του ηλιακού τομέα για να βρούμε νέα θερμοπλαστικά και νέες ίνες. Σκεφτήκαμε επίσης την τρέχουσα διαδικασία πλαστικοποίησης, η οποία είναι πολύ ενεργοβόρα».
Μεταξύ της φάσης συμπίεσης, συμπίεσης και ψύξης, η πλαστικοποίηση διαρκεί συνήθως μεταξύ 30 και 35 λεπτών, με θερμοκρασία λειτουργίας περίπου 150 C έως 160 C.
«Αλλά για μονάδες που ενσωματώνουν όλο και περισσότερο οικολογικά σχεδιασμένα υλικά, είναι απαραίτητο να μετασχηματιστούν τα θερμοπλαστικά σε περίπου 200 C έως 250 C, γνωρίζοντας ότι η τεχνολογία HTJ είναι ευαίσθητη στη θερμότητα και δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 200 C», δήλωσε ο Derrier.
Το ερευνητικό ινστιτούτο συνεργάζεται με τον ειδικό επαγωγικής θερμοσυμπίεσης Roctool με έδρα τη Γαλλία, για να μειώσει τους χρόνους κύκλου και να δημιουργήσει σχήματα σύμφωνα με τις ανάγκες των πελατών. Μαζί, έχουν αναπτύξει μια μονάδα με πίσω όψη από θερμοπλαστικό σύνθετο υλικό τύπου πολυπροπυλενίου, στο οποίο έχουν ενσωματωθεί ανακυκλωμένες ίνες άνθρακα. Η μπροστινή πλευρά είναι κατασκευασμένη από θερμοπλαστικά και υαλοβάμβακα.
«Η διαδικασία επαγωγής θερμοσυμπίεσης του Roctool καθιστά δυνατή τη γρήγορη θέρμανση των δύο μπροστινών και πίσω πλακών, χωρίς να χρειάζεται να φτάσουμε στους 200 C στον πυρήνα των κυττάρων HTJ», είπε ο Derrier.
Η εταιρεία ισχυρίζεται ότι η επένδυση είναι χαμηλότερη και η διαδικασία θα μπορούσε να επιτύχει χρόνο κύκλου μόλις λίγων λεπτών, ενώ καταναλώνει λιγότερη ενέργεια. Η τεχνολογία απευθύνεται σε κατασκευαστές σύνθετων υλικών, για να τους δώσει τη δυνατότητα να παράγουν εξαρτήματα διαφορετικών σχημάτων και μεγεθών, ενσωματώνοντας παράλληλα ελαφρύτερα και πιο ανθεκτικά υλικά.
Ώρα δημοσίευσης: Ιουν-24-2022