太阳窗:将建筑物转换为能源生产商

摩天大楼和办公楼中的大量玻璃代表了将窗户变成太阳能电池板的新兴技术的巨大潜力。但是,关于太阳能窗是否可以足够便宜且有效地被广泛采用的主要问题。

如果您想象着散发着美国城市的闪闪发光的玻璃摩天大楼,那么很清楚为什么使用宽敞的窗户空间产生太阳能的想法正在吸引。仅在2009年,美国的非住宅建筑中就安装了4.37亿平方英尺的窗户。许多平方英尺的标准太阳能电池板将产生大约4吉瓦的电力,这大约是当今美国安装的太阳能。

这种潜力是领先的工程师和企业家,可以更强烈地探索将窗户变成太阳能生产商的想法。188最新下载地址太阳能窗是一个被称为建筑集成光伏的生长领域的子集,它基于这样的概念:窗口不需要100%透明,而太阳能电池板也不需要100%不透明。目前存在几种方法,将窗户变成了从薄膜硅到染料敏化的太阳能电池到微小有机细胞的发电设备。

一些专家认为该领域有望起飞,尽管世界可能不会看到一段时间的全球摩天大楼,但许多公司都在

一位专家说:“挑战是您是否可以降低成本和发电。”
在未来两年中,有希望生产各种太阳能窗口的商业规模。尽管如此,这项刚起步的技术面临的成本和技术障碍仍可能妨碍充满高耸无排放的发电厂的未来。像其他最前沿的替代能源一样,发电的窗户可能会成为未来几十年中绿色未来的中流tay柱,或者可能被证明是不切实际的,并且仅生产一小部分太阳能电力。

“挑战是您是否可以降低成本和发电,”科罗拉多州美国政府国家可再生能源实验室(NREL)的科学家莎拉·库尔茨(Sarah Kurtz)说。“有很多不同的方案和策略,创造力将是游戏的名称。如果您可以将这些窗户的成本实际上不超过传统窗户而获得的费用,那么继续前进并让您的窗户发电显然是有意义的。”

建筑物集成的光伏或BIPV正在缓慢移动,现在太阳能电池板随着墙壁,带状疱疹和其他建筑物的其他部分而翻倍。MJ Shiao, a senior analyst at GTM Research, a market analysis group in Cambridge, Massachusetts, says the market still represents only around 1 percent (a few hundred megawatts last year) of solar power being installed around the world, and that’s mostly rooftops or semi-opaque skylights. Windows pose a greater challenge than rooftops or walls because of the need to actually see through them. So far, very few examples of skyscrapers with solar windows exist; the highest profile site is the Willis Tower (formerly Sears Tower) in Chicago, where Pythagoras Solar installed a small prototype in 2011.

太阳能窗已经出现了几种技术,尽管还没有以有意义的方式起飞。但是一家表示接近商业部署的公司是新能源技术,总部位于哥伦比亚,
太阳能电池板将太阳能量转换为电力的速度是太阳能窗的特殊问题。
马里兰州。它已经开发了一种将微小的有机太阳能电池喷到透明涂层中的窗户上的方法,该涂层使40%至80%的阳光吸收其余的阳光。该公司凭借10份专利提交的申请待定,尚无商业原型,该公司泄露了很少的细节。但是,喷雾方法可以大大降低生产成本。最近,该公司宣布开发一个大型太阳能电池(170平方厘米)与NREL合作制作的,这可能会使窗口添加到更便宜的窗口中。

尽管该公司的进步,但其技术突出了太阳窗的主要障碍之一:效率。太阳能电池板将太阳的能量转化为电力的速度是所有类型的太阳能的关注点,尤其是窗户。库尔茨说:“面临的挑战是,如果您吸收并用它来发电的光线,那意味着您已经没有窗户了。”

迄今为止,有机太阳能电池的创效率为10%,生产线效率永远不会达到创纪录的水平。尽管传统的太阳能电池板现在正在生产效率15%至20%的效率,但太阳能窗口的效率大约为5%,这不太可能经济。

“从物理学家的角度看,”库尔茨说。“一个太阳能电池板在沙漠中放置在一个不错的地理位置上,有很多阳光,可能有一年的回报订单。如果[小组]又在那里呆了20年,那么您将获得如此多的社会投资回报。”如果太阳能窗只能达到太阳能电池板效率的三分之一,那么还需要三倍的时间才能偿还投资。

但是一些专家认为,效率升高足够高(成本降低)只是时间问题,使太阳能窗成为声音
一些专家认为,太阳能窗户是一项合理的投资只是时间问题。
投资。安德里亚斯雅内炎是蒙特利尔的科学迪亚大学机械工程教授,正在为太阳能窗户开发技术,他说,诸如薄膜硅之类的更成熟的技术可能代表了BIPV的短期和中期解决方案,直到有机细胞可以追赶并见面并见面长期目标。他说:“我认为最终将是一个大市场,但采用速度很慢,因为“这是一项破坏性的技术。”

另一家使用有机太阳能电池的公司,总部位于德国的Heliatek的面板可实现8%的效率。该公司的有机细胞使用称为低聚物的分子,而不是传统上使用的聚合物(基本上是简短而不是长的原子集合),这意味着细胞的更便宜,更精确的应用。Heliatek表示,它预计在五年内可以在每瓦50美分的范围内生产太阳能电池窗,从而使它们与其他太阳能技术竞争。

基于西班牙玛瑙太阳能提供许多太阳能玻璃技术。但是,它的窗户最多只能允许30%的阳光穿过,因此建筑物内部的大量光线丢失了。不过,在不同的地层中,Onyx表示,其无定形 - 硅太阳能玻璃(一种薄膜硅细胞)最高可达到9%。

但是,这种效率并没有考虑到实际覆盖带有太阳能窗户的摩天大楼的实际限制。

GTM Research的Shiao说:“太阳能的最佳安装是您希望它面对南方,想要稍微倾斜,并且想要良好的太阳能访问,因此您不希望任何东西可以遮挡这些面板。”“摩天大楼的问题是突然将它们放在垂直方向上,有
太阳能窗的经济学对于新建净零能源建筑可能最引人注目。
建筑物只有一个南侧,很可能是摩天大楼旁边是另一个摩天大楼,这将使建筑物的那一侧遮挡。”

这种挑战使什叶派和其他专家持怀疑态度,即太阳能窗将有光明的未来。Shiao说:“有很多技术和设计挑战,老实说,这将无法解决。”“除非您免费获得面板或其他东西,否则几乎不惜一切代价都不是有意义的,才能真正安装这些系统。”

这些障碍并没有阻止众多刚起步的公司。在牛津大学进行的研究中,牛津光伏的人说,德克萨斯州700英尺的摩天大楼的计算机建模表明在太阳能窗户上覆盖它,每天的电力最多可产生5.3兆瓦时小时。这足以为165套房屋供电,并且可以为其所有照明提供足够的功率提供摩天大楼。

牛津的技术涉及一种用于染料敏化太阳能电池的太阳能窗户的单元。染料敏化的细胞使用光电化学过程来产生动力,并且可以相对便宜。牛津的透明面板的效率大约为6%,该公司希望将它们带到明年年底。

多伦多大学工程学教授纳齐尔·克赫拉尼(Nazir Kherani)认为,太阳能窗户的经济学可能是新建建筑的最引人注目的,重点是净零能源建筑,而不是改造现有的摩天大楼。Kherani说:“有了足够的关注设计和无缝的工程,可以想象,我们可能会看到此类建筑逐渐发展成为零零社区,村庄和城镇。”

耶鲁E360的更多信息

每个屋顶上的太阳能电池板?在美国,仍然是一个遥远的梦想

每个屋顶上的太阳能电池板?在美国,仍然是一个遥远的梦想
由于公用事业规模的太阳能项目正在起飞,美国房主因高前期成本而令人生畏,因此仍然回避了住宅太阳能系统。但是,随着自己动手的套件和其他安装方法,戴夫·列维坦(Dave Levitan)写道,住宅太阳能的增长适中。阅读更多
几家参与太阳能窗户生产的公司表示,它们在扩展或将产品推向市场的一两年之内,并且他们认为细胞效率将继续提高,价格将继续下跌,就像太阳能电池板一样。

继续推动发明家和企业家参与开发太阳窗的原因是节能的巨大潜力。建筑物占所有电力消耗的41%在2010年的美国,不仅仅是运输或工业。用发电的窗户从中咬一口是一个诱人的目标。

库尔茨说:“我不会说出这种可能性。”“它会多久发生?我发现预测未来真的很危险。”