Ученые предполагают, что в будущем необходимо будет сосредоточить усилия на увеличении коэффициента отражения длин волн солнечного света, не преобразованного в электричество.
По словам ведущего автора обзора, Дэвида Сейлора из Аризонского государственного университета, исследователи посчитали необходимым предоставить целостную точку зрения на фотогальванику в окружающей среде. Ученые хотели понять, как размещение фотоэлектрических систем в городской среде влияет на здания и температуру воздуха в городе, а также проанализировать обратный эффект влияния городской среды на производительность фотоэлектрических систем.
В исследования ученые пришли к нескольким ключевым выводам. Один из них касался фотогальваники и ее связи с городским энергетическим балансом. В частности исследователи обнаружили, что хоть фотогальваника может значительно нагревать городскую среду днем, ночью она ее обычно охлаждает.
Второй вывод заключался в том, что по ряду причин размещенные в городе фотогальванические элементы работают хуже, чем, например, в сельской местности и пригородах.
Также, по словам Сейлора, ряд исследований продемонстрировал, что установка фотогальваники на крыше здания уменьшает годовое потребление энергии его системами кондиционирования. Смысл в том, что фотоэлектрические панели и обеспечивают затенение от прямых солнечных лучей — так, что здание почти не подвергается солнечному нагреванию через поверхность крыши.
При этом исследователи обнаружили: несмотря на этот эффект, фотоэлектрические панели могут и увеличивать нагрузку на системы кондиционирования в условиях особенно теплого климата (например, как в американском городе Феникс, штат Аризона). Затеняя здание от прямого воздействия солнечных лучей днем, ночью фотоэлектрические панели фактически препятствуют потере тепла и, соответственно, охлаждению здания.
Сейлор отметил, что обычные фотоэлектрические панели на основе кремния имеют так называемый температурный коэффициент — иными словами, их эффективность зависит от температуры поверхности самих солнечных элементов. Установленная в более жаркой среде, фотогальваническая поверхность нагревается сильнее и становится менее эффективной. Поэтому в условиях особо жаркого климата, где температура поверхности фотоэлектрических модулей легко достигает 60–65 градусов Цельсия, эффективность фотоэлектрических панелей упадет примерно на 10–15%.
При этом, Сейлор рассказал, что есть возможность разработать панели, которые более эффективно отводят тепло, не превращая его в электричество.
«Возможно, мы сможем разработать покрытия для фотоэлектрических систем, которые по существу будут хорошо отражать длины волн или более сильно излучать собственную энергию. Если вы можете представить себе поверхность, которая чрезвычайно эффективно излучает свою энергию, скажем, в диапазоне от 8 до 13 микрон, то вы можете по существу излучать тепло от поверхности через атмосферное окно», — заявил ученый.
Сейлор добавил, что из-за температурного коэффициента следующее поколение фотоэлектрических панелей, вероятно, получит дополнительное преимущество с точки зрения эффективности, работая при более низких температурах и меньше нагревая городскую среду.
