המכון הצרפתי לאנרגיה סולארית INES פיתח מודולי PV חדשים עם תרמופלסטיים וסיבים טבעיים שמקורם באירופה, כגון פשתן ובזלת. המדענים שואפים להפחית את טביעת הרגל והמשקל הסביבתי של פאנלים סולאריים, תוך שיפור המיחזור.
לוח זכוכית ממוחזרת בחזית וקומפוזיט פשתן מאחור
תמונה: GD
ממגזין pv צרפת
חוקרים במכון הלאומי לאנרגיה סולארית של צרפת (INES) - חטיבה של הוועדה הצרפתית לאנרגיות חלופיות ואנרגיה אטומית (CEA) - מפתחים מודולים סולאריים הכוללים חומרים מבוססי ביו חדשים בצדדים הקדמיים והאחוריים.
"כאשר טביעת הרגל הפחמנית וניתוח מחזור החיים הפכו כעת לקריטריונים חיוניים בבחירת לוחות פוטו-וולטאיים, המקור של חומרים יהפוך למרכיב מכריע באירופה בשנים הקרובות", אמרה אניס פויני, מנהלת CEA-INES , בראיון למגזין pv France.
Aude Derrier, מתאמת פרויקט המחקר, אמרה כי עמיתיה בדקו את החומרים השונים שכבר קיימים, כדי למצוא אחד שיכול לאפשר ליצרני מודולים לייצר פאנלים המשפרים את הביצועים, העמידות והעלות, תוך הפחתת ההשפעה הסביבתית. המדגימה הראשונה מורכבת מתאי שמש הטרוג'נקציה (HTJ) המשולבים בחומר מורכב שכולו.
"הצד הקדמי עשוי מפולימר מלא בפיברגלס, המספק שקיפות", אמר דרייר. "הצד האחורי עשוי מקומפוזיט המבוסס על תרמופלסטיים בו שולבה אריגה של שני סיבים, פשתן ובזלת, שיספקו חוזק מכני, אך גם עמידות טובה יותר ללחות".
הפשתן מקורו בצפון צרפת, שם כבר קיימת כל המערכת האקולוגית התעשייתית. הבזלת מקורה במקומות אחרים באירופה והיא ארוגה על ידי שותף תעשייתי של INES. זה הפחית את טביעת הרגל הפחמנית ב-75 גרם של CO2 לוואט, בהשוואה למודול ייחוס בעל אותו הספק. גם המשקל עבר אופטימיזציה והוא פחות מ-5 קילוגרם למ"ר.
"מודול זה מכוון לאינטגרציה של PV ועל הגג", אמר דרייר. "היתרון הוא שצבעו שחור באופן טבעי, ללא צורך בגליון אחורי. מבחינת מיחזור, הודות לתרמופלסטיים שניתן להמיס מחדש, גם הפרדת השכבות פשוטה יותר מבחינה טכנית”.
ניתן ליצור את המודול מבלי להתאים את התהליכים הנוכחיים. דרייר אמר כי הרעיון הוא להעביר את הטכנולוגיה ליצרנים, ללא השקעה נוספת.
"ההכרח היחיד הוא להקפיא לאחסון החומר ולא להתחיל את תהליך הצלב השרף, אבל רוב היצרנים כיום משתמשים ב-prepreg וכבר מצוידים לכך", אמרה.
"עבדנו על החיים השניים של הזכוכית ופיתחנו מודול המורכב מזכוכית 2.8 מ"מ בשימוש חוזר שמגיע ממודול ישן", אמר דרייר. "השתמשנו גם במעטפת תרמופלסטית שאינה דורשת חיבור צולב, ולכן יהיה קל למיחזור, ובקומפוזיט תרמופלסטי עם סיבי פשתן לעמידות."
הפן האחורי נטול הבזלת של המודול הוא בעל צבע פשתן טבעי, שיכול להיות מעניין מבחינה אסתטית עבור אדריכלים במונחים של שילוב חזית, למשל. בנוסף, כלי החישוב של INES הראה הפחתה של 10% בטביעת הרגל הפחמנית.
"עכשיו זה הכרחי להטיל ספק בשרשרת האספקה הפוטו-וולטאית", אמר ג'ואיני. "בעזרת אזור רון-אלפ במסגרת תוכנית הפיתוח הבינלאומית, הלכנו לחפש שחקנים מחוץ למגזר הסולארי כדי למצוא תרמופלסטיות חדשות וסיבים חדשים. חשבנו גם על תהליך הלמינציה הנוכחי, שהוא מאוד אינטנסיבי".
בין שלב הלחץ, הכבישה ושלב הקירור, הלמינציה נמשכת בדרך כלל בין 30 ל-35 דקות, עם טמפרטורת עבודה של סביב 150 C עד 160 C.
"אבל עבור מודולים שמשלבים יותר ויותר חומרים מעוצבים לסביבה, יש צורך להפוך תרמופלסטיות בסביבות 200 C ל-250 C, בידיעה שטכנולוגיית HTJ רגישה לחום ואסור לעלות על 200 C", אמר דרייר.
מכון המחקר משתף פעולה עם מומחה תרמו-דחיסה אינדוקציה שבסיסה בצרפת, Roctool, כדי לצמצם את זמני המחזור וליצור צורות בהתאם לצרכי הלקוחות. יחד, הם פיתחו מודול עם פנים אחוריים עשוי קומפוזיט תרמופלסטי מסוג פוליפרופילן, אליו שולבו סיבי פחמן ממוחזרים. הצד הקדמי עשוי תרמופלסטיים ופיברגלס.
"תהליך הדחיסה האינדוקטיבית של Roctool מאפשר לחמם את שתי הלוחיות הקדמיות והאחוריות במהירות, מבלי להגיע ל-200 C בליבת תאי ה-HTJ", אמר דרייר.
החברה טוענת שההשקעה נמוכה יותר והתהליך יכול להשיג זמן מחזור של דקות ספורות, תוך שימוש בפחות אנרגיה. הטכנולוגיה מכוונת ליצרני מרוכבים, כדי לתת להם אפשרות לייצר חלקים בצורות וגדלים שונים, תוך שילוב חומרים קלים ועמידים יותר.
זמן פרסום: 24 ביוני 2022