Чи підходить скло для складних сонячних панелей для використання на відкритому повітрі під час кемпінгу та заряджання електромобілів (EV)?

стандартне сонячне скло товщиною 3,2 мм не сумісне з будь-яким типом складного механізму. Чим важче складна сонячна панель, тим складніше реалізувати для неї складний механізм. Важке скло є непридатним для складних сонячних панелей. Звичайне закалене скло стає крихким і непридатним до експлуатації при ударному навантаженні, а процес складання сам по собі є різновидом ударного навантаження. Дослідження показали, що термін служби закаленого скла обмежений лише 50–100 циклами складання. Точка руйнування закаленого скла залежить від ударного навантаження. Тому для сонячних панелей краще не використовувати стандартне скло, оскільки вага скляних панелей становить понад 50 % загальної ваги панелі. Складні панелі не призначені для використання скла. Стандартне скло надто збільшує вагу складної панелі. Велика вага є непридатною. Відомо, що багаторазове складання в місцях випробувань призводить до накопичення пошкоджень у точці згину. Сонячні панелі потребують технічного обслуговування, а при використанні складної сонячної панелі сонячне обладнання доведеться багаторазово упаковувати для переїздів під час кемпінгу та подорожей.

ETFE як функціональний стандарт: поєднання стійкості до УФ-випромінювання, гнучкості та легкості

ETFE (етилен-тетрафторетилен) зараз використовується як передній матеріал у складаних сонячних панелях. На відміну від скла, ETFE має низку переваг. Він надзвичайно легкий — його вага становить лише 5 % від ваги скла, що забезпечує портативність панелей. ETFE також високоміцний: витримує понад 10 000 циклів згинання — більшість користувачів навіть не досягне цього показника в реальних умовах експлуатації. Крім того, ETFE має високу прозорість для ультрафіолетового випромінювання — коефіцієнт пропускання становить 94 %. Це призводить до мінімальних втрат ефективності сонячних панелей — менше 5 % протягом десяти років експлуатації на відкритому повітрі (NREL, 2023). ETFE також дуже гнучкий: його можна згинати під кутом до 300 градусів, а на молекулярному рівні ETFE здатний відштовхувати пил і воду. Ця властивість є особливо важливою, коли сонячні панелі використовуються на відкритому повітрі в умовах екстремальних навантажень.

Усі ці характеристики роблять ETFE не просто придатним, а обов’язковим матеріалом для ефективної роботи технології складаних сонячних панелей саме зараз.

Реальна стійкість складних сонячних панелей у зовнішніх умовах

Ступінь захисту IP67, термічне циклювання та стійкість до пилу/піску в умовах кемпінгу

Коли йдеться про складні сонячні панелі для кемпінгу, їх розроблено для експлуатації в складних і похмурих умовах. Ступінь захисту IP67 на корпусах запобігає проникненню води до електронних компонентів, що дозволяє панелям витримувати неочікувані зливи. Формовані ущільнювальні прокладки створюють щільні з’єднання, які захищають від мікрочастинок, а також захищають сонячні панелі від пилу й солі, що з часом можуть серйозно пошкодити електроніку. Для захисту сонячних панелей від екстремальних температур певні шари теплопровідності розроблено таким чином, щоб забезпечити повний робочий діапазон температур від +20 до –50 °C. Щоб запобігти утворенню паразитного шару, панелі слід утримувати в температурному діапазоні від –20 до +50 °C. Це допомагає уникнути розшарування та виходу з ладу паяних з’єднань. У ході випробувань, проведених Національною лабораторією відновлюваних джерел енергії (NREL) у 2023 році, моделі з герметичним ущільненням працювали бездоганно після трьох діб перебування в піску. Вони перевершили звичайні моделі й показали результат на 90 % кращий: герметичні моделі на 90 % ефективніші щодо запобігання забивання частинками.

тестування NREL у 2023 році: цілісність при згинанні за низьких температур та стійкість до УФ-випромінювання

Стійкість у конструкції означає більше, ніж лише здатність витримувати атмосферні впливи. Вона включає стійкість матеріалу до згинання та складання. Результати тестів, проведених NREL у 2023 році, показали, що найкращі гнучкі підкладки можуть згинатися понад 10 000 разів без утворення мікротріщин. Цей результат перевершує найкращі військові стандарти, які забезпечують цілісність згинів лише приблизно чотири рази. Крім того, ETFE з ультрафіолетовим захистом зберігає приблизно 98 % початкової світлопропускної здатності після 3000 годин реального атмосферного впливу, що значно перевершує характеристики стандартних матеріалів, які починають жовтіти вже після 1500 годин експозиції. Ці матеріали не набувають крихкості, як попередні скляні панелі, і тому забезпечують стабільну виробництво енергії незалежно від пори року чи тривалості місії.

Реалії подачі електроенергії: чи здатні складні панелі забезпечити енергією в умовах кемпінгу та зарядити ЕМ?

Узгодженість потужності за змінних умов: затінення, кут нахилу та температура

Складні сонячні панелі чудово підходять для живлення переносного обладнання… але під час випробувань у реальних умовах кемпінгу їхня фактична вироблена потужність змінюється. Гнучкі сонячні панелі (на відміну від жорстких панелей із блискучими комірками, запечатаними склом) втрачають 10–25 % вироблюваної потужності через три чинники: (1) деякі дерева й хмари частково закривають сонячні панелі, створюючи затінення, що призводить до непропорційної втрати вихідної потужності комірок у серійному з’єднанні; (2) ефективність панелей, розташованих під кутом більше ніж 15 градусів до прямих сонячних променів, знижується в середньому на 18 % (згідно з даними польових випробувань Національної лабораторії відновлюваних джерел енергії США — NREL); (3) при підвищенні температури понад 25 °C вихідна потужність зменшується на 10 % (або більше) через погану роботу напівпровідника зі швидкістю 0,4 % на кожен градус Цельсія.

Усі зазначені вище змінні свідчать про необхідність розробки стратегій збору енергії, що враховують конкретне розташування, додаткового акумулювання енергії в акумуляторах та продуманого керування енергетичними навантаженнями для максимізації ефективності кожної сонячної панелі.

Оцінка можливості заряджання EV: від живлення пристроїв на 12 В до заряджання постійним струмом рівня 1 (AC) та практичних показників часу заряджання

Чому складні сонячні панелі не використовують традиційне скло?

Складні сонячні панелі використовують тип скла, який традиційно застосовується в сонячних панелях, але воно стає крихким і надто важким для використання в складних сонячних панелях. Тонке скло для сонячних панелей легко тріскається після 50–100 складань; крім того, саме скло разом із усією встановленою панеллю стає надзвичайно важким і, отже, непортативним.

Що таке ETFE й чому його віддають перевагу для складних панелей?

ETFE — це полімер, який значно легший за скло й витримує понад 10 000 згинань. Він гнучкий, тому залишається у зігнутому положенні, одночасно пропускаючи понад 90 % УФ-випромінювання, і довше залишається чистим порівняно зі склом під впливом піску та води. Чи можуть складні сонячні панелі витримувати погані зовнішні умови?

Так, складні сонячні панелі можуть витримувати екстремальні температури, а також пил, оскільки вони мають терапевтичне циклювання та захист за класом IP67.

Чи підходять складні сонячні панелі для заряджання ЕМ?

Складні сонячні панелі можуть заряджати невеликі 12-вольтові пристрої, але їхня потужність протягом дня недостатня для регулярного заряджання ЕМ.