В Катарі випробували сонячний елемент у формі кулі — йому все одно, звідки світить Сонце

Дослідники з Університету Катару створили та випробували на відкритому повітрі незвичайний сферичний фотоелектричний модуль, здатний приймати сонячне світло практично з будь-яких напрямків без механічної системи стеження за Сонцем. Результати випробувань виявилися неоднозначними: у такого рішення проявилися як плюси, так і мінуси.

Джерело зображення: Qatar University

Прототип являє собою сферу діаметром 0,70 м, на якій розміщені 450 односторонніх кремнієвих сонячних елементів розміром 52 × 52 мм. Фотоелементи з'єднані послідовно і закріплені на непрозорій пінополістирольній основі так, що фотоячейками було покрито близько 80 % поверхні сфери, а решта площі була відведена під дроти та з'єднання і просто пустувала.

Головна особливість рішення — це навколишній нижню частину сфери чашоподібний полусферичний відбивач з полірованого алюмінію. Його ефективне альбедо досягало 0,95, відбивна площа — приблизно 3,07 м², а радіальний зазор між сферою та відбивачем — 0,40 м. Світло, яке без відбивача не потрапило б на сонячні елементи, направлялося на нижню полусферу елемента. Як показало моделювання, відбивач збільшував виробництво приблизно на 71 % у порівнянні з такою ж сферичною батареєю без відбивача. При цьому вся установка має відносно невелику проекцію на землю — близько 1,74 м². В цілому сферична форма дозволяє розподіляти фотоелементи по безлічі кутів нахилу та азимутів, тому у конструкції, на відміну від плоскої панелі, немає одного переважного напрямку на Сонце.

Дослідники перевіряли працездатність системи в Досі протягом дев'яти днів. Автоматизований комплекс на базі мікроконтролера ESP32 реєстрував напругу, струм, потужність, температуру поверхні та параметри навколишнього середовища. За період випробувань експериментальна установка виробила 183,17 Вт·год в реальних умовах, що відрізнялися від стандартних лабораторних умов STC. Після дев'яти днів роботи без очищення від пилу вихідна потужність зберігалася приблизно на рівні 92 % початкової, що може вказувати на певну стійкість сферичної конструкції до забруднення пилом, хоча кількість осілого пилу вчені окремо не вимірювали. Для порівняння використовувалася звичайна плоска панель, спрямована на південь і встановлена під фіксованим кутом 25°.

Однак сферична форма не забезпечила безумовної переваги за виробництвом енергії та її вартості. Моделювання для місцевих умов показало, що з червня по серпень 2025 року сферичний модуль з відбивачем міг виробити 113,0 кВт·год проти 105,3 кВт·год у плоского, що показало його перевагу на 7,3 %. Але при розрахунку за повний рік результат виявився зворотним: 405,5 кВт·год у сфери проти приблизно 425,0 кВт·год у оптимально розміщеної плоскої панелі, причому сферична система вигравала лише в чотирьох місяцях з дванадцяти.

Розрахункова приведена вартість електроенергії LCOE також виявилася вищою — $0,0424 за кВт·год проти $0,0320 для плоскої панелі, або приблизно на 32,5 % вище. Тому розробники розглядають нинішній зразок, перш за все, як підтвердження працездатності технології. Її перевагою можуть стати установки, де оптимальна орієнтація панелей неможлива (що трапляється в приватному секторі), з низьким положенням Сонця в приполярних широтах, обмеженою можливістю повороту або складним доступом для обслуговування (очищення від пилу та бруду).

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки