Fotovoltaické moduly a systémy pro budovy Radim Bařinka Příležitosti využití solární energetiky na střechách v Jihomoravském kraji: potenciál výroby elektřiny ze slunce – výzkum - konkrétní řešení včetně akumulace 15. září 2016 Rektorát VUT v Brně, Antonínská 1, Brno
Fill Factory s.r.o. § Založeno v roce 2014 bývalými zaměstnanci společnosti Solartec s.r.o. § Sídlo – Rožnov pod Radhoštěm § Fotovoltaika a energetické systémy § § § §
Výroba zákaznických solárních článků a FV modulů FV systémy - projekce / instalace / diagnostika / servis Vývoj, výroba a servis procesních a diagnostických zařízení Vlastní výzkum a vývoj
2
FV moduly pro budovy § Míra integrace do pláště budovy § Konstrukce FV modulů § Vzhledová kvalita § § § § § §
Integrace do střechy Semitransparentní fotovoltaika Izolační dvojsklo FV skla pro zimní zahrady FV skleněné zábradlí FV Art
3
Střešní FV systémy
Standardní FV moduly na střechách
5
Vzhledové přizpůsobení
6
Integrované střešní FV moduly/systémy
Kappa, Mounting Systems
p-typový Si § Schweizer
Solrif system, Schweizer
§ § § §
Mounting Systems Schletter Renusol ... 7
Integrované střešní FV moduly/systémy
8
Integrované střešní FV moduly/systémy
9
Soltech
FV střešní tašky
10
Smartroof
FV střešní tašky
11
Smartroof
FV střešní tašky
12
Integrované střešní FV moduly/systémy
13
§http://zonenco.nl/referentie/zonnepanelen-oost-west/
PdF Masarykova universita v Brně - 40 kWp PV Enlargement EC Project Solartec; 2003
§14
FV moduly na fasádě
Fasádní FV moduly §
§
Rozčlenění fasády na jednotlivé typové segmenty § Vhodné respektovat násobky rozměru stnd SČ (125 a 156 mm) se započítáním mezer a technologických okrajů Specifikace struktury FVM § Skladba § Vzhled § Struktura předního povrchu § Hrany FVM § Elektrické vývody přípojná krabička a kabely § Kotvící prvky § Hranové § Strukturální lepení v ploše § Vrtané otvory
§
Definice kotvení z hlediska: § Snadné instalace § Statické i dynamické odolnosti § Snadné výměny FVM § Nevytváření tepelných mostů § Odolnost proti povětrnostním podmínkám
§ §
Definice elektrických vlastností jednotlivých typů FVM Stanovení topologie elektrického zapojení
p-typový Si
16
p-typový Si
17 ČVUT v Praze - realizace Solartec s.r.o.
25,5 kWp Museu de la Ciencia i de la Técnica de Catalunya, Barcelona, Spain Solartec s.r.o.
18
JRC v Ispře (Itálie)
Praha Ukázkový fasádní skleněný modul Solartec s.r.o.; 2015
ČVUT UCEEB Buštěhrad Nadokenní FV moduly na experimentálním fasádním modulu Fill Factory s.r.o.; 2015
Basel Fasádní moduly s barevným matným sklem Swissinso; 2015
Připravovaný projekt FV fasády FillFactory; 2016
FV zasklení – semitransparentní fotovoltaika
FV zasklení – semitransparentní fotovoltaika • Dvou a vícekomorové zasklení se semitransparentním FV modulem v exteriérové pozici • Vhodné pro semitransparentní fasády a prosklené střechy • Variabilní míra prostupnosti světla • Zákaznický design dle požadavků • Konstrukce modulů je optimalizována dle typu a rozsahu celé FV instalace • FV skla musí splňovat normu ČSN EN 1279 - Sklo ve stavebnictví • Semitransparentnost • mezery mezi články • semitransparentní články
Semitransparentní fotovoltaika
Semitransparentní fotovoltaika
Ukázková zimní zahrada BVV Brno – ukázkové centrum Solartec s.r.o./ Izolační skla a.s.
Izolační skla § Exteriérové sklo
§ Dvě kalená skla spojená laminačními fóliemi se solárními články mezi nimi § Extra čiré přední sklo(nízký obsah železa) § Zadní sklo opět kalené, ale v různých provedeních – opak, probarvené § Laminace může být provedena i s barevnými fóliemi
§ Interiérové sklo
§ Lepené bezpečnostní sklo (EN12543) pro zasklení
§ Různé struktury izolačních skel § Např. folie HeatMirror místo prostředního skla
Izolační sklo
N2P meeting, Prague
30
Aquacity Poprad FV semitransparentní fasáda Archstudio Brno, Ing. Arch. Kučera Solartec – FV projekt. Dokumentace N2P meeting, 31 Prague Schűco - realizace
Aquacity Poprad FV semitransparentní fasáda
Archstudio Brno, Ing. Arch. Kučera Solartec s.r.o. – FV projekt. Dokumentace Schűco - realizace
N2P meeting, Prague
32
Aquacity Poprad FV semitransparentní fasáda Archstudio Brno, Ing. Arch. Kučera Solartec – FV projekt. Dokumentace N2P meeting, Prague 33 Schűco - realizace
RD Francie – 4 kWp FV semitransparentní střecha Solartec s.r.o.; 2012
RD Francie – 4 kWp FV semitransparentní střecha Solartec; 2012
RD Francie – 4 kWp FV semitransparentní střecha Solartec; 2012
RD Francie FV semitransparentní střecha Archimedes
Universita Komenského v Bratislavě FV semitransparentní fasáda
Solartec s.r.o.; 2013
ČVUT v Praze – 4 kWp Semintransparentní moduly v proskleném atriu
Fill Factory; 2015
ČVUT v Praze – 4 kWp Semintransparentní moduly v proskleném atriu
Fill Factory; 2015
Praha – 4,5 kWp Semintransparentní moduly v proskleném přístřešku pro vozidla – připravovaný projekt
FV mozaiky
FV mozaiky
43
Vytváření grafických objektů 1, Rastrová mozaika 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
2, Mozaiky s vícebarevnými články
3, Mozaiky s články s různým tvarem
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
LR = 14/19 =
0,71
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
LR = 14/19 =
0,71
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19
44
Mozaiky – barevné možnosti
45
Aplikace mimo budovy
Solární osvětlení
47
Městský mobiliář
48
Solární články
Substráty §
§ §
§
Struktura krystalických křemíkových substrátů • Monokrystalický křemík (mono Si) – Czochralkého tažení, FZ • Multikrystalický křemík (mcSi) - DS • Mono-like, cast mono, pseudo mono,...... Dopování substrátů – p-type (B), n-type (P) Základní tvary § Mono – kruhové, pseudočtvercové § Multi – čtvercové, Základní velikosti • 4“ – 102,5 x 102,5 mm • 5“ – 125 x 125 mm • 6“ – 156 x 156 mm
50
Morfologie povrchu Lesklý povrch
Texturovaný povrch pyramidy
Texturovaný povrch - sametový
§
Povrch článků je upraven chemickým leptáním
51
Morfologie povrchu Sametový povrch
Zalaminované SČ
Nezapouzdřené SČ
Lesklý povrch
Světle modrá
18.09.16
Tmavě modrá
Světle modrá
Tmavě modrá
52
Solární články s barevným vzhledem §
Základní barevná škála – jedna vrstva Účinnost SČ .........18,5% § monokrystalické křemíkové solární články § matný – texturovaný povrch § tmavě modrý vzhled
50
100
150
190 nm
§Stříbrná (30nm)…………........0,73 §Hnědá (50nm) ………...........0,86 §Tmavě modrá (75nm) …......0,93 §Světle modrá (110nm)......…0,87 §Zlatá (155nm) ……..........….0,78 §Fialová (190nm)............……0,77 §Zelená (240nm) ….........……0,79
§
Procesy - CVD, PVD
Metalizace §Přední strana: • H motiv (prsty & busbary) •2 busbary pro 5“ a 6“ •3 busbary pro 6“ • pouze motiv prstů – pouze pro vodivé lepení (bez busbarů) • zákaznický motiv – více busbarů pro specifické řezy,... • metalizace pro články MWT • bez metalizace – zadní kontakty • metalizace pro koncentrátorové články
§Zadní strana: • struktura Al + AgAl
• H motiv (bifaciální články) • Oba kontakty na zadní straně • MWT • IBC
56
Typy solárních článků §
Solární články s oboustrannými kontakty
§ Zadní kontakty (BJBC, IBC, MWT, EWT) § Přední kontakty ve tvaru H, pouze prsty, zákaznický design § Solární články pro osvětlení z obou stran (bifacial) § Semitransparentní solární články § Koncentrátorové solární články (CPV)
solární článek Sunpower
FV moduly
Anatomie standardního FV modulu § § § § § § § § § § § § § §
struktura sklo/zadní fólie solární články: mono/multi rozměr článků: 5 nebo 6“ počet článků: 60 nebo 72 mezery 2 – 3mm barva SČ: modrá až černá sklo hladké nebo strukturované – 3,2 – 4mm bílá zadní krycí fólie typický rozměr: § 1600 - 1800 x 1000mm p-typový jeden sériový řetězec tři části řetězce s bypass diodami hliníkový rám s výškou 35 – 50mm jedna přípojná krabička s připojovacími kabely a konektory hmotnost až 21kg
Si
59
Základní typy solárních panelů
§ - Aplikace laminačních fólií
§ - S oboustranným zasklením
§ - Transparentní panel v izolačním dvojskle
§ - Aplikace zalévacích hmot
§ - zadní stranou z netransparentního materiálu ( plech, Eternit)
60
Rozměry modulů a rozmístění článků § FV moduly do maximálního rozměru 2000 x 3000mm § Volitelný poměr stran (max 1:6) § Případně jsou možné i libovolné tvary modulů
round shape c-Si solar cells – half cut
N2P meeting, 62 Prague
Monokrystalické SC
Přední plocha § § §
§ § §
Zpravidla sklo (2 – 4mm), ale mohou být i polymerní vrstvy Přední sklo je vždy extra čiré s propustností větší než 91% Variace povrchových struktur § hladké, strukturované, leptané, pískované,... Broušení hran, případně vrtání otvorů Skla musí být vždy kalená (ESG) Alternativní krytí přední strany § Transparentní fólie p-typový § Polymerní zalévací hmoty
Si
63
Povrch skla
p-typový Si
64
Povrch skla
p-typový Si
65
Povrch skla
p-typový Si
66
Propojovací pásky
p-typový Si
67
Zadní strana §
§
§
Standardně - zadní krycí fólie § stnd bílá, černá a transparentní – alternativně barevné Sklo § float, matovaní, probarvení, strukturovaní, smaltovaní, povlakovaní,... § broušení hran a kalení § stejná tloušťka jako sklo přední Alternativní materiály § plech § Cembrit § kompozitní materiály p-typový Si
68
Další aspekty instalace FV modulů na budovy §
§
§
§
Způsoby propojení článků § Oboustranné kontakty – Cu pásky (pájení, lepení) § Zadní kontakty – vodivé strukturované zadní fólie Vyvedení kabelů § Instalační krabičky na zadní straně § Vyvedení z hrany Způsob instalace modulů § Přichycení za hranu § Uložení ve fasádních profilech § Přes vyvrtané otvory (sklo/sklo) § Lepení kotvících prvků na zadní straně (strukturální lepidla) p-typový Si Způsob propojení FV modulů § Vedení kabeláže § Připojení na střídače – modulové střídače, výkonové optimizéry
69
Fill Factory s.r.o. Televizní 2618 756 61 Rožnov pod Radhoštěm Czech Republic Phone: + 420 724104385
[email protected]
www.fillfactory.cz www.solartec.eu
