Solární články jako součást fasád domů budoucnosti

Datum 14.11.2022

Markus Babin (vlevo) a Sune Thorsteinssonová před testovacím zařízením solárních panelů v kampusu DTU Risø. Foto: Mgr: Thomas Steen Sørensen. Foto: Thomas Steen Sørensen

Solární panely různých barev mohou být integrovány do fasád budov a stát se esteticky zajímavou součástí architektury. Dánská technická univerzita (DTU) spolupracuje s dodavatelem fasád, společností HSHansen, aby zdokumentovala účinek různobarevných fotovoltaických prvků.

Nejpoužívanější solární panely jsou lesklé černé skleněné fotovoltaické panely položené na střeše. Od roku 2020 musí být podle směrnice EU u všech nových budov zajištěno, že budou mít prakticky nulové emise uhlíku a energie, kterou spotřebují, musí pocházet z obnovitelných zdrojů umístěných v blízkosti domu nebo přímo na něm.

V tomto případě jsou solární články jasným řešením, protože poskytují vysoký energetický výnos a navíc se staly cenově přijatelnými. Za posledních 10 let klesla jejich cena přibližně o 90 %. Proto má smysl pracovat také se vzhledem a umístěním panelů. Vyplatí se například dát jim různé barvy, i když to různou měrou snižuje účinnost, a z hlediska umístění je důležité využít co nejvíce ploch k výrobě požadované obnovitelné energie.

To vše se nyní dále zkoumá v rámci projektu UnitSun, na němž se podílejí vědci z DTU společně s poradenskou společností MG Solar a dodavatelem fasád HSHansen. Viditelným dílem celého projektu je malý pavilon, který byl postaven na poli na severním konci kampusu DTU Risø. Původní stěny domu směrem na jih, východ a západ byly odstraněny a nahrazeny fasádními prvky se solárními panely v různých barvách. A uvnitř je plno měřicích zařízení, která – v průběhu příštího roku – poskytnou solidní datovou základnu pro vyhodnocení, kolik energie lze z panelů získat v závislosti na barvě a umístění.

“Jak dosáhnout nejlepšího kompromisu mezi estetikou, výrobou energie a cenou? To je úkol, který se snažíme vyřešit pro společnost HSHansen,” říká vedoucí projektu Sune Thorsteinssonová, která na případu pracuje společně se speciálním konzultantem Peterem Behrensdorffem Poulsenem a doktorandem Markusem Babinem a dodává: “Potřebujeme spolehlivě odhadnout, co budou fasádní prvky se solárními články znamenat pro energetiku domu, aby se jejich výběr stal stejně snadným jako výběr jakéhokoli jiného fasádního materiálu.”

Teplé barvy generují nejméně energie

Důvodem, proč jsou solární články obvykle černé, je to, že černá barva pohlcuje veškeré světlo, a poskytuje tak článku nejvyšší možné množství energie fotonů, které lze přeměnit na elektřinu. Pokud jsou solární články barevné, může to mít za následek snížení účinnosti článků, přičemž ztrátu účinnosti lze bez podrobných měření jen těžko předvídat. Existují různá technická řešení barvených solárních článků, přičemž některá jsou účinnější než jiná. Obvykle nejúčinnější řešení mají tendenci měnit barevný odstín v závislosti na úhlu, ze kterého se na ně díváte.

U demonstračního domu je jižní strana pokryta běžnými černými články. Zde se experimentuje se vzdáleností solárních článků od izolace. Na západní straně je umístěn bílý fotovoltaický článek, u kterého bylo prokázáno, že ztrácí přibližně 50 % energie oproti černému článku. Jsou zde také různě barevné panely – včetně jednoho v cihlově červené barvě – které mohou být v určitých oblastech vyžadovány pro stavební projekty.

DTU dlouhodobě pracuje se solárními články, v posledních letech také s těmi, které jsou umístěny za průhlednou barevnou fólií podle metody vyvinuté společností Danish Solar Energy Ltd. V roce 2019 byly možnosti vývoje nových fotovoltaických řešení dále posíleny otevřením laboratoře, v níž mohou výzkumníci stavět a testovat solární moduly všech typů a velikostí.