زجاج مولد الطاقة: قوة ناشئة في التكنولوجيا الخضراء

---

في مسيرة 2023, CNBM (تشنغدو) شركة المواد الكهروضوئية, المحدودة. حصل على جائزة الصناعة الصينية لإنجازه المتميز في الابتكار المستقل لتكنولوجيا توليد الطاقة. تتمتع هذه التقنية بالقدرة على تحويل قطعة من الزجاج العازل العادي إلى مادة موصلة للكهرباء, توليد الكهرباء. يفتح هذا الابتكار الرائد مسارًا جديدًا لتطوير الطاقة الخضراء من خلال تمكين توليد الطاقة من ضوء الشمس. هوي, دع ZMS يأخذك في رحلة لاستكشاف العالم الرائع للزجاج المولّد للطاقة.

جدول المحتويات

– كيف يولد الزجاج الكهرباء?
– تطبيق واسع النطاق لزجاج توليد الطاقة
– هل يمكنك استخدام زجاج توليد الطاقة في المنازل؟?
– إمكانات جديدة في صناعة الخلايا الكهروضوئية
– المزايا البيئية لزجاج توليد الطاقة
– مستقبل زجاج توليد الطاقة

كيف يولد الزجاج الكهرباء?

تعتمد قدرة الزجاج على توليد الكهرباء بشكل أساسي على طبقة من الفيلم الكهروضوئي الكادميوم تيلورايد (CdTe) من 4 ميكرومتر توضع في المركز. تعتبر CdTe واحدة من المواد ذات أعلى كفاءة تحويل نظري.. يمكنك تحقيق أكثر من 90% مع امتصاص الضوء المرئي 1 µm de CdTe.

لكن, كانت كفاءة التحويل الكهروضوئي للخلايا الشمسية CdTe في المختبر منخفضة للغاية ولم يكن هناك تقدم كبير لمدة عقد, مما دفع الصناعة إلى الاعتقاد بأن المادة ليس لها إمكانات.

مع ذلك, بان جينجونج, المدير العام CNBM, يعتقد أن هذا البحث له قيمة علمية كبيرة. بعد سنوات من البحث المتفاني, نجح فريقه في التغلب على سلسلة من التحديات, بما في ذلك تنقية التيلوريوم عالية الكفاءة, تحضير سبائك CdTe أشباه الموصلات, إنتاج الزجاج المولّد للطاقة على نطاق واسع, تكنولوجيا الطلاء الديناميكي والتطوير الكامل للمعدات.

بعد 8 سنوات من العمل الشاق, نجح فريقه في تطوير زجاج مولّد للطاقة من فيلم CdTe الكهروضوئي وزاد من كفاءة التحويل الكهروضوئي من 8,72% الأولي ل 20,24% في المختبر و 16,18% على خط الإنتاج.

بجانب, تعمل إضافة CdTe على تحسين قوة الزجاج بشكل كبير. و CdTe له هيكل بلوري مستقر للغاية., يمكن تغليفها بأمان داخل زجاج مولّد للطاقة لسنوات عديدة.

في أغسطس 2017, أنتجت CNBM بنجاح أول زجاج مولّد للطاقة CdTe بمساحة كبيرة في العالم (1,92 متر مربع). فقط في تلك السنة, تلقى المشروع بقيادة Pan Jingong أوامر بقيمة 170 مليون يوان.

كفاءة توليد الطاقة

يقال أن قطعة من الزجاج المولدة للطاقة حوالي 2 متر مربع يمكن أن تولد 270 كيلوواط ساعة في السنة, وهو ما يكفي لتلبية الطلب السنوي على الكهرباء لعائلة بها قطعتان أو ثلاث قطع من الزجاج.

تطبيق واسع النطاق لزجاج توليد الطاقة

تم تطوير زجاج رقيق بخصائص كهروضوئية لـ CdTe 34 براءات الاختراع. تم استخدام منتجاتها على نطاق واسع في المباني العامة مثل المباني الحكومية, المدارس, المستشفيات, وكذلك الجدران الستائرية في المباني التجارية والمصانع.

في الوقت الحاضر, تم تركيب زجاج مولّد للطاقة على نطاق واسع في مطار تشنغدو شوانغليو الدولي ومركز مدينة تشنغدو الذكية. وصلت القدرة المركبة لمركز مدينة تشنغدو الذكي وحده 240 كيلوواط.

في مبنى دورة الألعاب الأولمبية الشتوية في بكين 2022, كما تم تطبيق الزجاج المولّد للطاقة CdTe في الجناح الوطني للتزلج السريع ومشروع إنشاء المباني المتكاملة (بيبف) أماكن إقامة دورة الألعاب الأولمبية الشتوية تشانغجياكو.

كفاءة توليد الطاقة الحالية

مصنع Chuan Kai Power Industrial Park, en el distrito de Shuangliu, تشنغدو, وهي مجهزة بزجاج لتوليد الطاقة. تم تصميم سقف المصنع بالكامل على شكل متعرج وموجة, وزجاج توليد الطاقة يستخدم لبناء الأسطح الثلاثة المواجهة للجنوب.

وفقًا لبيانات نظام إدارة الطاقة الذكي, يبدأ زجاج توليد الطاقة في توليد الكهرباء عند 6:40 أكون. ويستمر في توليد الكهرباء حتى 7:30 مساءً. حتى في ظروف ضوء الشمس الضعيفة في الصباح والمساء, لا يزال بإمكانه توليد كمية صغيرة من الكهرباء.

سيجين ليو شيكسو, عميد شركة Chuan Kai Electric Co. معهد بحوث الطاقة الذكية, المحدودة., تم تثبيت الحديقة 6.880 أجزاء الزجاج لتوليد الطاقة 1,6 مترا و 1,2 متر عرض. تبلغ مساحة السطح الإجمالية لهذه الزجاجات تقريبًا 15.000 متر مربع, ويصل الحد الأقصى لتوليد الطاقة 5.555 كيلوواط ساعة.

عندما تعمل الحديقة بشكل طبيعي, استهلاك الطاقة اليومي تقريبا. 20.000 أ 30.000 كيلوواط ساعة. وحسابات توليد الطاقة اليومية لزجاج توليد الطاقة 20% من استهلاك الكهرباء في الحديقة. حسب الحسابات, يمكن أن يولد زجاج توليد الطاقة في الحديقة 1,4 مليون كيلوواط ساعة من الكهرباء سنويا, ويمكنك التوفير 800.000 اليوان في فواتير الكهرباء سنويًا بناءً على السعر الحالي للكهرباء.

التكاليف والفوائد

يقدر العمر الإنتاجي لزجاج توليد الطاقة 30 سنوات, ويمكن استرداد التكلفة في البداية 6 سنوات من خلال توليد الطاقة. في التالي 24 سنوات, لا يمكن استخدام الكهرباء فقط مجانًا, ولكن يمكن أيضًا تحقيق الربح من خلال تعزيز الاتصال بشبكة توليد الطاقة الكهروضوئية.

هل يمكنك استخدام زجاج توليد الطاقة في المنازل؟?

مع التطور السريع للخلايا الكهروضوئية, تكامل الخلايا الكهروضوئية في المباني (بيبف) لقد أصبح مجالًا متوقعًا للغاية. في المجال المنزلي, أصدرت تسلا منتج Powerwall, شحن المركبات الكهربائية عبر نظام شمسي على السطح. ثم, يمكن استخدام الزجاج المولّد للطاقة في المنازل?

بريسيو

من الوضع الحالي, شروط الاستخدام المنزلي للزجاج المولّد للطاقة موجودة بالفعل, لكن التكلفة عامل يجب مراعاته. سيغون بان جينغونغ, الزجاج لتوليد الطاقة للشركة حول 1,000 يوان لكل متر مربع. عادة ما يتطلب المنزل العادي حوالي 5 متر مربع, مما يعني أن الأمر سيستغرق حوالي 8-10 سنوات لاسترداد الاستثمار.

لكن, مع توسع صناعة الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة CdTe واستمرار تحسين تكنولوجيا الإنتاج, إمكانات خفض التكلفة لمكونات CdTe أكبر بكثير من مكونات السيليكون البلورية.

حماية

في الواقع, بالإضافة إلى التكلفة, هناك العديد من العوامل الأخرى التي يجب مراعاتها. هناك العديد من اللوائح والمعايير لتشييد المباني, لكن البناء الكهروضوئي لا يزال مجالًا جديدًا نسبيًا. قضايا مثل السلامة الكهربائية, تصميم الأسلاك الكهربائية, تتطلب الصيانة والتفتيش البحث والتطوير المستمر.

إمكانات جديدة في صناعة الخلايا الكهروضوئية

بناء على التقارير, تنقسم الصناعة الكهروضوئية بشكل أساسي إلى مجالين تقنيين: الخلايا الشمسية السليكونية البلورية والخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة. الزجاج الشمسي ذو الأغشية الرقيقة للكادميوم تيلورايد هو نوع من الخلايا الشمسية ذات الأغشية الرقيقة التي تستخدم على نطاق واسع في الصناعة.

مقارنة بأنواع الخلايا الشمسية الأخرى, الزجاج الشمسي ذو الأغشية الرقيقة CdTe له تكلفة تصنيع أقل وكفاءة تحويل أعلى من السيليكون البلوري, زرنيخيد الغاليوم وخلايا شمسية أخرى.

على عكس الحاجة إلى مواقع بناء واسعة النطاق ل الألواح الشمسية الكهروضوئية, يمكن استخدام الزجاج الشمسي على نطاق أوسع في المدن.

بجانب, الوحدات الشمسية ذات الأغشية الرقيقة CdTe لها تأثير ضوء ضعيف جيد. يمكنهم توليد الكهرباء في بيئة الإضاءة الضعيفة مثل الصباح, بعد الظهر, الأيام الملبدة بالغيوم. لذلك, هذا النوع من الزجاج الشمسي مناسب أيضًا للمناطق ذات الإضاءة لساعات قليلة.

المزايا البيئية لزجاج توليد الطاقة

الزجاج المولّد للطاقة له انعكاسية منخفضة ولا يسبب تلوثًا ضوئيًا. يمكن استخدامه ليس فقط في محطات الطاقة الشمسية واسعة النطاق, ولكن أيضًا كبديل لمواد البناء التقليدية في مختلف المباني, توفير الطاقة النظيفة من الشمس.

سيغون بان جينغونغ, يتم استخراج تيلورايد الكادميوم من النفايات وهو مادة مستدامة. هم فقط بحاجة لبعضهم البعض 20 جرامات من الكادميوم تيلورايد لإنتاج متر مربع من زجاج مولد الطاقة, التي يمكن أن تولد في المتوسط 270 كيلوواط ساعة في السنة على الأقل 50 سنوات. بجانب, لكل كيلو واط ساعي يتم إنتاجه, تصدر فقط 11 جرامات من ثاني أكسيد الكربون.

في اللحظة, إن القدرة الإنتاجية السنوية لزجاج توليد الطاقة CdTe في CNBM موجودة 100 ميغاواط. تشير التقديرات إلى أن هذه النظارات يمكن أن تولد 113.77 مليون كيلوواط ساعة من الكهرباء سنويا, إنقاذ 39,138 طن من الفحم القياسي وتقليل انبعاثات ثاني أكسيد الكربون في 118,967 طن سنويا.

ما إذا كان الزجاج المولّد للطاقة مستخدمًا على نطاق واسع, يمكن أن تقلل بشكل كبير من اعتمادنا على الموارد الأخرى غير المتجددة, تحقيق هدف حماية البيئة وخفض الكربون. قد تكون هذه خطوة صلبة للبشرية في مجال الطاقة المتجددة.

مستقبل زجاج توليد الطاقة

مستقبل الزجاج المولّد للطاقة يبدو مشرقاً, لأنه لا يمكن استخدامه فقط في دمج الخلايا الكهروضوئية في المباني (بيبف), ولكن أيضًا في تطبيقات أكثر ابتكارًا. بسبب قدرتها العالية على التحميل, يمكن وضع الزجاج المولّد للطاقة مباشرة على سطح الطرق. بمجرد دمجها مع تقنية الشحن المحمول للمركبات الكهربائية, سيكون من الممكن تمكين الشحن عبر الطرق السريعة.

في اللحظة, تم وضع خطوط إنتاج الزجاج المولّد للطاقة CdTe في عملية تجارية واسعة النطاق. كقوة ناشئة رئيسية في توليد الطاقة الكهروضوئية, يواجه سوق الزجاج المولِّد للطاقة CdTe فرصًا تطويرية هائلة.