В Катаре протестировали сферический солнечный модуль с высокой эффективностью

Исследователи из Университета Катара разработали и провели испытания нового фотоэлектрического модуля в форме сферы, который способен принимать солнечный свет из различных направлений без необходимости в механической системе слежения. Результаты экспериментов оказались смешанными, выявив как положительные, так и отрицательные аспекты данного решения.

Прототип представляет собой сферу диаметром 0,70 метра, на которой расположены 450 односторонних кремниевых солнечных элементов размером 52 на 52 мм. Эти элементы соединены последовательно и закреплены на непрозрачном основании из пенополистирола, причем около 80% поверхности сферы занято фотоячейками, а оставшаяся площадь свободна для проводов и соединений.

Ключевой особенностью конструкции является чашеобразный полусферический отражатель, выполненный из полированного алюминия, который окружает нижнюю часть сферы. Его альбедо составляет 0,95, а отражающая площадь равна 3,07 м². Свет, который в обычных условиях не попал бы на солнечные элементы, направляется на нижнюю полусферу, что увеличивает выработку энергии на 71% по сравнению с аналогичной батареей без отражателя. При этом площадь, занимаемая установкой, составляет всего 1,74 м², а сферическая форма позволяет эффективно распределять фотоэлементы под различными углами.

В ходе испытаний, проведенных в Дохе на протяжении девяти дней, автоматизированный комплекс на базе микроконтроллера ESP32 фиксировал параметры работы системы. В результате было получено 183,17 Вт·ч энергии, а выходная мощность сохранилась на уровне 92% от первоначальной после девяти дней работы без очистки от пыли. Однако, несмотря на эти достижения, сферическая форма не всегда обеспечивает преимущества по выработке энергии и стоимости.

Моделирование показало, что с июня по август 2025 года сферический модуль с отражателем мог выработать 113,0 кВт·ч, в то время как обычная плоская панель — 105,3 кВт·ч. Однако за полный год плоская панель оказалась более эффективной: 425,0 кВт·ч против 405,5 кВт·ч у сферической системы. Кроме того, расчетная приведенная стоимость электроэнергии для сферического модуля составила $0,0424 за кВт·ч, что на 32,5% выше, чем для плоской панели. Разработчики рассматривают текущую модель как доказательство работоспособности концепции, которая может быть полезной в условиях, где оптимальная ориентация панелей невозможна.