Солнечные батареи
Солнечные батареи относятся к альтернативной энергетике, позволяющей получать дешевое электричество. Это очень перспективное направление из-за неисчерпаемости потока солнечных лучей. Батареи имеют вид плоских панелей, устанавливаемых в местах наиболее сильного падения лучей Солнца. Эффективность метода получения энергии позволяет вести ее использование во множестве сферах деятельности, что является серьезным заделом на будущее, поскольку стандартные ресурсы постепенно исчерпываются.
Устройство и принцип действия
Основу солнечной батареи составляют полупроводниковые устройства, способные преобразовывать падающие лучи в электрический ток. Производимые солнечные батареи бывают разных размеров, что зависит от места их установки. Масштабное оборудование крепится на крышах домов или автомобилей, а более мелкие приборы встраиваются в микрокалькуляторы. Обычно большие солнечные панели сверху покрываются стеклом. Это необходимо для защиты их от воздействия внешней среды и фотонов, которые обладают чересчур мощной энергетикой.
Устройство приборов
В состав солнечной батареи включены следующие элементы:
- Фотовольтаические ячейки. Данные компоненты выполняют основную функцию в батарее. Их задача состоит в преобразовании потока лучей в электричество с помощью фотовольтаического эффекта. Его суть заключается в формировании электрического заряда, что обеспечивается свойствами полупроводникового материала.
- Абсорбер. Это специально изготовленный из кремния слой, обладающий способностью поглощать солнечный свет с последующей передачей на фотовольтаическую ячейку для преобразования его в электричество.
- Покрытие. Оно необходимо для того, чтобы защищать фотовольтаические ячейки от влияния непогоды и механических повреждений.
- Стекло. Кроме защитной функции оно выполняет еще роль изоляции для сохранения внутри ячейки тепла.
- Контактные площадки. С помощью таких металлических элементов обеспечивается связь между фотовольтаические ячейками и проводами.
- Провода. Формируют связь между всеми элементами солнечной батареи.
- Инвертор. Проводит изменение постоянного напряжения в переменную величину. Это требуется для того, чтобы обеспечить питание электрических приборов.
- Аккумулятор. Является емкостью, где хранится избыток вырабатываемой энергии.
- Контроллер заряда. Устройство, необходимое для контроля величины заряда аккумулятора.
Чтобы солнечная батарея работала нормально, все компоненты должны работать в полном взаимодействии.
Принцип действия
Принцип работы солнечной батареи основывается на фотовольтаическом эффекте. Суть его заключается в том, что под воздействием света определенные материалы способны создавать на своей поверхности напряжение, что сопровождается выработкой электричества.
Происходит это за счет того, что световые фотоны выбивают из атомов отрицательные электроны, превращая их в положительно заряженные ионы. После этого формируется электрический ток, представляющий собой движение положительно и отрицательно заряженных частиц.
Работа солнечной батареи состоит в следующем:
- После попадания света на солнечную панель происходит его поглощение кремниевыми ячейками.
- Электроны выбиваются из атомов и становятся свободными. Одновременно они вместе с положительно заряженными ионами переходят в возбужденное состояние.
- Все образовавшиеся частицы начинают свое направленное движение между контактными пластинами через полупроводник. Как результат формируется электрический ток, перемещающийся в дальнейшем по электрическим сетям. При этом его излишки собираются в аккумуляторной батарее.
Что представляют собой электрические сети и как в них поступает электроэнергия, можно узнать из этой статьи.
Разновидности оборудования
Производителями выпускается несколько разновидности солнечных батареи, каждая из которых обладает своими особенностями:
- Монокристаллические. Изготавливаются такие батареи из чистого кремния. Сначала материал расплавляется, а после отвердевания разделяется на пластинки толщиной 300 мкм. Все ионы и электроны в таких батареях обладают хорошей эффективностью, что отражается на высоком КПД оборудования. В пластинках вставлены электроды, которые выглядят в виде сеток. Монокристаллическое оборудование обычно окрашивается в темно-синий или черный цвет. Это качественные изделие со сроком службы до 50 лет.
- Поликристаллические. Основу солнечной батареи составляет не цельный кристалл кремния, а множество его маленьких кусочков. Это значительно удешевляет оборудование, но и делает его работу менее эффективной, что выражается в пониженном КПД, равном 13-15%. За счет более низкой цены на такие панели присутствует увеличенный спрос.
- Тонкопленочные. В состав данного типа оборудования входит множество разных элементов, среди которых кадмий и одна из разновидностей кремния. Оборудование значительно уступает предыдущим двум видам, но имеете хорошую гибкость, и может быть установлено на любой поверхности. Популярность таких батарей выражается в том, что они могут функционировать при любой погоде, включая облачность или низкое освещение.
- Органические. Здесь исходными составляющими могут быть различные полимеры, а также углерод. Оборудование обладает эффективностью, но имеет невысокий срок службы и пока не получило широкого распространения.
- Нанокристаллические. Для изготовления этого типа батарей применяется новаторская технология. В качестве основы используются наночастицы элемента кремний. Полученные фотоэлементы характеризуются качеством, что отражается на их долговечности и эффективности, но данный метод еще не совершен для полноценной эксплуатации.
Из всех видов солнечных батарей наибольшей непопулярностью пользуется поликристаллический вариант и в первую очередь это связано с его доступностью по цене.
Характеристики солнечной батареи
Все солнечные батареи характеризуются следующими параметрами:
- Мощность. Это основной показатель солнечной батареи. Он измеряется в ваттах и указывает, сколько электроэнергии производит данная солнечная панель за единицу времени.
- Напряжение. Данная величина, измеряемая в вольтах. Она фиксирует разность потенциалов между точками батареи и может равняться 12, 24 или 48 В.
- Ток. Здесь говорит о количестве электричества, которое в течение единицы времени протекает через панель.
- Эффективность преобразования. Определяется отношением полученной на выходе электрической энергии к количеству поглощенных батареей солнечных лучей. Диапазон может составлять 5-25%.
- Размер. В зависимости от типа батареи он может составлять от 1 м² до 6 м².
- Вес. Масса солнечных батарей достигает 10-50 кг.
- Рабочая температура. Чтобы солнечная панель работала эффективно, данный интервал должен составлять от (-40)° до (+85)°. При увеличении этого параметра отдача панелей может снижаться
- Срок эксплуатация. При хорошем обслуживании в среднем солнечная батарея используется на протяжении 30 лет. При этом у лучших вариантов это срок увеличивается до 50 лет.
Также важным параметрам является тип ячейки. Он зависит от вида панели.
Правила выбора
При желании установить солнечную батарею необходимо принимать во внимание следующие факторы:
- Потребность в электроэнергии. После определения этой величины необходимо добавить еще до 30% на случай потерь.
- Тип батареи. Здесь в первую очередь нужно ориентироваться на размер финансов. Наиболее эффективные монокристаллические панели, но они и стоят дорого. Если средств недостаточно, то стоит обратить внимание на поликристаллический или тонкопленочный вариант.
- Мощность. Это основной параметр, на основании которого выбирается солнечная батарея. Мощности должно быть достаточно, чтобы панель обеспечивала выработку нужного количества электричества для дома.
- Место установки. Обычно солнечные батареи устанавливают на крыше, поскольку данная территория максимально освещенная. При этом нужно ориентироваться на такой параметр как угол наклона поверхности, который должен составлять в районе 35-45°.
- Площадь панелей. Данная величина определяется расчетным способом. Для этого нужно взять отношение всех потребностей в электричестве к выработке энергии единицы панели за сутки.
Обязательно необходимо обратить внимание на производителя. Это должна быть авторитетная компания с большим количеством положительных отзывов.
Эксплуатация и обслуживание
После установки солнечных батарей, чтобы они прослужила долго, необходимо уделять внимание их обслуживанию:
- Постоянно исследовать панели на предмет наличия загрязнений. Поверхность должна быть очищена от пыли и осевших насекомых. Эффективность работы батарей увеличивается в том случае, когда их поверхность чистая.
- Во время очищения панелей от грязи следует использовать только теплую воду и мягкую ткань.
- Регулярно следить за качеством работы инвертора, который преобразовывает выработанный постоянный ток в переменную величину.
- Периодически вести проверку надежности работы всех систем.
- С течением времени менять отдельные вышедшие из строя элементы для обеспечения высокой производительности системы.
При правильной эксплуатации и хорошем обслуживании солнечных батарей они прослужат несколько десятков лет и обеспечат дом дешевой электроэнергией.
Применение батарей
Солнечные батареи применяются в широких сферах деятельности:
- В системах электроснабжения автономного типа. Чаще всего устанавливаются в частных домах или дачах. Это часто делается в тех случаях, когда объекты удалены от центрального электроснабжения.
- Для освещения территорий. Сюда включаются уличные фонари, размещаемые в парках или вдоль улиц.
- В автомобилях. Обычно они крепится на крышах транспортных средств, и используются для зарядки аккумуляторов.
- Как возобновляемая энергетика. Оборудование устанавливается в ветросолнечных электростанциях и используется как источник энергии.
- В системах связи. Небольшого размера панели, встроенные в приборы, используются как источники питания.
- В бытовых приборах. Сюда относятся холодильники, вентиляторы и другие агрегаты, которые в качестве источника питания используют солнечную энергию. С этой целью в них встраиваются небольшие панели.
- В качестве источника питания при установке видеонаблюдения.
Кроме того, солнечные батареи уже начинают использоваться в глобальном плане. Они стали применяться в космонавтике и самолетостроении, что позволяет существенно экономить топливо.
Преимущества и некоторые недостатки
Солнечные батареи с течением времени становится все доступнее, поскольку цена на них постоянно снижается. Однако, покупая такие изделия, необходимо предварительно хорошо ознакомиться с преимуществами и недостатками панелей. К достоинствам солнечных батарей относятся:
- Экологическая безопасность. Работа солнечных батарей не приносит окружающей среде никакого вреда. Это является очень важным моментом, поскольку экология в современном мире играет решающую роль. Подробная информация об экономическом аспекте хорошо изложена в этой работе.
- Быстрая окупаемость. Рост стоимость электроэнергии наблюдается непрерывно. Что касается солнечных батарей, то здесь затраты присутствуют только в момент покупки и установки оборудования. Поскольку солнечная энергия является бесплатной, вложенный капитал очень быстро окупается.
- Простота использования. После окончания монтажа оборудования требуется только следить за его исправностью и вовремя устранять поломки. Это не несет больших затрат сил и времени.
Если обратить внимание на недостатки, то здесь стоит отметить большую стоимость оборудования. При этом следует помнить, что его окупаемость наступает очень быстро.
Солнечные батареи выгодно ставить только в регионах с продолжительным световым днем. При большой длительности ночи такое оборудование можно использовать только в качестве дополнительного источника электроэнергии.
Объемная опалубка: стремление к росту
Спрос на объемную опалубку в 2021 году продолжит расти, несмотря на удорожание ее основных конструктивных материалов. При этом все больше застройщиков будут предпочитать арендовать, а не покупать ее.
Объемная опалубка (опалубка перекрытий) активно задействуется в современном строительстве, в том числе при возведении многих сложных объектов. Она представляет собой металлическую конструкцию и незаменима при создании монолитных бетонных перекрытий до 20 метров (в усиленном варианте до 40 метров). Объемная опалубка надежно выдерживает серьезные нагрузки, при соблюдении всех правил относительно легко монтируется и демонтируется.
Эксперты выделяют три часто встречающиеся системы объемных опалубочных перекрытий: клиновая, рамная и чашечная. Основное их отличие — это несущая способность и конструктивная особенность соединения вертикальных элементов друг с другом. Выбор той или иной системы, отмечает генеральный директор ООО «КоммерцСтрой» Александр Синягин, зависит от конкретных задач и для каждого объекта согласовывается с проектировщиком и заказчиком. Все они при правильном техническом проектировании могут решить поставленные задачи. Разница будет лишь в цене, металлоемкости и удобстве эксплуатации.
Важно, чтобы подбором того или иного вида объемной опалубки занимался квалифицированный специалист, продолжает тему директор по продажам ООО «Ренталформ» Андрей Грачев. Именно он может произвести расчет нагрузок. К примеру, под монолитные балки используют опалубку рамного типа, под перекрытия можно ее комбинировать со стоечной системой перекрытий (в зависимости от высоты). «Мы предлагаем системы опалубки европейских производителей, которые выдерживают нагрузки до 20 тонн на башню. Особенность каждого проекта может увидеть инженер и предложить те или иные конструктивные решения», — добавил он.
Более 15 лет назад ГК «ПромСтройКонтракт» разработала и запатентовала собственную систему опалубки перекрытий, основанную на чашечной системе. За последующие годы система дорабатывалась и использовалась уже на нескольких тысяч объектах по всей России, СНГ и другим странам мира, сообщил директор по стратегическому развитию и маркетингу ГК «ПромСтройКонтракт» Рубен Чинарьян.
По его словам, преимущество объемных чашечных опалубок ПСК серии «ПСК-КАП» - это не только их очень высокая прочность и надёжность (этим могут похвастаться многие конкуренты), но очень простая сборка без лишних элементов, которые легко выронить или потерять. Всего четыре основных элемента собираются обычным молотком по принципу объемных кубов. В большинстве случаев система не требует диагональных связей, а производство огнестойких лестниц и настилов позволяет использовать систему на особо ответственных объектах. Именно поэтому её рекомендуют к использованию на АЭС центры-обучения строителей-атомщиков «СоюзАтомСтроя» в Москве и Нововоронеже.
Альтернативы нет
Игроки рынка считают, что в целом «ковидный» 2020 год прошел для них относительно безболезненно. Темпы строительства, благодаря принятым государственным мерам, значительно не упали, а значит, и спрос на опалубку сохранился. Также достаточно позитивно представители отрасли оценивают дальнейшие перспективы рынка, несмотря на вынужденное удорожание продукции из-за существенного роста цен на металл и фанеру.
«Спрос в 2020 году был нестабилен, как и всё в течение того неспокойного года, однако оказался выше наших ожиданий. В итоге нам неоднократно пришлось пересматривать план в сторону увеличения. В числе лидеров - объемные опалубки типа «ПСК-КАП» для монолитных перекрытий, которые широко применяются в целом ряде областей, а также системы ветрозащиты, которые активно используются на высотных объектах. В последнее время также последовательно растёт спрос на туннельную опалубку и системы перекрытий с откидной головкой»,- отмечает Рубен Чинарьян.
По словам Александра Синягина, 2020 год стал непростым для большинства отраслей, в том числе и для строительной. Некоторые объекты замораживались в связи с пандемией COVID-19 и связанными с ней ограничительными мерами. Строительные организации испытывали большие затруднения, так как стройка — это непрерывный процесс, в котором все работы связаны между собой, и их остановка чревата большими финансовыми издержками для всех его участников. «Но, несмотря на это, в 2020 году мы наблюдали явный запрос на опалубку высокого качества и надежности. Потребитель приходит к пониманию, что качественное оборудование служит дольше и существенно ускоряет процесс сдачи объекта, что дает ему существенное преимущество, как исполнителю, перед заказчиком. Надеемся, что в этом году, несмотря на значительное подорожание сырья, почти в два раза, спрос по-прежнему будет расти, так как альтернативы для данной продукции нет», — уверен глава компании «КоммерцСтрой».
Представитель Hünnebeck GmbH (Германия) в РФ Виталий Девятко также полагает, что востребованность опалубочных систем будет расти. «В целом я ожидаю в 2021 году продолжения роста рынка. Цены, к сожалению, тоже продолжат рост. В настоящее время компания Hünnebeck GmbH выводит на рынки Европы новые поколения популярных моделей своей опалубки. К сожалению, для российских строителей сейчас эти новшества слишком дороги из-за высокого курса евро к рублю. Но, надеемся, ситуация изменится к лучшему», — подчеркнул он.
Выгодная аренда
По мнению экспертов, из-за роста стоимости цен на опалубочное оборудование многие застройщики все активнее будут предпочитать арендовать, а не покупать его. Но советуют при этом не экономить на качестве продукции.
«Практически любые крупные объекты, срок использования оборудования на которых превышает 6–7 месяцев, экономически целесообразно обеспечивать собственным оборудованием. Соответственно, при сроках использования менее полугода предпочтительнее аренда. Это — главный, но, конечно, не единственный критерий выбора. Также предпочтительно не покупать, а брать в аренду специальные опалубки, которые не используются на большинстве типовых объектов (криволинейные, самоподъемные и прочие «нетиповые» типы опалубки). Если касаться именно объемной опалубки, к нетиповым я бы отнес и пролетные конструкции, которые зачастую лучше брать в аренду», — отмечает Виталий Девятко.
По мнению Андрея Грачева, аренда опалубки для нетиповых конструкций (высотные перекрытия, мостовые конструкции, объемные сооружения для монтажа того или иного оборудования) всегда предпочтительней покупки. Закупка данного оборудования всегда значительно стоит, а проект такого плана может быть для компании разовым. Аренда в данном случае позволит в короткие сроки получить необходимый результат. «В целом, —сообщил он, — если говорить про нашу компанию, мы наблюдаем растущий спрос на аренду опалубки. Все ее виды на данный момент востребованы, т. к. сейчас есть спрос и на жилищную недвижимость, и на промышленные объекты. Наш отдел закупок всегда работает над увеличением парка опалубки».
Для удобства конечных клиентов критически важен и размер арендного парка, добавляет Рубен Чинарьян. В частности, аренда опалубки от ГК ПСК - это не просто возможность взять щиты, замки, балки и другие комплектующие напрокат напрямую от завода-производителя, но и гарантия быстрой доставки без ожидания. «На нашем складе в Москве готовы к сдаче в аренду 37 тыс. м2 систем перекрытий (стоечных, чашечных) и 30 тыс. м2 стеновой опалубки (крупно- и мелкощитовой). Мы предлагаем бесплатный оперативный расчет опалубки, месяц аренды бесплатно, гибкий переход от аренды к последующему выкупу. Скорость поставки на объект гарантируется 28 складами ПСК на всей территории РФ и стран СНГ», - подчеркнул представитель компании.
Мнение:
Андрей Грачев, директор по продажам ООО «Ренталформ»
Конечно, 2020 год для всей строительной отрасли оказался непростым, и дело здесь не только в пандемии. Снижение покупательской способности населения, постоянный рост цен на сырье, перенос старта многих проектов и пр. в очередной раз повлияли на индустрию в целом. В середине 2020-го спрос на аренду строительного оборудования начал расти и к концу года пришел в норму. Благодаря этому оборот нашей компании в прошлом году вырос в сравнении с 2019-м на 15%. Несмотря на увеличение цен на материалы и комплектующие, мы оставили тарифы на аренду оборудования на прежнем уровне. В 2021 году также ожидается рост рынка жилищного строительства, многие промышленные объекты начинаются в этом году, т. к. перенеслись с 2020 года. В связи с этим мы прогнозируем увеличение выручки на 15–20%.
Рынок бетона по стандартам
О проблемах стандартизации производства бетона, нехватки кадров и несогласованности действий участников рынка состоялся разговор на семинаре «Технологии производства бетонов – вопросы и ответы». Это первое мероприятие после снятия пандемийных ограничений, которое провела компания «Полипласт Северо-запад».
С приветственным словом выступил Сергей Соболев, первый заместитель главы администрации Кингисеппского района Ленобласти. Он подчеркнул важную роль компании «Полиспласт» в жизни района и пожелал успеха мероприятию.
И оно, действительно, прошло успешно.
Нормотворчество
Вряд ли найдется много отраслей, в которых производство настолько зарегулировано. Как рассказал Дмитрий Кузеванов, директор НИИЖБ им. Гвоздева, посвятивший свое выступление ГОСТам, сейчас действуют 366 СП, в том числе 27 – по бетону, плюс 160 документов по железобетону. Хотя объявлена кампания «регуляторной гильотины», в 2019 году обновлено около 40 ГОСТов, в 2020-м – 45 документов. «Информация доступна, но не все успевают отслеживать», - прокомментировал Кузеванов.
Документация и методы испытаний нуждаются в обновлении – сегодня, по словам Кузеванова, появились новые вызовы – высотные здания, агрессивная среда.
Его поддержал Дмитрий Пожаров, директор ассоциации «Союз производителей бетона» (Москва), который подчеркнул: любые изменения означают дополнительные затраты. Он привел в пример одного из крупных производителей, который сделал соответствующие расчеты. Как выяснилось, перемены обойдутся в 100 млн рублей в год.
Меньше воды – крепче бетон
Все доклады вызвали живой интерес участников семинара, выступавшим пришлось отвечать на множество вопросов – не только в ходе выступлений, но и в кулуарах.
Ольга Рудавская, руководитель испытательной лаборатории ООО «КВС-Юг», говорила о проблемах застройщиков при входном контроле бетонной смеси на стройплощадку, в том числе о недовозах, в результате которых строители вынуждены делать холодные швы, а бригады – периодически простаивать.
Алексей Лейкин, к.т.н., руководитель испытательного центра «Прочность», привел множество характерных и не очень причин, по которым в монолитных и железобетонных конструкциях возникают трещины. Далеко не всегда виноваты производители бетона, зачастую вина лежит на строителях.
Анна Миронова, член экспертного совета «Союз производителей бетона», ознакомила участников с методикой подбора состава минеральных добавок, сообразуясь с ГОСТами.
Сергей Неродный, коммерческий директор «ЛСР. Базовые материалы — Северо-Запад», рассказал о ситуации на рынке песка и щебня. В том числе о перспективах рынка: «Рынок песка в дальнейшем ждет ужесточение требований по арендной плате, по налогам. Минерально-сырьевая база в Петербурге и окрестностях сокращается. Это означает, что логистика, которая уже обходится дороже добычи, будет расти».
За кадры все решено
По поводу нехватки кадров специалисты много говорили, но ничего не делали, заявил в докладе, посвященном ситуации на рынке бетона, Левон Давидянц, президент ассоциации «Бетон и железобетон Северо-Запад». В СПбГАСУ закрыта кафедра по производству железобетона. Новых специалистов нет. Почти никто не занимается подготовкой рабочих, среднего персонала.
Кузеванов согласен: «Кадровая проблема актуальная. Технологи нужны очень грамотные, иначе скоро мы столкнемся с проблемами при приемке продукции».
Выступавших поддержала Лидия Татчина, преподаватель Академии управления городской средой, градостроительства и печати. По ее словам, профильные вузы Москвы и Петербурга уже закрыли отделения, которые готовили технологов производств, теперь два года как нет набора на основную специальность и в академии. Т.е., технологов больше нигде не готовят.
Продвижение «Полипласт»
Тем временем работающие на рынке бетона компании не теряют бодрости. Как рассказал Игорь Коваль, зам. директора по науке компании «Полипласт Северо-запад», компания поставляет большую долю продукции на экспорт – до 85%. По его словам, сейчас «Полипласт» занимает до 10% мирового рынка, по отдельным продуктам – до 20%. У предприятия есть партнеры примерно в семи десятках стран, и она продолжает продвигать продуктовую линейку и на мировом рынке, и внутри страны. В том числе организуя семинары для партнеров.
Светлана Турутова, директор по сбыту и маркетингу ООО «Полипласт Северо-запад», подытожила: «Очень рада, что после почти годичного перерыва удалось, наконец, собраться всем вместе. Приятно, что у наших партнеров такой большой интерес к мероприятию, что присутствуют наши партнеры из Москвы, из петербургской ассоциации «Бетон и железобетон Северо-Запад». Надеемся, что всем у нас понравилось».
Это было полезно, было интересно. Рассчитываем на продолжение – традиция не должна остановиться, мы останемся площадкой для сотрудничества.