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.
Базальтовые утеплители HotRock: эффективность, экологичность, экономичность
Российский производитель высококачественного утеплителя на основе базальтового волокна под торговой маркой HotRock предлагает широкую линейку продукции для квартир, частных домов и коммерческих объектов, качественно удовлетворяющую все запросы потребителей.
В свете последних политических и экономических событий сегодня в строительной сфере наблюдается существенный дефицит теплоизоляционных материалов. Производители увеличивают объемы производства до максимума. Одновременно с этим меняются потребительские приоритеты при выборе теплоизоляции. Главным становится не бренд, а качественные особенности конкретного утеплителя и цена на него. В этой связи все больший интерес вызывает продукция относительно небольших отечественных предприятий.
Одним из таких является завод по производству базальтовой изоляции HotRock. Продукция предприятия экологична, долговечна и безопасна. Призвана увеличить акустический и тепловой комфорт зданий при минимизации эксплуатационных затрат.
Производство утеплителей HotRock основано на принципе «трех Э» — эффективности, экологичности и экономической обоснованности.
Эффективный подход позволяет получать высокие качественные характеристики при сохранении доступной цены. Коэффициент теплопроводности утеплителей HotRock начинается от 0,035 Вт/м°К — это один из лучших показателей, отмеченных на рынке РФ. А индекс изоляции воздушного шума достигает 53 дБ, что также является предельно высоким показателем для российского рынка (согласно протоколу испытаний НИИСФ РААСН для каркасно-обшивной перегородки со звукоизоляцией HotRock Акустик толщиной 100 мм).
Экологическая составляющая транслируется в материале, изготавливаемом из натурального сырья с лучших российских месторождений с минимальным добавлением связующего и без добавления шлаков, что делает его максимально безопасным для здоровья человека.
Экономическая обоснованность предполагает сохранение доступных цен на выпускаемую продукцию. Для этой цели HotRock минимизирует количество посредников, создавая кратчайшие логистические цепочки до торговых точек, а также предоставляет возможность заказа материала в широком диапазоне толщин, значительно снижая издержки на применение утеплителя на строительных объектах. Экономическая обоснованность включает в себя и долговечность продукции, так как сегодня застройщики оценивают стоимость материала вкупе с последующими затратами на его ремонт или замену. Гарантированный период эксплуатации материалов HotRock составляет 50 лет (подтверждено ИЦ «МЦК-Испытания» для материалов серий HotRock Лайт и Вент ПРО).
Стоит добавить, что HotRock постоянно совершенствует технологию производства собственной продукции и следит за запросами клиентов. Такие стратегические решения помогают компании нарастить долю своего присутствия на рынке и закрепить за собой лидерские позиции.
Контроль качества стекла доверяйте специалистам
Во избежание проблем с остеклением при сдаче объекта в эксплуатацию необходимо принимать меры в ходе приемки стеклопакетов и других изделий из стекла на строительной площадке. В частности, рекомендуется проводить входной контроль качества стеклосодержащей продукции силами специализированной организации.
Практически каждая строительная компания уверяет, что осуществляет контроль качества на всех стадиях своего технологического процесса, в том числе изделий, поступающих на площадку, включая продукцию, содержащую стекло. Тогда почему случаются нештатные ситуации с остеклением в ходе строительно-монтажных работ и по их завершении? Почему возникает так много замечаний к конструкциям из стекла уже на стадии сдачи объектов в эксплуатацию? Почему нередки судебные иски в адрес производителей и поставщиков стеклосодержащей продукции? Давайте разбираться.
Причины нештатных ситуаций с остеклением
Во-первых, недооценивается важность остекления для любого строительного объекта, поэтому ему уделяется внимание по остаточному принципу. Но ведь остекление во многом формирует архитектурный облик здания, защищает помещения от внешних воздействий, регулирует поступление солнечной энергии, обеспечивает оптический контакт с окружающей средой и комфорт в помещениях, преобразует энергию и др. Кроме того, роль стекла в строительстве сегодня возрастает. Достаточно отметить, что в современных зданиях доля остекления может занимать 80% и более от площади фасада.
Во-вторых, изделие из стекла — это, как правило, технически сложный продукт. В конструкции остекления может комбинироваться множество видов стекла и других компонентов, различных по своим физическим и химическим свойствам. Основной составляющей современного остекления является изолированный стеклопакет, где различные стекла объединяются и дополняются камерами, заполненными инертным газом, дополненными дистанционной рамкой, осушителем, внутренним и внешним герметиком. Многие нюансы, связанные с качеством столь непростых изделий, ускользают от взора сотрудников компаний-подрядчиков, осуществляющих надзор за проведением работ.
Недооценка важности стекла для объекта, сложность конструкции изделий — все это приводит к ошибкам строителей во время приемки продукции из стекла, а затем к нештатным ситуациям, которые влекут за собой дорогостоящую замену остекления или длительные и затратные судебные разбирательства с производителями и поставщиками.
Решение проблемы
Выход из сложившейся ситуации очевиден — в ходе приемки стеклопакетов и других изделий из стекла на площадке строителям нужна компетентная профессиональная помощь.
Специалисты АО «Институт стекла» успешно проведут входной контроль качества поступающей стекольной продукции. Они обладают компетенциями исследователей стекла, разработчиков новых материалов и процессов по их изготовлению, а также технологов по их производству.
Привлекая к сотрудничеству наш институт, строительная компания получает в свое распоряжение не просто специалистов по стеклу, а высококвалифицированных экспертов. В ходе визуального осмотра, контроля геометрических параметров, упаковки, маркировки и условий транспортировки поступающих изделий сотрудник института быстро выявит отклонения от нормы и при необходимости оперативно организует требуемые лабораторные испытания. «Институт стекла» обладает одной из лучших испытательных лабораторий стекольной продукции в России, оснащенной всем необходимым оборудованием.
Услуги по контролю качества изделий из стекла могут предлагать строителям и другие организации, обладающие похожим лабораторным инструментарием. Но наш институт специализируется на стекле и является носителем уникальных знаний в данной области на протяжении более сотни лет. Высокий профессиональный уровень контроля качества обеспечивает именно профильная специализация.
Уникальный опыт
«Институт стекла» ведет свою историю с 1918 года, когда была основана Государственная испытательная стекольно-керамическая станция. В 1922 году ее преобразовали в Государственный экспериментальный институт силикатов. В марте 1930 года из стекольного отдела Института силикатов был создан Государственный экспериментальный институт стекла (ГЭИС), который в процессе развития сменил несколько названий. Период расцвета пришелся на 60–80-е гг. прошлого века, когда сложилась сильная научная школа, было образовано проектно-конструкторское бюро, открылись пять филиалов.
Учеными и инженерами института разработаны многие высокоэффективные технологии по изготовлению стекла, созданы новые составы стекол и других материалов, автоматизирован ряд производственных процессов.
«Институт стекла» успешно продолжает научно-исследовательскую и экспертную деятельность и вносит весомый вклад в развитие промышленности стройматериалов. Опыт и квалификация сотрудников института представляют бесспорную ценность для строительной отрасли.
Комплекс услуг
Очевидно, что нештатную ситуацию легче и дешевле предотвратить, чем преодолевать ее последствия. Привлечение специализированной организации к контролю качества поступающих изделий из стекла на площадке даст существенную экономию материальных и трудовых затрат.
Однако если ЧП все-таки произошло, «Институт стекла» готов провести квалифицированную независимую экспертизу остекления. Эксперты смогут подтвердить или опровергнуть наличие нарушений, определить, на каком этапе и в каком компоненте мог возникнуть тот или иной дефект. Это позволит заказчику должным образом выстроить взаимодействие с контрагентами, в том числе и в зале суда. Наш институт обладает большим опытом проведения подобных экспертиз, которые включают в себя как обследование остекления на объекте, так и всестороннее исследование образцов изделий в лаборатории.
В связи с усилением роли стекла в зданиях и сооружениях важно уделять остеклению больше внимания на стадии проектирования. Институт оказывает консультации проектным предприятиям по выбору систем остекления для конкретных объектов. Это позволит избежать серьезных ошибок в проектной документации и, как следствие, сэкономить затраты на их исправление.
Таким образом, АО «Институт стекла» выполняет комплекс услуг для строительных организаций в области остекления зданий и сооружений: консалтинг на стадии проектирования, контроль качества изделий на площадке и экспертизу смонтированного остекления на объекте.