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.
Светлана Турутова: Период закрытых границ и неритмичных поставок прошел безболезненно
О расширении производственных, лабораторных и учебных мощностей, а также о новой продукции и новых партнерах ООО «Полипласт Северо-Запад» «Строительному Еженедельнику» рассказала директор по сбыту и маркетингу Светлана Турутова.
— Светлана Риммовна, как бы вы оценили итоги уходящего 2020 года для компании?
— Произошел определенный спад на мировом рынке из-за ситуации с пандемией. Любому бизнесу трудно в этот непростой период. Нам пришлось пересматривать стратегические планы компании уже в самом начале года. Решили сконцентрировать усилия на удержании позиций на рынке и уделить пристальное внимание производству. Благодаря госпрограмме, направленной на поддержание бизнеса, программе по импортозамещению и мобилизации внутренних резервов нам удалось модернизировать завод, улучшить его экологические аспекты, реализовать план строительства новых мощностей под новые виды продукции. И, конечно, этот год стал годом новых разработок.
— Какие конкретно мероприятия были проведены в рамках модернизации?
— Во-первых, у нас произошло полное переоснащение службы качества. Кроме этого, мы создали два научно-технических центра (НТЦ) по разработкам продукции, модернизировали производство ЖКД, сухих комплексных добавок. Идет проектирование новых производств поликарбоксилатов, дисперсолов и других продуктов строительной химии. Осуществляется подготовка к строительству самого крупного в России завода по производству высокотехнологичных гиперпластификаторов нового поколения на основе ПКБ.
Благодаря инвестициям в науку расширился ассортимент продукции. Разработаны новые виды добавок для бетонного и небетонного направлений строительства. Это хороший задел на будущее, на то время, когда темпы строительства в России и в мире снова будут расти.
— Какими именно продуктами пополнился ассортимент «Полипласта»?
— В 2020 году, помимо технологичных добавок для бетонов, растворов и ЖБИ, были разработаны сухие поликарбоксилаты для бетонов. Они дадут возможность нашим клиентам сократить расходы на логистику. Нашей химической группой создан не имеющий аналогов в России невзрывной разрушитель бетона и композиционных материалов.
Также в этом году мы уделили внимание отраслевым продуктам. К примеру, для газохимического комплекса разработаны бетон, выдерживающий без разрушений воздействие газа с температурой -160 оС и криогенное покрытие бетона В25 толщиной около 30 мм, выдерживающее без разрушений воздействие газа с температурой -160 оС. По заявке наших партнеров разработаны Полиграунд и ЭКО вэйл, которые позволят увеличить срок эксплуатации полигонов ТБО и обеспечить требуемые экологические нормы.
— Расскажите поподробнее о ваших лабораторных мощностях.
— В 2020 году открыта новая строительная лаборатория, где созданы комфортные условия для работы наших сотрудников. Обновлено все основное оборудование, увеличено количество уже имеющегося испытательного оборудования и средств измерений. Мы вложили немалые средства в комплексную программу развития предприятия на 2020 год.
В этом году каждая лаборатория ГК «Полипласт» была оснащена жидкостными и газовыми хромотографами, лабораторными спектрометрами, анализаторами размера частиц, эмиссионно-спектральными анализаторами, ионообменными хромографами и другим высокоточным оборудованием, позволяющим проверять сырье на всех стадиях производства, определять количественные и качественные показатели выпускаемой продукции и минимизировать влияние человеческого фактора.
ОАО «ПОЛИПЛАСТ» — первая в своей области российская компания, сертифицированная по нормам ISO-9001. В 2005 году наша компания прошла сертификацию соответствия системы менеджмента качества по требованиям международного стандарта ИСО 9001:2000, а в 2008 и 2018 годах успешно ее подтвердила. Нельзя не отметить, что наша компания одна из немногих в России сертифицирована по EN 934-2.
Мы ориентированы не только на удовлетворение корпоративных потребностей и российских заказчиков, но и на внешний рынок. Наши специалисты освоили и взяли на вооружение методики проверки качества продукции у передовых международных компаний. Именно поэтому я считаю нашу лабораторию уникальной, ведь данные методики и используемое для исследований оборудование в России ранее не применялись.
— Насколько велика сейчас складская программа «Полипласта»?
— В 2020 году по группе компаний «Полипласт» произошло увеличение складских площадей более чем на 15 тысяч кв. м, из них на заводе «Полипласт Северо-запад» — на 5 тысяч.
Такое значительное расширение — это, разумеется, задел под будущий рост производства, но уже сейчас оно делает возможным существенно экономить компании на логистике, не зависеть от сроков поставок импортного сырья. Это позволило нам период закрытых границ и неритмичных поставок прожить безболезненно, без потерь для себя и для клиентов.
То, что мы не работаем «с колес» и продукт всегда есть в наличии, позволяет оперативно осуществлять отгрузки продукции проверенного качества. Я уверена, что клиенты полностью удовлетворены оперативностью поставок, качеством продукции и профессионализмом наших специалистов.
— На кого ориентирован новый учебный центр компании?
— Не секрет, что одной из составляющих успеха является высококвалифицированный персонал. Поэтому обучение и профессиональная подготовка специалистов — одно из приоритетных направлений «Полипласт Северо-запад».
Причина создания учебного центра очевидна, ведь рынок добавок меняется очень быстро, требования к выпускаемым бетонам и добавкам для них возрастают. Ни одна сторонняя обучающая компания не может дать тех специализированных знаний, которые требуются нашим сотрудникам, поэтому было принято однозначное решение о создании собственного учебного центра. Тем более что у нас есть все для этого: высокопрофессиональные специалисты, собственное производство, уникальные разработки. Как пример, уже восемь лет на базе завода «Полипласт Новомосковск» функционирует свой учебный центр.
У нас присутствуют разнообразные форматы — лекции с применением раздаточного материала, практические занятия, презентации и обучающие фильмы, а также вебинары. Задействованы как высококвалифицированные специалисты завода, так и приглашенные преподаватели.
Подчеркну, что новые сотрудники «Полипласта» приступают к работе только после того, как пройдут необходимую подготовку. Стоит особо отметить, что обучение проходит весь вновь принятый персонал, вне зависимости от должности. Это, с одной стороны, гарантирует защиту компании от непрофессиональных действий новичков, с другой — позволяет вооружить знаниями молодых специалистов, помогает им быстрее адаптироваться в коллективе. Более опытные сотрудники также постоянно повышают свою категорию и квалификацию.
Кроме того, мы проводим обучение клиентов, и не только по стандартным программам, но и по индивидуальным, с учетом пожеланий заказчика. Преподаватели «Полипласта» дают практические знания для решения задач производителей бетона.
Вся информация о графике, форматах и направлениях учебных программ и семинаров-вебинаров есть на официальном сайте «Полипласта» в разделе «Новости». И, конечно, ее всегда можно получить у меня и моих коллег. Мы будем рады предложить нашим клиентам наиболее подходящие им варианты обучения.
— Какими ключевыми событиями и достижениями ознаменовался для вас 2020 год?
— Помимо уже упомянутого открытия лаборатории, надо отметить заключение договора с ООО «НИИ СМиТ», что позволило участвовать в таких масштабных проектах, как «Арктика», «Северный поток-2», «Мост Сахалин», начать сотрудничество с «Северсталь», «Дальспецуголь», «Металинвест Украина», «ЛенГипроХим», «АтомЭнергоПроект», Аэротехническим центром. Кроме того, мы начали работать с ООО «Оргэнергострой» в части реализации проектов по направлению «высокопрочные литые самоуплотняющиеся бетоны». Важным для нас стало и включение Минстроем РФ нашей продукции в Федеральный сборник сметных цен (ФССЦ).
— Каковы дальнейшие планы по развитию завода на Северо-Западе и компании в целом?
— В короткой перспективе, в 2021 году мы собираемся построить завод по производству гиперпластификаторов нового поколения. В планах — приступить к проектированию и подготовиться к строительству завода по производству мономеров — основного сырья для поликарбоксилатов. В настоящий момент уже ведется работа по подготовке инвестиционного соглашения между «Полипласт Северо-запад» и администрацией Нижегородской области.
Основные точки роста — разработка и выпуск технологичной продукции, развитие новых направлений, в том числе экспорта, так как наши мощности после строительства нового завода будут превосходить потребности внутреннего рынка.
Для этого уже сейчас ведется тестирование новых продуктов у зарубежных партнеров, чтобы к моменту запуска завода наши клиенты были готовы потреблять их как в сухом, так и в жидком виде, а мы — полностью обеспечить им объем потребления.
— Мы встречаемся практически в предновогодний период. С какими словами хотелось бы обратиться к вашим партнерам и нашим читателям?
— Хочу пожелать всем коллегам в это непростое время искать новые возможности, новые партнерства и достигать, несмотря на трудности, намеченных целей. И здоровья всем, конечно!
Ремонт кровли: как обеспечить теплоизоляцию холодного чердака
Такие проблемы, как сосульки на крыше, намокание перекрытий, появление плесени на потолке в квартирах верхних этажей и даже разрушение несущих конструкций, часто возникают из-за несоблюдения правил эксплуатации или недостаточной теплоизоляции чердачных помещений. О том, как этого избежать, рассказывает Иван Дегтярев, руководитель направления ЖКХ компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Чердак — пространство между кровлей, которая защищает от осадков, и чердачным перекрытием, препятствующим поступлению холода на верхние этажи. В многоквартирных домах наиболее распространенной и удобной в эксплуатации считается конструкция кровли с холодным чердаком. Такое решение применяется в зданиях как со скатной, так и с плоской кровлей.
Для нормального функционирования холодного чердака необходимо соблюдение температурно-влажностного режима, то есть температура этого помещения почти не должна превышать уличную (не более чем на 4 оС). В противном случае в зимнее время на домах со скатными крышами из-за их подогрева изнутри будут образовываться сосульки. В зданиях с плоскими кровлями нарушение температурно-влажностного режима чревато появлением конденсата на внутренней поверхности плиты перекрытия. Это ведет к потере ее прочностных характеристик и дальнейшему разрушению, а это напрямую влияет на безопасность проживания в доме.
Для обеспечения низкой температуры на чердаке одновременно применяют два решения. Во-первых, постоянно проветривают помещение, во-вторых, максимально изолируют водостоки и все источники тепла, находящиеся в нем: чердачное перекрытие, инженерные коммуникации и вентиляционные короба. Важно использовать оба этих метода вместе, т. к. проветривание без устранения источников тепла не будет достаточно эффективным.
Организация проветривания
Для организации проветривания на чердаке со скатной кровлей необходимо устроить вентиляционные отверстия — продухи. Их располагают на наиболее удаленном по высоте расстоянии друг от друга: нижние — в прикарнизной части, верхние — на коньке. Таким образом приточные отверстия окажутся в зоне максимального давления, а вытяжные — минимального. Это создаст лучший воздухообмен. Оптимальная площадь продухов составляет не менее 1/300 от площади чердачного перекрытия.
В домах с плоской кровлей проветривание обеспечивают аналогичным методом. Однако высота чердачного помещения здесь значительно меньше, и это снижает эффективность проветривания. Поэтому в такой конструкции особенное внимание следует уделять качественной теплоизоляции источников тепла.
Утепление чердачного перекрытия
Чтобы предотвратить поступление тепла с верхних жилых этажей на холодный чердак, необходимо утеплить чердачное перекрытие. Кроме того, поскольку стыки стены и чердачного перекрытия наиболее подвержены промерзанию, нужно по всему периметру вдоль наружных стен уложить дополнительный слой утеплителя шириной 0,75–1 метр и такой же толщиной, что и теплоизоляция чердачного перекрытия.
Сегодня не существует четких нормативов по утеплению чердачных перекрытий. В жилых домах чаще всего применяют негорючую минераловатную изоляцию, которая препятствует теплопотерям и способствует повышению общей энергоэффективности здания, например, материалы серии ТЕХНОРУФ. Плиты укладывают в два слоя с разбежкой швов, чтобы исключить мостики холода.
При проведении работ необходимо предусмотреть эксплуатационную нагрузку, в частности, посещение чердака сотрудниками управляющей компании. Для этого следует обратить внимание на характеристики прочности и плотности теплоизоляционного материала. Так, прочность на сжатие при 10%-ной деформации должна составлять не менее 45 кПа, поэтому здесь рекомендуем использовать плиты из каменной ваты ТЕХНОРУФ 45.
Для перемещения по чердаку обслуживающего персонала на полу дополнительно укладывают мостики из ходовых досок, расположенных так, чтобы обеспечить подход к коммуникациям.
Изоляция источников тепла
Неутепленные трубопроводы, особенно горячего водоснабжения и отопления, где температура достигает 95 оС, а также вентиляционные шахты и короба могут значительно увеличить теплопоступления внутри чердачного помещения. Поэтому оголенные участки этих коммуникаций следует изолировать, например, прошивными матами или цилиндрами ТЕХНО.
В конструкциях плоских крыш трубы внутреннего водостока находятся в самом чердачном помещении. Для их утепления также подойдут цилиндры ТЕХНО.
Теплоизоляцию расположенного на чердаке канализационного стояка можно обеспечить с помощью минераловатных плит ТЕХНОЛАЙТ ОПТИМА плотностью 35 кг/куб. м и толщиной 10–12 см.
Чтобы исключить проникновение тепла с лестничной клетки, где нормируемая температура составляет 15 оС, чердачные люки и двери перед обивкой кровельной жестью утепляют. Для этого применяют, например, плиты из каменной ваты ТЕХНОЛАЙТ ОПТИМА или ТЕХНОЛАЙТ ЭКСТРА, гарантирующие надежную теплозащиту и пожарную безопасность. Для плотного прилегания двери в проемах устанавливают прокладки из морозостойкой резины или поролона. Кроме того, в процессе эксплуатации необходимо внимательно следить, чтобы двери и люки были постоянно закрыты.
Грамотное утепление холодного чердака поможет сократить теплопотери, исключить появление конденсата на перекрытиях и сосулек на крыше, обеспечить комфортный микроклимат на верхних этажах и продлить срок службы всех конструкций дома. Кроме того, это способствует повышению энергоэффективности здания, снижению затрат на его отопление и эксплуатацию.
8 800 600 05 65
Москва, ул. Гиляровского, д. 47, стр. 5
www.teplo.tn.ru
teplo@tn.ru