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.
Рациональность и эффективность. При строительстве подземных сооружений все активнее применяется технология «стена в грунте»
В условиях плотной городской застройки при сооружении подземных конструкций становится все более востребованной технология «стена в грунте». Также она все активнее используется при возведении объектов, в том числе сложных и уникальных, на новых территориях. Даная технология за счет обустройства ограждающей конструкции (стены) в глубоком котловане позволяет создать прочную, устойчивую к движению грунта конструкцию и ускорить сроки реализации строительных работ.
Прогрессивный формат
Заместитель генерального директора АО «Нью Граунд» по науке Олег Маковецкий отмечает, что способ «стена в грунте» является одним из наиболее прогрессивных и универсальных для устройства подземных сооружений, возводимых в открытых котлованах. Основным критерием возможности использования метода «стена в грунте» является его экономическая эффективность по сравнению с другими возможными технологиями. «Нью Граунд» уже задействовала его на объектах в Москве, Перми, Краснодаре, Самаре, Уфе, Тюмени.
По его словам, чтобы избежать возможных сложностей использования данного метода, надо обязательно учесть ряд факторов. «Каждый объект надо рассматривать в конкретной геотехнической ситуации: конструктивное решение подземной части; геологические и гидрогеологические условия площадки строительства (колебания уровня подземных вод, их напор и агрессивность); техническое состояние окружающих зданий и сооружений. Разумеется, все работы следует проводить в сопровождении геотехнического мониторинга, прогнозируя и контролируя изменение геотехнической ситуации во времени». В целом, отлаженные методы производства работ и контроля качества, высокая долговечность железобетона в условиях постоянного увлажнения позволяют при использовании технологии «стена в грунте» обеспечить высокую эксплуатационную надежность и механическую безопасность подземной части здания на весь срок эксплуатации»,- подчеркнул Олег Маковецкий.
Технология «стена в грунте» особо актуальна для Петербурга, считает генеральный директор Группы компаний «ГЕОИЗОЛ» Елена Лашкова, так как развитие города невозможно без освоения подземного пространства как на новых территориях, так и в зоне исторической застройки. «"ГЕОИЗОЛ" является пионером в строительстве подземных сооружений в Петербурге с применением данного метода. В 2005-2006 годах специалисты компании первыми в Северной столице применили технологию «стена в грунте» при реализации уникального встроенного пятиуровневого подземного паркинга в ТРК «Атмосфера» на Комендантской площади. До этого она не использовалась в городе даже в метростроении. На данный момент только в Санкт-Петербурге Группа компаний «ГЕОИЗОЛ» с применением «стены в грунте» реализовала 26 проектов нулевого цикла. В настоящее время с использованием данной технологии ведется строительство подземного паркинга во второй очереди делового центра "Невская ратуша"»,- сообщила Елена Лашкова.
Спецтехника в тренде
Игроки рынка отмечают, что при обустройстве «стены в грунте» используется комплекс машин и механизмов, 95% которых являются импортными. Из отечественной продукции есть только мелкие запчасти.
По словам Олега Маковецкого, парк спецтехники, необходимый для выполнения работ по технологии «стена в грунте», является хорошо продуманным и высокотехнологичным оборудованием, рассчитанным на долгосрочный период использования. Тем не менее, он требует постоянного внимания и выполнения регламентных работ, с чем хорошо в «Нью Граунд» справляются высококвалифицированные специалисты: профессионально подготовленный персонал и инженерно-технические работники.
Сами производители спецтехники постоянно ее совершенствуют. Всеволод Капустин, менеджер направления Soilmec, ООО «РусАтлас Инвест», официального дилера итальянской компании Soilmec S.p.A в России отмечает, что в настоящее время наиболее совершенной и востребованной моделью бренда является гидрофреза SC-135 Tiger. Она спроектирована специально для выполнения широкого круга задач при работах по технологии «стена в грунте» и успешно зарекомендовала себя на строительных объектах по всему миру.
Специалист по буровым установкам XCMG ООО «СюйГун Ру» Игорь Мурашов подчеркивает, что китайский концерн постоянно совершенствуют свои детища, на смену старым моделям приходят более новые мощные машины. Это видно на примере одной из моделей грейферных установок для «стены в грунте», когда за последние 3 года было пройдено 3 стадии развития: XG450D -> XG480D -> XG500E. В результате модернизации тяговое усилие установки увеличилось с 45 до 50 тонн. «На данный момент мы ведем переговоры по поставке машины XCMG XG500E в одну из строительных компаний в Петербурге. Также в этом году в России появятся машины из новой линейки «Е» роторных буровых машин XCMG с более экологичными и энергоэффективными двигателями и инновационной системой управления», - рассказывает Игорь Мурашов.
«Машины для выполнения работ по технологии «стена в грунте» являются дорогим, сложным технологичным оборудованием и требуют высокой квалификации оператора и персонала для выполнения работ на них и их обслуживанию. Прайс, как и на всю импортную технику, привязан к курсу валюты страны-изготовителя, и при колебании курса рубля даже на несколько копеек цена дорогостоящей машины меняется на несколько миллионов рублей. Неудивительно, что на фоне роста стоимости китайской валюты по отношению к российской, некоторые клиенты взяли паузу и ждут возврата курса на прежний уровень. Сейчас большая часть техники, находящейся в собственности у строительных компаний, была закуплена до кризиса 2014 года, и с того времени свой парк мало кто обновлял. Предполагаем, что когда ресурс имеющейся техники начнет подходить к концу, строители будут обращать внимание на производителей оборудования для создания «стены в грунте» из Китая»,- добавляет Игорь Мурашов.
Между тем, по мнению Елены Лашковой, говорить о том, что факт роста цен на спецтехнику напрямую скажется на увеличении стоимости услуг по укреплению котлованов методом «стена в грунте», не стоит. Конечная цена производства работ зависит от совокупного ряда факторов. Однако, в целом, сложившийся тренд в строительной сфере - не очень хороший. «По нашим оценкам, ситуация с пандемией коронавируса, безусловно, отрицательно сказывается на строительной отрасли в целом. Но те объекты, которые уже реализуются, будут достроены. Более призрачная перспектива у новых проектов. К сожалению, в условиях жесткого экономического кризиса ни о каком развитии говорить не приходится. Скорее всего, начало реализации крупных проектов - как за счет инвестиционных, так и за счет бюджетных средств - на территории города будет отложено до лучших времен», - резюмирует представитель рынка.
МАТЕРИАЛЫ ПО ТЕМЕ:
Дышите глубже. Производители промышленных систем вентиляции выступают за пересмотр ряда нормативов
Пандемия коронавируса скорректировала деятельность многих мировых и российских производственных компаний. За несколько месяцев бизнес научился работать в новых условиях, чтобы не только остаться на рынке, но и продолжать развиваться. Данный тренд касается и производителей промышленного фильтровентиляционного оборудования, применение которого стало особо актуальным ввиду возросшего общественного и административного внимания к качеству воздушной среды.
Сохраняя позиции
Стоит отметить, что ряд зарубежных производителей ФВО, из-за жестких карантинных мер принятых в отдельных странах, некоторое время в первом полугодии не выпускали продукцию. Однако это почти не отразилось на общемировом рынке. Не ощутили «потери бойцов» и в России. Краткосрочная приостановка деятельности иностранных компаний не поменяла соотношение игроков. Кроме того, отечественные производители оборудования, в котором задействованы иностранные компоненты, несмотря на ослабление рубля, не планируют повышать цены. Также они ждут временный спад спроса на свою продукцию, который объясняется ухудшением общеэкономической ситуации в стране.
Исполнительный директор ООО «Аспирационные системы» Илья Ким считает, что доля импорта продукции в настоящее время составляет около 20-25%. «Сами российские производители оборудования в своих изделиях также используют импортные комплектующие. «Они достигают до 80% в составе изделий. К сожалению, в России нет качественной автоматики, пневмооборудования, да и самого фильтрующего материала. На Западе этим вопросом занимаются институты, проводятся постоянные исследования в области фильтрации воздуха»,- добавил он.
По оценке директора по маркетингу ООО НПП «ЭКОЮРУС-ВЕНТО» Георгия Гримитлина, доля иностранных представителей на рынке местной промышленной вентиляции порядка 10-15%. При этом ряд российских компаний представляют помимо своей продукции и зарубежных производителей. «Перераспределение долей иностранных и отечественных компаний невозможно, так остановка деятельности отдельных производств была кратковременной. В нашей организации доля импортных комплектующих порядка 5-10%. Если курс рубля изменится не более чем на условные 20%, то пока это не скажется на росте цены на нашу продукцию»,- подчеркнул представитель рынка.
Руководитель направления по системам промышленной очистки воздуха АО «СовПлим» Вячеслав Зайцев полагает, что если перераспределение произойдет, то на небольшой срок, и очень быстро восстановится. Связано это с тем, что иностранные компании не закрывают свой бизнес и предпринимают, как и местные игроки, значительные усилия по сохранению своего присутствия на рынке. Также он отметил, что «СовПлим» максимально использует в своей продукции комплектующие отечественного производства. «Но в целом, на рынке зависимость существует, т.к. Россия давно интегрировалась в глобальную экономику и без международной кооперации не может успешно конкурировать ни внутри страны, ни на внешнем рынке. В ближайшей перспективе будет наблюдаться общее падение продаж и отечественного и импортного оборудования. В дальнейшем могу предположить, что сработает эффект отложенного спроса и может произойти скачок продаж относительно аналогичных периодов недавнего прошлого», - прогнозирует эксперт.
Скорректировать стандарты
Игроки рынка промышленных вентиляционных систем отмечают, что, как и многие другие производственники, они не попали в список отраслей, которым будет оказана государственная помощь. Рассчитывать они в дальнейшей деятельности собираются только на свои силы. Тем не менее, представители бизнеса надеются, что органы власти прислушаются к некоторым их пожеланиям.
«Государство оказывает поддержку системообразующим предприятиям в области судостроения, тяжелой промышленности, которые в основном и являются нашими клиентами. Но на наш взгляд - этого недостаточно. Необходимы дополнительные меры»,- уверен Илья Ким.
Георгий Гримитлин полагает, что используя опыт соседней Белоруссии, можно было бы задействовать в отрасли заградительные пошлины для иностранных компаний или дать особые преимущества местным производителям в государственных тендерах. Также необходимо обеспечить и усилить контроль за соблюдением санитарных норм охраны труда на производстве, что поможет развитию отрасли.
С мнением коллеги согласен и Вячеслав Зайцев. По его словам, лучшей отраслевой поддержкой было бы совершенствование нормативных документов и контроля за их исполнением, в части охраны труда и защите персонала от загрязнения воздушной среды в цехах промышленных предприятий, а также защите окружающей среды от промышленных выбросов. Самое главное, подчеркивает специалист, необходимо срочно пересмотреть новую редакцию санитарных правил в части трактовки понятия "рециркуляция". В обновленном виде она практически запрещает применение фильтров очистки воздуха на промышленных предприятиях, что противоречит концепции государства и президента по внедрению энергосберегающих технологий, улучшению условий труда рабочих и улучшению экологической ситуации в целом, и особенно - в промышленно нагруженных регионах.
«Помимо этого, существует острая необходимость в санитарные правила и другие соответствующие нормативные документы ввести понятие центральных фильтровентиляционных систем типа ПУШ-ПУЛЛ и Дилютер, а также определить порядок их применения и правила для подтверждения их эффективности для контролирующих органов. Более того, мы предлагаем изменить ГОСТ 12.3.003-86 Работы электросварочные п 2.11.1., предписывающий обеспечивать расход воздуха от стандартного стола сварщика не менее 1500 м3/ч. Данное требование также противоречит требованиям повышения энергоэффективности и не учитывает существование современных вытяжных устройств, которые и при расходе 1000 м3/ч обеспечивают достаточное удаление дыма непосредственно от места выделения»,- поясняет Вячеслав Зайцев.
Напомним, портал ASNinfo. ru ведет цикл обзорных материалов о том как COVID-19, экономическая ситуация последних месяцев в стране, влияет на различные сегменты строительной и смежных отраслях. Ранее в спеццикле о текущем положении дел рассказали и поделились своими прогнозами на ближайшее будущее игроки рынка негосударственной экспертизы, производители оконных профилей ПВХ и внутрипольных конвекторов, компании, занимающиеся техническим обследованием зданий и их демонтажом, а также разработчики BIM- продуктов и использующие их в своей работе строительные компании.