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.
На пути к BIM
По мнению экспертов, внедрение технологий информационного моделирования пока тормозят пробелы и коллизии в отраслевом нормативном законодательстве.
В России с 1 июля 2019 года в Градостроительном кодексе закреплено понятие информационного моделирования. Также несколько дней назад Технический комитет по стандартизации при Минстрое РФ принял для внедрения BIM-технологий в отрасль стандарты ТК 465 «Строительство», а проектный технический комитет по стандартизации – ПТК 705 «Технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства и недвижимости».
Тем не менее, по мнению некоторых экспертов, говорить о том, что в ближайшее время все участники рынка начнут активно использовать в работе информационное моделирование, не стоит. Есть препятствия в виде необходимости бумажного документооборота с органами власти, слабо развита «цифровая культура» в отрасли. Схожие выводы прозвучали и на круглом столе Экспертного клуба Петербурга, который собрал проектировщиков, строителей, представителей отраслевых вузов.
Всё упорядочить
По словам вице-президента Национальной палаты инженеров, директора проекта «А4» Елены Колосовой, информационное моделирование несет колоссальную экономию везде: в проектировании, стройке, эксплуатации зданий. Однако пока есть опасения, что быстрого внедрения не произойдет. Тормозиться процесс будет отсутствием множества подзаконных нормативных документов, несостыковкой новых с уже действующими.
«Чиновники говорят: еще немного, еще чуть-чуть – и BIMу быть. Все в преддверии каких-то перемен. Но понятно, что предварительно необходимо решить множество вопросов, в частности, по требованиям к рабочей и проектной документации, ведь появляется большой электронный информационный массив, с которым, в том числе надзорным органам, как-то надо работать», – отмечает она.
Эксперт добавила, что масштабное внедрение BIM потребует упорядочивания и самой среды информационного моделирования. В настоящее время работы в данном сегменте ведут на разных платформах. При передаче информации с одного продукта на другой нередко возникают потери. Елена Колосова считает, что необходимо внедрять единые стандарты и синхронность IT-приложений без какой либо монополии определенных игроков рынка, занимающихся информационным моделированием.
Образовательный компонент
По мнению директора Инженерно-строительного института Политехнического университета Николая Ватина, не нужно зацикливаться на нормативных документах, они только тормозят процесс развития цифровизации. В большей степени нужно уделить внимание образовательной и кадровой подготовке. «Есть такой миф, что BIM-технологиями сейчас овладевают все. Это далеко не так. Даже в профильных вузах дают только основы, причем только на определенных платформах», – сообщил он.
По словам эксперта, многие недавние студенты профильных вузов имеют слабое представление о BIM. Старшее поколение специалистов его совсем не знает. На образовательных курсах пользуются спросом только знания BIM-технологии нижнего уровня. Этого недостаточно, так как информационное моделирование – коллективная технология. Определенным хорошим набором знаний о системе должны обладать все участники проекта, чтобы получился достойный продукт.
Директор института цифровой экономики СПбГЭУ Денис Горулев считает, что многие проектные, строительные организации экономят на BIM-технологиях, считая, что они несут дополнительные расходы. «Руководители компаний не готовы к переменам. Поэтому важна даже не цифровизация, а трансформация самой идеологии бизнеса. Мы хотим, чтобы нога выросла раньше человека, но так не бывает», – говорит он.
Эксперт подытожил, что глубокое внедрение BIM произойдет только при нормализации состояния строительной отрасли, которое оставляет желать лучшего и зависит от общеэкономического положения в стране.
Коммерческий подход
Эксперты полагают, что внедрение BIM в полном жизненном цикле необходимо начинать не с государственных объектов, строительство которых жестко зарегулировано, а с коммерческих.
По словам генерального директора Rocket Group Бориса Латкина, цифровая стройка – это точный расчет, прогноз, который дает возможность улучшить эффективность строительных работ и сэкономить, уменьшить цену проекта. «Конечно, для Петербурга это особо важно, потому что есть общая программа, которую федеральное правительство поставило перед всеми регионами: к 2024 году увеличить объемы ввода и качество городских объектов. Это колоссальная и фактически невозможная для выполнения за такой срок задача, если мы не используем новые технологии», – подчеркнул он.
Мнение
Павел Мурзакаев, руководитель компании Schneider Electric по работе со стратегическими проектными компаниями гражданского строительства:
– Еще в 2014 году была принята первая «дорожная карта» внедрения BIM в России. В марте 2018 года создан проектный технический комитет по стандартизации «Технологии информационного моделирования на всех этапах жизненного цикла объектов капитального строительства и недвижимости», ведется разработка стандартов в области BIM. Это позволяет думать, что использование цифрового моделирования станет обычной практикой уже в ближайшие 10–15 лет. Значит, здания будут строиться быстрее и качественней. Благодаря четко просчитанным сметам и устранению непредвиденных расходов, связанных с неточностями в планировании и проектировании, стоимость строительства уменьшится.
Сейчас BIM активно внедряется на этапах проектирования и строительства. Цифровая модель объекта на ранних этапах проектирования серьезно повышает точность проектирования и бюджетирования – до 90–95%. На этапе строительства применение BIM-технологий сокращает издержки в среднем на 15–30%. Применение BIM-технологий на этапе пусконаладочных работ и эксплуатации инженерного оборудования начинает пользоваться активным спросом среди заказчиков. Ведь именно обслуживание инженерного оборудования составляет основную долю операционных расходов, которые могут превышать капитальные затраты на строительство в три-четыре раза. Подобное применение позволяет значительно ускорить ввод объекта в эксплуатацию и повысить эффективность обслуживания. Существующие примеры подобных зданий экономят в среднем 20% на энергоресурсах за счет синергии систем автоматизации объекта и эксплуатационной цифровой модели.
Устранить ошибку
По мнению экспертов, количество судебных дел, связанных с оспариванием кадастровой стоимости объектов недвижимости, в ближайшие годы будут расти.
В Санкт-Петербурге в 2020 году пройдет очередная кадастровая оценка объектов недвижимости, расположенных на территории города. Специалисты определят стоимость земельных участков, зданий, помещений, объектов незавершенного строительства и т. д. В Ленобласти кадастровую переоценку земельных участков завершат в этом году. В соответствии с полученными результатами в 2020 году для собственников будет скорректирован земельный налог.
Кадастровая переоценка в регионах проводится в связи с изменением федерального законодательства, в том числе принятием в прошлом году новой редакции Федерального закона «О государственной кадастровой оценке». По словам экспертов, несколько изменилась и формула расчета, в связи с чем кадастровая стоимость объектов недвижимости может вырасти. Это означает, что в ближайшие несколько лет можно ожидать всплеска судебных разбирательств по ее оспариванию. У юридических и физических лиц есть возможность урегулировать спор и в досудебном порядке, обратившись в межведомственную комиссию.
Внимание к экспертам
Начальник отдела определения кадастровой стоимости Кадастровой палаты по Ленобласти Денис Шереметьев поясняет, что для оспаривания кадастровой стоимости необходимо определить рыночную (реальную) стоимость объекта недвижимости, далее – сделать экспертное заключение. Оценка не будет иметь силы, если ее не проведет сертифицированный оценщик, член саморегулируемой организации. Именно он дает экспертное заключение.
«К заявлению о пересмотре результатов определения кадастровой стоимости требуется приложить выписку из реестра недвижимости о кадастровой стоимости объекта недвижимости, нотариально заверенную копию правоустанавливающего или правоудостоверяющего документа на объект недвижимости, а также документы, подтверждающие основания для пересмотра. При этом, если основанием послужило установление в отношении объекта его рыночной стоимости, отчет независимого оценщика требуется представить как в бумажном, так и в электронном виде», – отмечает он.
Юрист направления «Налоги и право» ГК SRG Михаил Прихожан говорит, что, к сожалению, многие коммерческие оценщики, стремясь получить большую прибыль, не уделяют внимание качеству отчетов. Недостатки такого подхода выявляются уже в суде. «Для обоснованности отчетов назначается судебная экспертиза. Как правило, в итоге выявляются все недостатки отчета – и нередко получается так, что заметного снижения кадастровой стоимости на основании такого документа добиться нереально. Однако заказчик в любом случае должен будет заплатить судебному эксперту и оценщику за такой отчет. Механизма ответственности юриста и оценщика за подготовку отчетов, а также совершение некомпетентных действий законодательство не предусматривает», – сообщил он.
Сейчас, добавил Михаил Прихожан, в практике оспаривания оценки сложилась устойчивая тенденция по исключению налога на добавленную стоимость при оспаривании кадастровой стоимости объектов. Сегодня суды и судебные эксперты уже без каких-либо сомнений принимают такую позицию. Однако сложность возникает в том, чтобы доказать, что налог содержится в рыночной стоимости объекта, определенной экспертом.
Полезные новшества
Генеральный директор компании «КБК Проект» Василий Костин отмечает, что в сфере кадастра сейчас изменения происходят достаточно активно. В частности, в июне были приняты вступающие в силу осенью законодательные поправки, которые позволят владельцам земли, в рамках проведения комплексных кадастровых работ, регистрировать ее излишки.
По его словам, данное новшество особенно выгодно застройщикам, у которых подписаны инвестконтракты с органами власти. «Считаю, что это положительным образом скажется на инвестиционном климате и взаимодействии государства с бизнесом. Кроме того, новые поправки упрощают процедуру выполнения комплексных кадастровых работ», – говорит эксперт. Например, исключается требование о подготовке проекта межевания территории.
«В целом, вступивший в силу в 2018 году новый закон о государственной кадастровой оценке высветил несколько проблем, с которыми участникам рынка (а я говорю с позиции застройщика) приходится сталкиваться. Это кадастровая оценка и кадастровый учет. И если в первом случае все более-менее понятно, то во втором – затягивание сроков оформления поданных документов (как правило, технических планов) в регистрирующий орган. Решение проблемы – это более четкая регламентация всех процедур и постоянный диалог государственных органов со строителями», – подчеркивает Василий Костин.
Мнение
Михаил Голубев, генеральный директор ЗАО «Северо-Западная Строительная Корпорация», член «Клуба лидеров по продвижению инициатив бизнеса»:
– Одна из проблем кадастровой оценки связана с оформлением собственности на ИЖС в связи с Законом № 340-ФЗ от 03.08.2018. С момента принятия закона и до сих пор нет документов, регламентирующих действия администраций районов с уведомлениями о планируемом строительстве и об окончании возведения объекта ИЖС. В результате администрация района Петербурга, где мы планируем реализовать проект, отказывает в рассмотрении уведомлений, ссылаясь на Положение об администрации района № 1098 от 19.12.2017. При этом также нет возможности постановки на кадастровый учет и регистрации права собственности даже на те объекты, разрешение на строительство которых было получено до принятия закона. Управление Росреестра по Петербургу в такой ситуации направляет в райадминистрацию за получением уведомления о соответствии построенного объекта выданному разрешению. Последняя, в свою очередь, говорит, что рассмотрение уведомления об окончании строительства ИЖС не входит в их компетенцию. Получается замкнутый круг, который фактически привел к остановке процесса малоэтажной застройки и оформления собственности почти на год.