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.
Не ждать будущего, а внедрять BIM сегодня
Завершилась серия семинаров «BIM-марафон 2019» от компаний АСКОН и Renga Software. В этом году мероприятия прошли в 17 городах России и СНГ. Интерес к теме BIM растет, и об этом говорит явка – за полтора месяца марафона технологий информационного моделирования в нем приняли участие более тысячи специалистов строительной отрасли. Представляем репортаж с семинара в Петербурге.
Информационное моделирование – новая технология для проектировщиков и строителей. И разговор о ней начался с изменений, происходящих в законодательстве и влияющих на отрасль. Максим Нечипоренко, заместитель директора компании Renga Software (совместного предприятия АСКОН и «1С»), открыл мероприятие обзором государственных инициатив в BIM (изменений в законодательстве, новых строительных стандартов и механизмов, которые должны сделать процесс перехода на BIM максимально безболезненным для всех участников рынка). Государство рассматривает BIM как инструмент повышения эффективности бизнес-процессов в строительстве и занимается его активным продвижением. Так, по оценке Минстроя России, внедрение технологий информационного моделирования приводит к сокращению (до 30%) затрат на строительство и эксплуатацию, количества ошибок и погрешностей в проектной документации (до 40%), сроков реализации проекта (до 50%), времени на проверку модели (в 6 раз), сроков координации и согласования (до 90%), сроков строительства (на 10%), времени проектирования (на 20–50%).
Государственные инициативы уже дают ощутимые результаты. Государственная экспертиза переведена в электронный вид. Как правило, это взаимодействие на уровне 2D, на уровне чертежей, но это важный шаг навстречу следующему этапу – взаимодействию участников строительного сообщества на основе информационных моделей. Несмотря на то, что официальных требований по использованию информационных моделей пока не прозвучало, на рынке есть компании-пионеры, вплотную приблизившиеся к переходу на эту технологию.
На семинаре были представлены кейсы компаний, которые осваивают передовые технологии:
* компания «Стройтэкпроект» отказалась от бумаги и ускорила согласование документации с застройщиком за счет внедрения системы управления проектной документацией Pilot-ICE от АСКОН;
* крупнейший застройщик Северо-Запада «Эталон ЛенСпецСМУ» задает новые стандарты работы с подрядчиками по хранению и согласованию документации;
* один из отечественных BIM-лидеров «СПб-Гипрошахт» наладил обмен производственными заданиями между подразделениями и больше не тратит время на переработку проектной документации;
* «ТПС-недвижимость» благодаря использованию системы Pilot-ICE отслеживает актуальность рабочей документации прямо на строительном объекте при помощи смартфона.
Кроме кейсов, гостей семинара познакомили с набором инструментов для реализации технологии информационного моделирования от российских разработчиков. Например, с работой Renga Architecture, Renga Structure и Renga MEP, систем для трехмерного проектирования от компании Renga Software. При этом организаторы обратили внимание участников на то, что неверно понимать под технологией информационного моделирования только использование трехмерной модели, ведь BIM охватывает все этапы жизненного цикла объекта строительства. А использование 3D-CAD – лишь первый уровень зрелости BIM.
Очевидно, одна система не может решить всех задач компании: это всегда был и будет симбиоз различных информационных систем (систем проектирования, сметных и расчетных систем и пр.). В этих условиях задача по созданию среды общих данных стоит очень остро. О том, как решить эту задачу и обеспечить коллективную работу по проекту между специалистами разных дисциплин, рассказала маркетинг-менеджер системы Pilot-ICE Ольга Гришко.
Хотите разобраться в отечественных BIM-инструментах и «примерить» их возможности на себя? Присоединяйтесь к вебинару «BIM-марафон онлайн». Регистрируйтесь на сайте bimday.ru, выбрав вариант «онлайн».
Создатели «М1-Арена» - об уникальных решениях проекта
Искусство выбора подрядчиков обеспечивает важное конкурентное преимущество.
Это позволяет реализовывать проекты своевременно, в рамках установленного бюджета и с необходимым качеством.
Валерий Ждахин, директор ООО «Элеваторс Рус»:
– Наша компания предлагает клиентам широкий ассортимент высококачественных пассажирских и грузовых лифтов производства российских и зарубежных предприятий, различной грузоподъемности, для промышленных, административных и жилых многоэтажных объектов. Среди наших поставщиков такие предприятия, как SRH, OTIS, KONE, Schindler, ThyssenKrupp, Kleemann, Vigor и др. Elevators Rus осуществляет поставки и монтаж лифтового оборудования различных категорий – от эконом-класса до люксового сегмента, а также эскалаторов, травелаторов, грузовых подъемников и автолифтов. География нашей работы не ограничивается Санкт-Петербургом. Объекты компании есть в Москве и Подмосковье, Ленинградской, Мурманской, Владимирской областях, Карелии, Удмуртии и других регионах.
Среди наших проектов есть и достаточно уникальные. Так, многофункциональный спортивно-концертный комплекс «М-1 Арена», возведенный в Северной столице, стал для нас достаточно сложным и интересным объектом. Специфика была связана в значительной степени с конфигурацией лифтовых шахт, которая потребовала проведения дополнительных работ. На этот комплекс нами была осуществлена поставка нескольких единиц различной техники. Это два пассажирских лифта SRH (совместное германо-китайское предприятие, одно из крупнейших в мире; Elevators Rus является его официальным диллером в Петербурге). Также мы установили в «М-1 Арене» две гидравлические подъемные платформы – 5-тонную и «тонник». Кроме того, мы поставили грузовой лифт германского производства грузоподъемностью 1 т. В настоящее время заканчиваем монтировать панорамный лифт снаружи здания. Все виды работ были выполнены Elevators Rus в соответствии с пожеланиями заказчика – в самые сжатые сроки, чтобы можно было начать эксплуатацию объекта без задержек.
Это не единственный уникальный проект, который мы реализовали. Достаточно часто приходится решать небанальные задачи, особенно в исторических зданиях. Например, для находящегося в центре Петербурга отеля «Гутенберг», который расположен в доме 1811 года постройки, где, естественно, не предполагалось никаких лифтов, и «приткнуть» их там просто некуда. Многие отступились от этой задачи, но мы сумели ее решить, заказав на заводе в Греции особый лифт. Мы считаем, что безвыходных ситуаций не бывает и всегда можно найти интересный вариант.
Вячеслав Ганцев, продакт-менеджер компании SP Glass:
– Поддержание комфорта в помещении, в котором люди занимаются спортом, то есть испытывают высокие физические нагрузки, – это особенно сложная задача. При строительстве здания важно учитывать множество факторов, включая остекление, которое должно быть крайне энергоэффективным и зимой, и летом. При выборе стекла учитывали несколько основных моментов: обеспечение наибольшего сопротивления теплопередаче, снижение нагрузки на кондиционеры в летнее время, гармоничное сочетание цвета стекла с облицовкой фасада здания.
При остеклении МФК «М-1 Арена» использовали стекло Pilkington Suncool 40/22 Pro T общей площадью около 3 тыс. кв. м. Оно является прекрасным решением для тех случаев, когда требуются высокое светопропускание, максимальная нейтральность при взгляде изнутри и отличная защита от солнечного излучения.
Существует мнение, что в нашем не избалованном солнцем регионе совершенно необязательно требовать от остекления повышенной защиты от солнца. На самом деле, если стеклянный фасад занимает практически всю внешнюю площадь здания, то поддержание комфорта внутри здания летом – очень сложный вопрос. Расходы на охлаждение помещения часто в два или три раза выше, чем на его нагрев. При крайне высокой стоимости мощных установок кондиционирования вопрос становится архиважным.
Установка мокапов свидетельствует о грамотном подходе архитектора к проекту. Визуальная оценка необходима, чтобы удостовериться, что выбранные материалы действительно сочетаются друг с другом. К тому же оттенок стекла проявляется по-разному в зависимости от времени года, суток, погоды. Для данного объекта мы подобрали стекло элегантного серо-синего оттенка.
Михаил Копков, генеральный директор ООО «ЯРРА Проект»:
– Генеральным проектировщиком многофункционального комплекса Академии боевых искусств «Арена М-1» на Приморском проспекте выступила проектная организации ООО «ЯРРА Проект», которая входит в группу компаний «РосСтройИнвест».
Для проектирования такого уникального сооружения потребовалась разработка специальных технических условий с утверждением в Минстрое и прохождением экспертизы.
ООО «ЯРРА Проект» выполнило уникальный проект многофункционального спортивного комплекса. Уникальность его заключается в конструкции купола из деревоклееных балок с пролетом 60 м.
Все разделы проектной документации, в том числе основные архитектурно-планировочные и конструктивные решения, были выполнены генеральным проектировщиком.
Большое внимание при проектировании данного комплекса уделялось энергоэффективности, для чего в проект закладывались самые прогрессивные решения, оборудование и материалы.
Создание яркого архитектурного образа, соответствующего назначению здания и местоположению объекта, – было задачей авторов проекта. Архитектурно-планировочное решение продиктовано конфигурацией участка. Здание – овальной формы, с выделенным объемом купола и пластичными декоративными элементами. Главный вход расположен со стороны Приморского проспекта. Подходы и подъезды предусматриваются со всех сторон здания. По периметру здания предусмотрен проезд пожарных машин. Весь участок расположен в водоохранной зоне. Проектом предусмотрено оборудование спорткомплекса сооружениями, обеспечивающими охрану водных объектов от загрязнения в соответствии с водным законодательством и законодательством в области охраны окружающей среды.
Объемно-пространственное и архитектурно-художественное решение здания разработано с учетом условий инсоляции, освещенности и пожарных требований. Решение фасадов определено объемно-пространственным решением.
Отделка фасадов выполнена из алюминиевых композитных панелей AlucobondA2, по системе вентилируемого фасада. Светопрозрачные конструкции выполнены из полуструктурной алюминиевой витражной системы фасадного остекления с заполнением двухкамерными стеклопакетами.
Спортивный комплекс представляет собой арену под куполом овальной формы 70 на 50 м, со вспомогательными помещениями и административной частью.
На первом этаже основной части здания располагается входная группа помещений, включающая входной вестибюль, вестибюль для зрителей и спортсменов, кассы, фойе, гардеробы, санитарные узлы для посетителей и необходимые подсобные и административные помещения, буфеты и рестораны.
На втором этаже расположены вестибюли зрительного зала, двухсветное помещение арены, помещения для учебно-тренировочных занятий.
Арена оборудована стационарными трибунами на 1000 зрителей.
Николай Галота, директор по продажам фабрики театральных кресел «Еврозал»:
– Фабрика театральных кресел «Еврозал» – это современное производство общественной мебели, занимающее главные позиции на рынке театральных кресел России.
По заказу Академии боевых искусств и компании M-1 Global фабрикой была изготовлена и установлена тысяча кресел для зрителей «М-1 Арены».
Пожеланием заказчика была схожесть кресел с креслами, установленными на Второй сцене Мариинского театра.
Техническое оснащение производства и опыт позволяют нам изготовлять мебель любой сложности и наивысшего качества.
Фабрикой «Еврозал» были произведены кресла, максимально удовлетворяющие пожеланиям заказчика, аналогичные установленным в Мариинском театре, но адаптированные к функциональным особенностям «М-1 Арены». Кресла отвечают всем современным требованиям и подходят для проведения мероприятий любого уровня.
Фабрика театральных кресел «Еврозал» – первый отечественный производитель театральной и киноконцертной мебели европейского уровня, известный как на территории России, так и за ее пределами.