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.
Правильный дом – это каменный дом
Малоэтажное загородное домостроение в последнее время активно развивается. Дома строят как для постоянного, так и для сезонного проживания. Но в итоге человеку важно одно – получить максимально комфортное жилье. А правильный дом, в котором жить тепло и удобно, – это каменный дом.
В компании «ЛСР. Стеновые» – «дочке» одного из лидеров российского строительного рынка, «Группы ЛСР» – об этом правиле знают по собственному опыту. Компания является одним из крупнейших отечественных производителей стройматериалов, и за ее продукцию голосуют рублем чаще всего. Особенной популярностью у покупателей пользуются лицевой и рядовой кирпич, а также клинкер – фасадный и тротуарный (о нем подробнее читайте статью «Российский клинкер: эпоха возрождения», «Строительный Еженедельник, № 8, 2019»).
Надежная основа
Собственников будущего жилья и строителей, которые будут его возводить, беспокоит главный вопрос: как выбрать экономичный, но качественный современный материал, который обеспечит теплоизоляцию, экологичность и долговечность здания? Судя по наметившемуся тренду на рост использования газобетона для этих нужд (около 50% от всего малоэтажного строительства), принципиальный выбор потребителями уже сделан. И хозяева, и девелоперы коттеджных поселков все больше ориентируются на газобетон как основу будущего дома.
«Из какого материала должны быть возведены стены, чтобы дом получился прочным, теплым и красивым? Определенно, из каменных стеновых материалов. Особо широкое распространение на рынке получил именно газобетон. Его используют для строительства наружных стен, так как он обладает высокими теплозащитными свойствами», – подчеркивает коммерческий директор компании «ЛСР. Стеновые» Алексей Онищенко.
Чем же так хороши газобетонные блоки?
- Они удобны в использовании и легко поддаются обработке.
- Отличаются высокой прочностью.
- Низкий вес блоков и их геометрические характеристики снижают сроки строительства в сравнении с другими материалами.
- Огнестойкость.
- Обладают прекрасной шумозащитой и теплоизоляцией.
- Благодаря структуре газобетона воздух свободно проникает снаружи, в результате чего создается комфортный микроклимат в доме.
- Широкий ассортимент типоразмеров дает возможность строительства зданий любых форм.
- Небольшая цена в сравнении с подавляющим большинством стеновых материалов.
- Высокая морозостойкость. Можно считать, что газобетон является рекордсменом среди материалов, применяемых для строительства малоэтажных зданий. Об том говорит его способность без ущерба выдерживать 100 циклов замораживаний и оттаиваний при полном насыщении водой.
- Практически идеальная конфигурация газобетонных блоков (допускается отклонение до 1 мм) позволяет использовать тонкошовную кладку с применением специального клеевого раствора, что дает возможность экономить при строительстве.
«Решая, из какого материала лучше строить дом, выбирайте материал, обладающий высокой надежностью и хорошими теплоизоляционными свойствами. Газобетон соответствует всем этим критериям», – замечает Алексей Онищенко.
Все познается в сравнении
Чтобы оценить преимущества газобетона, давайте сравним его с деревянным брусом, одним из наиболее популярных строительных материалов.
Особенно среди своих «собратьев» выделяется газобетон марки ЛСР (AEROC) D400:
- Возможность строительства трех полных этажей из газобетона.
- Полностью негорючий материал. Огнестойкость конструкций до REI 240.
- Обладает достаточной паропроницаемостью, так называемой способностью «дышать».
- Морозостойкость не менее F100. Позволяет возводить здания сроком службы более 100 лет.
- Высокая звукоизоляция воздушного шума – не менее 47 дБ.
Легкость – в тренде
Чем тяжелее дом, тем дороже обходится ему фундамент, а качество обеспечить в таком случае еще сложнее. Особенно если строительство ведется на сложных грунтах – например, с низкой несущей способностью. В этом случае именно стены являются значительной составляющей в общем весе всего дома и, как следствие, в итоговой нагрузке на фундамент.
Выбрав наиболее легкий стеновой материал, можно значительно снизить нагрузку. И снова сравним брус и газобетон:
Дома из газобетона ЛСР (AEROC) марки D400 являются одними из самых легких – плотность этого материала практически в два раза ниже, чем у бруса при одинаковой влажности.
Еще один важный нюанс, который влияет на легкость конструкции, – это газобетонные перекрытия. Именно они в сочетании с газобетонными стенами дают будущему дому бюджетный, а главное, легкий фундамент и цоколь.
Перекрытия из газобетона марки Marco-ЛСР (AEROC) могут применяться в помещениях любой формы и вдобавок к легкости и доступности обладают таким немаловажным преимуществом, как хороший акустический комфорт.
Сокращение затрат при использовании перекрытий достигается за счет:
- снижения расхода бетона на 25–30% в сравнении с монолитным перекрытием;
- исключения из технологического процесса использования дорогостоящих элементов съемной опалубки и вспомогательных материалов;
- меньшей стоимости работ, благодаря меньшему времени их проведения;
- сокращения числа используемых технологических опор;
- проведения монтажных работ без применения грузоподъемных механизмов;
- исключения стяжки для выравнивания основания пола;
- снижения объема арматурных и подготовительных работ на строительной площадке;
- оптимизации конструкций здания, благодаря использованию перекрытий с разной несущей способностью и толщиной;
- снижения затрат на доставку элементов перекрытия на строительную площадку.
Экономия на всех этапах
Будущий дом должен быть не только теплым и комфортным для жизни, но и экономичным в процессе строительства и эксплуатации. Важно учитывать тот факт, что цена стенового материала не особо влияет на итоговую стоимость строительства. Гораздо больше средств «съедают» фундамент и отделка. Дом же из газобетона может обойтись и без внешней отделки. Это еще один неоспоримый плюс материала.
Но главное – это экономия в процессе эксплуатации. Например, дерево имеет свойство либо расширяться от влажности, либо усыхать. В результате в конструкции образуются продуваемые места. Все это ведет к потере тепла в доме и росту затрат на его обслуживание. Ничего подобного с домами из газобетона не происходит: в них тепло зимой и прохладно летом. За подобные теплоизоляционные свойства отвечают пузырьки воздуха, образующиеся в материале, которые берегут тепло. Стены из газобетона в 40 см дают примерно такой же эффект теплоизоляции, как кирпичные стены толщиной не менее 70 см. Экономия на отоплении может достигать 40%.
«Благодаря низкой теплопроводности газобетона существенно увеличивается энергоэффективность дома. Газобетонные блоки имеют почти идеальную геометрическую форму, поэтому швы кладки получаются очень тонкими, что позволяет экономить клей, а также улучшает теплоизоляцию и делает стены дома прочнее. Газобетон можно обрабатывать обычным ручным инструментом. Из него вырезают нестандартные элементы всевозможных размеров. Работать с газобетоном настолько просто, что с этим справится любой частный строитель, не говоря уже о профессионале», – уверен Алексей Онищенко.
В чем секрет?
Для производства газобетонных блоков используется безопасное сырье, основными компонентами которого являются кварцевый песок и цемент. А «волшебные пузырьки» образуют обычная известь и алюминий.
Основные сырьевые материалы (песок, цемент, известь) дозируют, перемешивают, а затем добавляют в очень малых количествах алюминиевый порошок. После формования и нарезки основного массива с помощью струн – начинается процесс автоклавного твердения. Таким образом, мы получаем прочный, экологически чистый, минерализованный и теплый стеновой материал.
Для выпуска качественной продукции нужны современные высокотехнологичные и высокопроизводительные (что обеспечивает сравнительно невысокую стоимость) производственные линии. Именно такие установлены на Сертоловском газобетонном заводе «Группы ЛСР».
Качество строительных материалов сложно оценить «на глаз». Прочность, теплопроводность и прочие характеристики можно проверить только на специальном оборудовании в лабораторных условиях. У Сертоловского газобетонного завода, производящего газобетон ЛСР (AEROC), такая лаборатория есть. Квалифицированные специалисты проводят всевозможные обследования и испытания. Помимо этого, продукция, выпускаемая на Сертоловском газобетонном заводе, получила аттестат аккредитации Центра испытаний строительных материалов и изделий – сертификат соответствия качества ГОСТ Р.
О популярности газобетона говорят цифры. Сегодня доля новых домов с использованием этого материала на рынке малоэтажного строительства близка к 50%. Заслуженным лидером продаж газобетон является и в Центрах строительных материалов «Группы ЛСР». При этом любой желающий может лично убедиться в его качестве на регулярных мастер-классах по работе с материалами производства «Группы ЛСР». Приглашаем всех оценить преимущество газобетона:
пр. Кима, 19
ул. Репищева, 10
пр. Народного Ополчения, 10
+7 (812) 334-87-87
Ежедневно: 09:00–20:00.
Интернет-магазин строительных материалов «Группы ЛСР»: sm.lsr.ru
Ответственность и качество
Строительный контроль, согласно действующей нормативной базе, осуществляется по большей части подрядчиками. Его эффективность в таком виде (как и ответственность осуществляющих эти функции организаций) зачастую вызывает нарекания в профессиональной среде.
Из чего строим?
Функции контроля качества и условий складирования строительных материалов, их лабораторные испытания, а также проверка их соответствия проектной документации сейчас полностью возложены на подрядчика. Специалисты считают, что указанные меры являются недостаточными для обеспечения объектов строительства материалами и оборудованием надлежащего качества. «Существующее законодательство на руку бракоделам, а не безопасному строительству», – убежден генеральный директор компании «ГЛЭСК» Сергей Салтыков. «Я уверен, что весь объем строительного контроля и испытаний должен осуществляться организациями, аккредитованными в национальной системе, регулярно проверяемыми на соответствие, как по кадровому, так и по материально-техническому оснащению», – считает он.
«Нередки случаи, когда недобросовестный подрядчик на стадии строительно-монтажных работ в ущерб безопасности и качеству стройки меняет решения, заложенные в проекте и прошедшие экспертизу, на более дешевые, порой даже контрафактные», – отмечает вице-президент НП «Объединение производителей строительных материалов» Алексей Агафонов. По его мнению, подобное происходит как на коммерческих стройках, так и на бюджетных. «С этим необходимо системно и комплексно бороться, в первую очередь на объектах госзаказа», – считает Алексей Агафонов. С ним соглашается Сергей Салтыков, настаивая на том, что «организация, осуществляющая строительный контроль и испытания материалов, не должна быть аффилирована со строителями».
Безответственность на практике
Очевидно, что ввиду высокой значимости строительного контроля к подобным работам должно быть привлечено особое внимание. Но на практике это далеко не всегда так. «В рамках судебных экспертиз, проводимых мной, я часто сталкиваюсь с исполнительной документацией, подписанной представителями сторон, по работам, выполненным некачественно или не выполненным вовсе», – сетует Сергей Салтыков. Начальник отдела правового и методического обеспечения административного производства Госстройнадзора Санкт-Петербурга Олег Тимощук считает, что порядок проведения строительного контроля и ответственность за ненадлежащее качество законодательством установлены. «В случае выявления после ввода объекта дефектов, которые могли стать причиной аварийной ситуации, специалисты стройконтроля могут быть привлечены к ответственности, вплоть до уголовной», – утверждает Олег Тимощук. Но правоприменение таково, что привлечь к административной или финансовой ответственности недобросовестных участников рынка оказывается затруднительно. «Если для подрядной организации подложная исполнительная документация является достаточным фактом для уголовного преследования, то доказать преступный умысел со стороны технадзора на практике невозможно», – делится опытом Сергей Салтыков.
Где резервы?
По мнению заместителя председателя Комитета государственного строительного надзора и государственной экспертизы Ленинградской области Алексея Абузова, улучшение качества строительного контроля может быть реализовано за счет повышения квалификации специалистов. «Стоит рассмотреть критерии уровня квалификации данных специалистов, а именно – определенный стаж работы, уровень и периодичность повышения квалификации и т. д.», – считает Алексей Абузов. «Законодательство предъявляет к специалистам строительного контроля довольно высокие требования: к образованию, к опыту работы», – считает Олег Тимощук. Действительно, наделенные правом осуществления строительного контроля инженеры должны в обязательном порядке быть зарегистрированы в Национальном реестре специалистов в области строительства. «Госстройнадзор при проведении проверочных мероприятий и при выдаче разрешения на ввод объекта в эксплуатацию проверяет наличие реестрового номера», – отмечает Олег Тимощук. Но Сергей Салтыков считает, что для системного повышения качества строительства этого недостаточно. «Необходимо законодательное привлечение организаций и лиц, осуществляющих строительный контроль, как минимум, к солидарной финансовой ответственности за дефекты, допущенные на строительной площадке», – считает он.