Солнечные батареи


31.10.2023 10:58

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:

  1. 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.
  2. Абсорбер. Это специально изготовленный из кремния слой, обладающий способностью поглощать солнечный свет с последующей передачей на фотовольтаическую ячейку для преобразования его в электричество.
  3. Покрытие. Оно необходимо для того, чтобы защищать фотовольтаические ячейки от влияния непогоды и механических повреждений.
  4. Стекло. Кроме защитной функции оно выполняет еще роль изоляции для сохранения внутри ячейки тепла.
  5. Контактные площадки. С помощью таких металлических элементов обеспечивается связь между фотовольтаические ячейками и проводами.
  6. Провода. Формируют связь между всеми элементами солнечной батареи.
  7. Инвертор. Проводит изменение постоянного напряжения в переменную величину. Это требуется для того, чтобы обеспечить питание электрических приборов.
  8. Аккумулятор. Является емкостью, где хранится избыток вырабатываемой энергии.
  9. 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:

  1. После попадания света на солнечную панель происходит его поглощение кремниевыми ячейками.
  2. Электроны выбиваются из атомов и становятся свободными. Одновременно они вместе с положительно заряженными ионами переходят в возбужденное состояние.
  3. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.
  4. 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.
  5. 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:

  1. Мощность. Это основной показатель солнечной батареи. Он измеряется в ваттах и указывает, сколько электроэнергии производит данная солнечная панель за единицу времени.
  2. Напряжение. Данная величина, измеряемая в вольтах. Она фиксирует разность потенциалов между точками батареи и может равняться 12, 24 или 48 В.
  3. Ток. Здесь говорит о количестве электричества, которое в течение единицы времени протекает через панель.
  4. Эффективность преобразования. Определяется отношением полученной на выходе электрической энергии к количеству поглощенных батареей солнечных лучей. Диапазон может составлять 5-25%.
  5. Размер. В зависимости от типа батареи он может составлять от 1 м² до 6 м².
  6. Вес. Масса солнечных батарей достигает 10-50 кг.
  7. Рабочая температура. Чтобы солнечная панель работала эффективно, данный интервал должен составлять от (-40)° до (+85)°. При увеличении этого параметра отдача панелей может снижаться
  8. 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:

  1. Потребность в электроэнергии. После определения этой величины необходимо добавить еще до 30% на случай потерь.
  2. 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.
  3. Мощность. Это основной параметр, на основании которого выбирается солнечная батарея. Мощности должно быть достаточно, чтобы панель обеспечивала выработку нужного количества электричества для дома.
  4. 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°.
  5. 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:

  1. 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.
  2. Во время очищения панелей от грязи следует использовать только теплую воду и мягкую ткань.
  3. Регулярно следить за качеством работы инвертора, который преобразовывает выработанный постоянный ток в переменную величину.
  4. Периодически вести проверку надежности работы всех систем.
  5. 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:

  1. 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.
  2. Для освещения территорий. Сюда включаются уличные фонари, размещаемые в парках или вдоль улиц.
  3. В автомобилях. Обычно они крепится на крышах транспортных средств, и используются для зарядки аккумуляторов.
  4. Как возобновляемая энергетика. Оборудование устанавливается в ветросолнечных электростанциях и используется как источник энергии.
  5. В системах связи. Небольшого размера панели, встроенные в приборы, используются как источники питания.
  6. 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.
  7. 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:

  1. 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.
  2. 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.
  3. 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.


ИСТОЧНИК ФОТО: ASNinfo

Подписывайтесь на нас:

«Сухие» в росте. Российский рынок строительных смесей, несмотря на общую стагнацию в отрасли, продолжает расти


26.11.2018 14:21

По оценке экспертов, российский рынок строительных смесей, несмотря на общую стагнацию в отрасли, продолжает расти. В частности, обновляется ассортимент выпускаемой продукции.

Рынок сухих строительных смесей (ССС) продолжает демонстрировать положительную динамику. По оценке аналитиков BusinesStat, за 2013–2017 годы он вырос на 58%: с 5,79 млн до 9,15 млн т. Провал произошел только в 2016-м. Он составил 8,2% относительно 2015 года. В текущем году рынок показывает рост. Предполагается, что он увеличится на 8,7%. Также он в плюсе будет и в ближайшие годы, несмотря на не самую лучшую ситуацию в строительной отрасли.

Основная доля ССС, представленных на российском рынке, отмечают эксперты, является продукцией отечественного производства. К таковой они относят и сухие смеси локализованных «дочек» зарубежных компаний, давно работающих в нашей стране. Основным потребителем ССС считаются строительные компании. На них приходится около 70% приобретенной продукции. Треть строительных смесей покупают физические лица. По словам специалистов, в последние годы появился устойчивый тренд использования сухих строительных смесей в отделке фасадов зданий. Зачастую использование фасадных штукатурок оказывается более предпочтительным, так как позволяет решить сразу две задачи – утеплить дом и придать фасаду привлекательный вид.

Технический директор ООО «Зика» (торговая марка Sika) Антон Носов считает, что современный российский рынок сухих строительных смесей достаточно широк и принципиально не отличается от аналогичных рынков развитых стран. Он включает в себя такие сегменты, как монтажные и кладочные смеси, облицовочные (клеи для плитки, камня и т. п.), гидроизоляционные и напольные смеси, ремонтные, штукатурные и шпаклевочные смеси, а также минерально-вяжущие материалы и добавки. «Наибольшим числом разновидностей представлены клеи для плитки. Этот сегмент занимает порядка трети от общего объема рынка ССС, и его ассортимент даже избыточен. Зачастую непросто понять, чем один клей качественно отличается от другого. Это обусловлено длительным отсутствием в нашей стране соответствующей нормативной документации. Первый ГОСТ был введен в действие всего около трех лет назад», – отмечает он.

Эксперт добавляет, что принципиальных изменений за последние годы в технологиях ССС не происходило. Тем не менее, идет постоянное улучшение и обновление ассортимента химических добавок для их производства. Также в России вслед за Европой больше внимания начали уделять экологическим аспектам, что приводит к применению в производстве ССС материалов и технологий, наносящих меньший урон окружающей среде.

О расширении ассортимента продукции ССС за счет развития строительной химии говорят и другие игроки рынка. Новые продукты становятся все более ориентированы на определенного потребителя.

Однако есть и более сдержанные оценки. Как считают специалисты Корпорации «КРЕПС», в 2018 году темпы роста замедлились, и, скорее всего, эта ситуация продлится до 2022 года. «Отдельно можно смотреть на ситуацию по регионам: например, в Петербурге и Ленобласти идет активное строительство и есть высокий спрос на ССС, а есть регионы, где очень низкие темпы строительства, но высокая конкуренция. В целом ситуация по сравнению с 2017 годом принципиально не изменилась», – говорит главный технолог Корпорации «КРЕПС» Дмитрий Леонов.

По его мнению, принципиально не меняется и технология: «Да, на рынок выходят новинки, но с технологической точки зрения – это «хорошо забытое старое», а не принципиально новый продукт. Лидерами рынка являются производители химических добавок. Если разрабатывается действительно новая добавка – то и продукт можно создать принципиально новый. Например, когда-то  новые химические добавки позволили создать такой продукт, как самовыравнивающийся пол. Сейчас новых добавок нет. Продукты регулярно дорабатываются, улучшаются, но не создаются новые».

При этом сухие строительные смеси пока остаются одними из самых подделываемых строительных материалов. По оценке экспертов, контрафакт в сегменте ССС достигает 20%. Реализуется он, как правило, на рынках, а также через сомнительные торговые базы. Особо значимо выросла доля подделок продукции под известные бренды.

Эксперт компании «Формула М2» Константин Ганов отмечает, что очень часто сырье для ССС контрафакт­ники приобретают у легальных производителей. «К примеру, известная компания с мировым именем, добывающая гипс в Новомосковске и тут же перерабатываю­щая его в ССС и гипсокартон, осваивает далеко не весь объем добычи. Работая в рамках действующего антимонопольного законодательства, она обязана продавать добытый гипс по фиксированной цене. Покупают его активно. При этом никто не спрашивает у таких покупателей документов, не интересуется, что из этого гипса планируют делать», – добавляет он.

По мнению Константина Ганова, действующих норм и мер государственного контроля вполне достаточно. Уважающие себя торговые сети никогда не сотрудничают с поставщиками подделок, так что в этой сфере действует своеобразный самоконтроль. Дело за компаниями-производителями, которые должны информировать о своем продукте (и мерах его защиты) и помогать силовикам выявлять фальсификаторов.

Стоит отметить, что с 27 декабря 2018 года вступают в силу законодательные новшества, в части обязательного подтверждения соответствия строительных сухих смесей и растворов в форме декларирования соответствия. Начиная с этой даты для производителей и продавцов данных строительных материалов будут действовать штрафные санкции за недостоверное декларирование соответствия продукции и нарушение порядка ее реализации и маркировки. Проверку компаний на предмет исполнения новых требований будут проводить представители Росстандарта, Управления Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, работники прокуратуры и т. д.

Мнение

Александр Васильев, коммерческий директор ООО «Вектор»:

– Сухие смеси используются почти на каждом этапе ремонтно-строительных работ. В зависимости от назначения они могут иметь несколько разный состав. Специалистами нашей компании разработаны уникальные сухие строительные смеси самого разного назначения под брендом Hard bridge. Их можно использовать при строительстве и ремонте транспортных сооружений, железобетонных, каменных, кирпичных конструкций. Все наши смеси соответствуют утвержденным техническим условиям и имеют сертификаты соответствия. Постоянное совершенствование технологии производства позволяет нам улучшать продукцию, делая ее более практичной, функциональной и надежной. При этом под запросы клиента можем подобрать идеальную рецептуру сухой строительной смеси, необходимой ему в работе, и сделать строительство или ремонт более качественным.


АВТОР: Виктор Краснов
ИСТОЧНИК ФОТО: Никита Крючков

Подписывайтесь на нас:

В тепле и комфорте. Энергосберегающее остекление будет активно использоваться и в сегменте масс-маркета


20.11.2018 15:19

Энергосберегающее остекление задействуется в большинстве проектов застройщиков комфорт- и бизнес-класса. Ожидается, что в ближайшее время оно будет активно использоваться и в сегменте масс-маркета из-за новых требований к энергоэффективности зданий.


По оценке экспертов, на окна в многоквартирных жилых домах приходится до 40% потери тепла. Оно уходит как через сами стекла, так и через его краевые зоны. Максимально сохранить тепло помогают модифицированные стеклопакеты с повышенными характеристиками по энергосбережению.

Технология производства энергосберегающих окон почти не отличается от обычной, но на финальной стадии выпуска продукции на стекло наносится специальное низкоэмиссионное покрытие из оксидов металлов. Оно бывает «твердым» (К-стекло) и «мягким» (I-стекло). Благодаря этому покрытию через стекло замедляется теплопередача. В зимний период такой невидимый барьер помогает не выпускать из помещения теплый воздух, а летом – не впускать его. Считается, что однокамерное энергосберегающее стекло обладает лучшими качествами по сохранению тепла, чем обычный двухкамерный стеклопакет. Стоимость энергосберегающих окон в среднем выше обычных пластиковых на 20–30%. Выпуском их занимаются почти все крупные производители ПВХ профилей страны.

Зимой и летом

По словам руководителя технического центра стратегического направления «Строительство» компании REHAU по Восточной Европе Антона Карявкина, они как производители профиля выделяют несколько тенденций, которые преобладают в выборе оконных систем для энергоэффективного остекления. «Прежде всего, заказчиков интересует цена. Она не имеет такого определяющего значения, как в далеком от идей энергосбережения эконом-сегменте, но сказать, что авторы энергоэффективных строительных проектов не смотрят на смету, нельзя. Во-вторых, приоритет отдается решениям, имеющим опыт успешного использования в климатических условиях нашей страны. В-третьих, разработка должна вписываться в привычную модель эксплуатации. Другими словами, от нее требуется быть максимальной похожей на знакомые нам ПВХ-конструкции – как в плане функцио­нала, так и с точки зрения эстетических свойств и простоты обслуживания, только с улучшенными показателями энергетической эффективности», – говорит эксперт.

Руководитель Группы компаний ИВАПЕР Светлана Иванова при этом отмечает, что для многих регионов России характерны климатические условия с резкими перепадами температур летом и зимой, поэтому энергоэффективное остекление сохраняет тепло зимой и экономит расходы на кондиционирование летом: «Здесь все более популярными становятся окна с так называемым мультифункциональным остеклением, которое отлично справляется с этими задачами. Если говорить о профильных системах, задача которых обеспечивать не только тепло, но также надежность и красоту окна, то оптимальным современным решением является пятикамерный профиль шириной 70 мм. Надо отметить, что именно этот профиль популярен у ведущих застройщиков Петербурга».

Премиальный пакет

В настоящее время в Северной столице и в других российских городах энерго­сберегающее остекление задействуется в большей степени в проектах жилья комфорт- и бизнес-класса, апартаментов. Как отмечает коммерческий директор ГК Docklands development Екатерина Запорожченко, покупатели недвижимости в бизнес- и премиум-сегменте более трепетно относятся к качеству материалов и инженерных систем в целом: «Именно в этом классе чаще встречаются увеличенные оконные проемы. Большие окна – это красиво, но чем больше площадь остекления, тем больше поверхность теплообмена – перегрева в теплое время и потери тепла зимой. Холод от окна – это не только дискомфорт и перепад температур в квартире, но и дополнительные расходы на обогрев».

«Мы строим здания по немецкой технологии пассивных домов, которая позволяет сократить расход энергопотребления и создать внутри помещений комфортную температуру. Вся оболочка таких зданий должна быть герметичной, поэтому к оконным системам предъявляется ряд требований – это тройное остекление с низкоэмиссионным покрытием, камеры, заполненные инертным газом, оконный профиль с теплоизолирующими вставками. Особенность установки таких окон – крепление рамы не в оконный проем, а к несущим конструкциям здания на стальных кронштейнах в зоне утеплителя с последующей проклейкой гидро- и пароизоляционными мембранами», – рассказывает Екатерина Запорожченко.

Руководитель Консалтингового центра «Петербургская Недвижимость» Ольга Трошева сообщила «Строительному Еженедельнику», что в некоторых своих жилых комплексах Setl City применяет современное инновационное остекление. В частности, оно задействовано в ЖК бизнес-класса «Палацио» на Васильевском острове, ЖК высокого комфорт-класса «Философия на Московской» у одноименной станции метро и «Облака на Лесной» в Выборгском районе. «Этой осенью вышли в продажу новые проекты высокого комфорт-класса, в которых также будут установлены энергоэффективные стекла: ЖК «ArtLine в Приморском», «Стрижи в Невском» и «Pulse на набережной». Задействованное остекление позволяет защитить рабочую зону в комнате от бликов и ультрафиолетового излучения, предотвращает перегрев квартиры в летнее время и сохраняет тепло зимой», – отмечает она.

Энергосбережение для всех

Между тем, в ближайшее время энергосберегающее остекление, считают эксперты, будет активно применяться и в сегменте масс-маркета. Причина – новые законодательные требования к энергоэффективности зданий. Они предписывают поэтапное сокращение энергопотребления в объектах, вводимых в эксплуатацию. Использовать данные стеклопакеты будут вынуждены многие застройщики, но себестоимость строительства, вероятнее всего, значительно не вырастет.

Заместитель директора по строительству ГК «Пионер» (Санкт-Петер­бург) Владимир Тихонович полагает, что внедрение в проект любого технологического усовершенствования – это всегда вопрос баланса между себестоимостью и той ценой, которую потребитель готов платить за конечный продукт. «Сегодня, если просчитывать затраты на эксплуатацию, то сроки окупаемости таких усовершенствований могут исчисляться многими десятками лет, что не всегда является достаточным аргументом с точки зрения покупателя. В результате улучшения потребительских качеств квартир за счет внедрения энергоэффективных решений оказываются гораздо важнее экономии расходов на ресурсы, которую они обеспечивают».

Директор по строительству компании «ПСБ ЖилСтрой» (ГК «БФА-Девелопмент») Дмитрий Михайлов отмечает, что энергосберегающие окна, как и обычные ПВХ, требуют правильного монтажа. В частности, он не должен проводиться в неподходящих температурных условиях. Также важно обращать внимание на примыкающие к стеклопакету стены. «Не спасет даже великолепный производитель при неправильно выполненной конструкции стен, что приведет к замечаниям. По моему мнению, рассматривать энергоэффективность окон без учета проектных решений по конструкции стен нет смысла», – подчеркивает он.

Мнение

Светлана Иванова, руководитель Группы компаний ИВАПЕР:

– Очень интересное решение, популярное в Европе, но, к сожалению, не у нас – встроенные рольставни. Рольставни в этом случае выполняют не столько антивандальную, сколько дополнительную энергосберегающую функцию. Короб встраи­вается в оконный проем, сохраняя фасад в том виде, в котором его задумал архитектор. Но архитектор должен его и запроектировать своевременно. Практически все современные многоквартирные дома в Германии оснащены встроенными рольставнями.


АВТОР: Виктор Краснов
ИСТОЧНИК ФОТО: asninfo.ru

Подписывайтесь на нас: