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.
ТЕХНОНИКОЛЬ начала выпуск новой минераловатной продукции для кровли
Компания ТЕХНОНИКОЛЬ начала производство новой клиновидной изоляции и галтелей из каменной ваты для систем плоских кровель.
За счет измененной геометрии и большего угла наклона клиновидная изоляция позволит эффективнее удалять воду с крыши. Новая галтель обладает повышенной прочностью, что улучшает эксплуатационные характеристики кровли. Материалы применяются в профессиональном строительстве.
Новая клиновидная изоляция из каменной ваты предназначена для установки в системах неэксплуатируемых плоских кровель. В набор входят элементы для создания уклонов и контруклонов с увеличенным углом наклона – до 2,1 % и 4,2 % соответственно, а также доборная плита толщиной 50 мм. Их использование повысит уклон в ендове на 18 % (при соотношении сторон ромба 1:3). Скорость отвода воды вырастет на 23 %. Это снизит риск появления застойных зон, а значит, предотвратит разрушение кровельного покрытия и протечки, что в итоге продлит срок эксплуатации конструкции.
В линейке представлены материалы как для нижнего теплоизоляционного слоя, так и для верхнего. Клины для нижнего слоя имеют прочность на сжатие при 10 % деформации не менее 45 кПа, для верхнего – не менее 65 кПа.
Новая клиновидная изоляция предназначена для применения в промышленном и гражданском строительстве. В планах компании – выпуск аналогичной системы специально для частного домостроения.
Клины из каменной ваты применяют для устройства и увеличения уклона на кровле или изменения направления водостока, создания разуклонки в ендове к водоприемным воронкам, разжелобка у вентиляционных шахт и зенитных фонарей, а также дополнительного уклона для отведения воды от парапета (контруклона).
Кроме того, ТЕХНОНИКОЛЬ приступила к производству галтелей с высокой прочностью (прочность на сжатие при 10% деформации не менее 60 кПа). Они соответствуют требованиям СП 17.13330.2017 «Кровли», предъявляемым к верхнему теплоизоляционному слою из каменной ваты, и используются в системах плоских кровель в качестве основания под гидроизоляционный материал при переходе от горизонтальной поверхности кровли к вертикальной части парапета.
Производство новой продукции уже началось на заводах каменной ваты компании в России, поставки материалов ведутся по всей стране.
«Клиновидную изоляцию размещают как между основными слоями утеплителя, так и над ними, под гидроизоляцией. Поэтому мы предлагаем сразу два решения с увеличенным уклоном – для нижнего слоя и для верхнего, с повышенной прочностью. Их установка не только поможет правильно организовать удаление воды с крыши, но и даст ряд дополнительных преимуществ. Готовый набор клинов упрощает создание уклонообразующего слоя. При его монтаже нет «мокрых» процессов, поэтому его можно проводить в любое время года. Наличие готовых элементов сокращает трудозатраты и время работ. Кроме того, каменная вата обеспечивает дополнительную теплозащиту, а также обладает небольшим весом, что снижает нагрузку на конструкцию», – отметил Василий Аксенов, руководитель техподдержки направления «Минеральная изоляция» компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Лаборатория РОСТерм — гарантия качества и надежности полимерных труб
В настоящее время РОСТерм является крупнейшим заводом в Санкт-Петербурге и Ленинградской области по переработке полимеров: производству труб, фитингов для водоснабжения и отопления, а также систем для прокладки кабеля.
Производство РОСТерм известно на рынке как уникальное современное производство, выпускающее аксиальную систему PE-Xа (трубы PE-Xa и фитинги PPSU/PVDF) на одной площадке.
Основываясь на опыте лучших мировых практик, компания РОСТерм опирается на четыре основных аспекта:
- Производство. Собственные производственные площадки обеспечивают беспрерывные поставки оборудования даже в сложных экономических условиях.
- Качество. Изо дня в день компания постоянно задается вопросом «Что мы можем сделать для улучшения своей продукции?»
- Соответствие нормативной документации. Вся продукция соответствует обязательным на территории РФ нормативным документам.
- Контроль. Надежная система менеджмента качества способна отследить несоответствие на любом этапе жизненного цикла продукции.
Именно благодаря этим основным принципам мы получаем продукцию высочайшего качества, которая является визитной карточкой компании РОСТерм.
Гордость производства - наличие собственной лаборатории, оснащенной новейшим и уникальным оборудованием.
Аккредитованная лаборатория РОСТерм обеспечивает непрерывный контроль соответствия продукции заданным параметрам и требованиям ГОСТов при приеме сырья и комплектующих, в процессе производства, в ходе научно-исследовательских разработок, во время приемо-сдаточных испытаний.
Образцы материалов испытывают на растяжение и изгиб, кипятят в агрессивной химической среде, искусственно состаривают в гидротанке — все это для того, чтобы убедиться в качестве изделий и гарантировать им не менее 25 лет надежной эксплуатации. Трубы из термопластов, такие как PE-Xа и PP-R, широко используются в различных отраслях строительства благодаря высокой коррозионной стойкости и легкому весу. Однако важно проверить устойчивость этих труб к внутреннему давлению, прежде чем они будут введены в эксплуатацию, чтобы обеспечить их надежность и безопасность.
Тест по определению степени сшивки труб из сшитого полиэтилена также значимый момент в деятельности лаборатории ввиду того, что этот параметр является важнейшим свойством полиэтиленовых труб, так как влияет на их прочность, долговечность и устойчивость к температурным перепадам
Современное автоматизированное оборудование лаборатории РОСТерм дает возможность определить точную геометрию трубы, степень сшивки полимерного материала, содержание летучих веществ, стойкость соединений под воздействием температуры и давления и другие характеристики в строгом соответствии с ГОСТами.
Лаборатория РОСТерм — одна из немногих в стране, где есть оборудование для ДСК, или дифференциальной сканирующей калориметрии. Этот метод определяет «отпечаток пальца» любого полимера.
Пластики разного качества обладают рядом настолько схожих характеристик, что выявить различия между ними без ДСК невозможно. А лаборатории РОСТерм можно в течение получаса не только определить все компоненты состава сырья и сравнить с данными сертификата, но и выяснить, смешал ли поставщик разные партии или добавил в него вторичку. Только после этого сырье отправляется в производство. Аккредитация позволяет проводить большинство тестов, в том числе с помощью ДСК, готовой продукции для сторонних производителей.
Можно утверждать, что качество производимых труб РOCTерм: PE-Xa /PP-R, фитингов PPSU, PVDF, PP-R и систем для прокладки кабеля соответствует всем стандартам, в том числе европейским. Компания с гордостью наблюдает применение труб на домах бизнес-класса и выше. Сейчас предоставляется срок гарантии больше, чем ранее в аналогах из недружественных стран. Тем самым дополнительно подтверждается уверенность в качестве производимого продукта.