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 SHINGLAS расширяет палитру
В преддверии старта строительного сезона компания ТЕХНОНИКОЛЬ обновила цветовые коллекции многослойной и однослойной черепицы. В палитре появилось пять новых цветов, созданных с учетом современных трендов на популярность природных оттенков.
В коллекции «Фокстрот» однослойной черепицы серии «Ультра» появился новый цвет «Ольха». Темно-серый оттенок с глубокой тенью объединяет традиции и современность. Ольха с древних времен считается символом стабильности, она хранит и оберегает домашний очаг. А серый вот уже несколько лет возглавляет ТОП самых популярных цветов.
В коллекции многослойной черепицы «Ранчо» добавилось сразу 4 новых цвета: «Медь», «Сиена», «Серебро», «Охра».
Черепица в цвете «Сиена» выполнена в теплом коричневом оттенке с добавлением белых гранул, благодаря чему удалось добиться эффекта контрастных теней. В цвете «Серебро» акцент сделан на холодный серый оттенок и игру света и теней гранул контрастных цветов — белого и черного. Черепица в цвете «Охра», как солнечный осенний день, наполнена уютом теплых желтых оттенков охры в сочетании с благородным серым цветом и обволакивающими мягкими тенями. Поклонникам насыщенных цветов по вкусу придется новый цвет «Медь», созданный на основе насыщенных оттенков красной меди, контрастирующих с чёрной тенью и серыми акцентами.
«Востребованность многослойной черепицы возрастает с каждым годом, что обусловлено сочетанием эстетической привлекательности и долговечности данного материала. Если раньше коллекция «Ранчо» отличалась сдержанной колористикой, то с ростом популярности было принято решение о расширении ее цветовой палитры, — комментирует Ольга Рузиева, директор по качеству завода «Шинглас» в Рязани. — Мы поддержали тренд, сложившийся в последние годы на рынке скатной кровли, на популярность природных оттенков коричневой и серой гаммы, позволяющей органично вписывать объекты в окружающий ландшафт».
Расширение палитры всегда сопряжено не только с изучением покупательского спроса, но и с большой работой по подбору гранулометрии защитной посыпки, изучению ее способности не только выполнять декоративную функцию, но и обеспечивать качественное сцепление с битумным вяжущим. Каждая новинка, которую мы выпускаем, должна не только радовать глаз, но и удовлетворять требованиям к долговечности, отражающей способности УФ-излучения и цветостойкости.
«Обновляя цветовую палитру, мы не только добавили новые цвета, но и провели изыскания, улучшили состав основного гидроизоляционного слоя — битумного вяжущего. За счет этих мероприятий удалось увеличить гарантийный срок эксплуатации черепицы коллекции «Ранчо» до 35 лет», — добавила Ольга Рузиева.
Исследование ТЕХНОНИКОЛЬ: в 17% квартир при ремонте устанавливают звукоизоляцию
Реальный спрос на потребительские товары в 2022 году упал на 3,4%. Однако потребители не спешат отказываться от обустройства жилья и создания акустического комфорта. Сократить расходы на ремонт готовы только 15% из них. Специалисты направления «Минеральная изоляция» ТЕХНОНИКОЛЬ провели исследование и выяснили, как изменились предпочтения покупателей звукоизоляции во втором полугодии 2022. На чем экономят жители городских квартир, а чем жертвовать не хотят, читайте в новом исследовании компании.*
Согласно данным опроса ТЕХНОНИКОЛЬ, во второй половине 2022 года потребители стали больше экономить и сокращать все текущие расходы. Однако бюджетов на ремонт это коснулось в меньшей степени. Так, снизили траты на походы в кафе и рестораны 59% опрошенных, на путешествия – 52,3%, на такси и каршеринг – 44,4% и даже на алкоголе начали экономить 39,3% респондентов. При этом затраты на ремонт и обустройство жилья уменьшило всего 15,1% участников опроса.
Основным способом экономии на ремонте называют самостоятельное проведение работ, без привлечения профессиональных мастеров. Например, звукоизоляцию устанавливали собственными силами 55,5% опрошенных. Еще одна возможность сократить расходы – более тщательное планирование. Однако это не всем помогает – половина аудитории призналась, что в итоге превысила изначальный бюджет.
В процессе ремонта наиболее популярными среди черновых работ являются проводка электричества (59%), возведение и выравнивание стен и перегородок (57%). А среди чистовых – поклейка обоев (69%), монтаж розеток и выключателей (67%), а также дверей и плинтусов (57%). Звукоизоляцию устанавливают в 17% ремонтируемых квартир.
При этом наибольший интерес к вопросам защиты от шума проявляют женщины и мужчины до 35 лет. Эта же аудитория реже готова самостоятельно монтировать звукоизоляцию и склонна привлекать профессионалов.
«Результаты исследования продемонстрировали в целом позитивную картину. Несмотря на общее снижение покупательной способности населения и вполне понятное стремление сокращать как ежедневные расходы, так и крупные траты, в приоритете у людей – комфортные условия для жизни. В частности, все больше внимания уделяется акустическому комфорту. Поэтому потребление звукоизоляционных материалов продолжает расти. Даже среди той аудитории, которая предпочитает экономить на ремонте, мы видим не отказ от его проведения и не экономию на качестве материалов, а уменьшение затрат на привлечение профессионалов и готовность работать самостоятельно. Это говорит о том, что создание спокойного, уютного, теплого и безопасного жилья остается одной из важнейших потребностей», – прокомментировала Елена Кузнецова, директор по маркетингу направления «Минеральная изоляция», ТЕХНОНИКОЛЬ.
* В опросе принимали участие мужчины и женщины в возрасте 28–55 лет, проживающие в собственной квартире или доме, делавшие ремонт за последний год или планирующие его сделать в ближайшие 6 месяцев.