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.
Лицом к фасаду
Многие российские производители фасадных материалов перестраивают логистику закупок иностранного оборудования и сырья, чтобы сохранять свои позиции и наращивать объемы продаж.
Антироссийские санкции в той или иной мере затронули всю отечественную производственную отрасль, в том числе и сегмент фасадных материалов. В большинстве своем данная продукция выпускается на зарубежном оборудовании или же с применением импортного сырья и других составляющих. В настоящее время многие игроки рынка уже перестроили свою работу с иностранными партнерами, чтобы продолжать производство и продажу своих фасадных материалов.
Выход есть
По словам генерального директора ГК «Сардис» Степана Рощупкина, несмотря на то, что сейчас повсеместно идет разрушение старых экономических связей и логистических цепочек, наработанные крепкие партнерские взаимоотношения «Сардис» с рядом зарубежных и отечественных поставщиков и большие запасы природного камня на производстве компании позволяют менее болезненно переживать перестройку логистики.
К тому же компания делает ставку на применение в работе над проектами камня российских и казахстанских месторождений, которые с каждым годом развиваются все больше и дают много нового мрамора и гранита.
«Мне хотелось бы видеть больше интересных и ярких камней именно с наших карьеров, и, конечно, такие материалы есть. Каждый год в работу вводятся новые виды гранита и мрамора, которые сразу же становятся востребованы и используются в новых проектах», - говорит глава компании.
«До недавнего времени "Сардис" импортировал камень более чем из двадцати стран мира. Но, во-первых, есть целый ряд стран (Турция, Иран, Индия, Бразилия, Китай и др.), импорт камня из которых продолжается. Во-вторых, "Сардис" сформировал неплохие запасы — около 20 тыс. м2 камня в слэбах со всего мира. А проблема с поставками импортного оборудования и запчастей для ремонта, которая могла бы стать крайне болезненной для предприятий самых разных отраслей, решилась благодаря вовремя принятому в стране закону о параллельном импорте», — подчеркнул Степан Рощупкин.
Учредитель ПСК «Элит Фасад», генеральный директор компании «Андеко» Владимир Клименченко рассказал о текущей ситуации на рынке производства стеклофибробетона. Он напомнил, что десять лет назад, когда была основана компания ПСК «Элит Фасад», данный фасадный материал еще не был так популярен в России и применялся в основном для декора частных домов. Со временем преимущества его технических свойств перед другими фасадными материалами оценили как госучреждения, так и коммерческие застройщики.
«Доля импорта фасадных материалов из стеклофибробетона в России крайне невелика. По нашим данным иногда осуществляются поставки изделий из Белоруссии и Турции, где застройщиком выступают турецкие компании. А вот доля импорта материалов для производства изделий из стеклофибробетона около 30%. В частности, щелочестойкое стекловолокно поставляется из Японии и Китая, так как в России оно не представлено. Пигменты и цемент европейские, однако в целях импортозамещения запланировано тестировать в лаборатории образцы отечественного производства. Весной действительно наблюдались перебои с поставками, но у нас всегда на складах достаточный запас материалов, чтобы сдавать объекты вовремя и брать новые заказы. Сейчас логистические цепочки налажены», — отметил Владимир Клименченко.
Все относительно благополучно на рынке металлических фасадных систем. По словам коммерческого директора «Металл Профиль» Максима Лопатина, кризис не может не вносить коррективы в производство и продажи, однако это влияние всегда было краткосрочным — за счет замедления темпов строительства в целом. Локализация производства стальных кровель и фасадов в нашей стране началась задолго до санкций. Это сыграло ключевую роль в том, что рынок металлических фасадных систем практически независим от импорта.
«В нашей стране производители используют разное оборудование, как отечественное, так и импортное. Если с первым все понятно, то со вторым возникают незначительные трудности. В «Металл Профиль» всегда использовали высококачественное импортное оборудование, но с возникшими санкционными трудностями мы успешно справляемся: где-то полностью перестроили логистические цепочки, направив через дружественные страны, где-то сменили поставщика, где-то перешли на продукцию отечественных производителей. Из любой сложной ситуации есть выход», — уверен Максим Лопатин.
Схожая ситуация и в сегменте производства фасадов из декоративной сетки. Как отмечает директор ООО «ПРЕССТИЖ» Роман Гуляев, фасады из данного материала — это новое решение для российского рынка. Есть множество зарубежных производителей, которые активно применяют подобный материал в строительстве и архитектуре. Например, есть объекты, в том числе в Санкт-Петербурге, с фасадами из итальянской сетки. Но сейчас на рынке есть российские компании, обладающие опытом, профессиональной компетенцией и необходимыми ресурсами, которые готовы обеспечить полный цикл по созданию такого типа фасадного решения — от идеи до монтажа. «Например, мы уже более двадцати лет производим сетку PressMesh®, развиваем архитектурно-проектное направление, совершенствуем навыки управления проектами и готовы предлагать рынку различные фасадные решения, в основе которых лежит данная технология. Что касается основных сырьевых и технологичных компонентов, которые необходимы для создания такого фасада, — это металл как основное сырье, а он производится в России; станочный парк, который в настоящее время уже существует, и также может быть произведен в России. Вся цепочка поставки полностью локализована и не зависит от иностранных производителей и поставщиков», — сообщил он.
Стоит добавить, что некоторые игроки рынка считают, что сложившаяся в последние месяцы ситуация, связанная с уходом иностранных компаний, — удачное время для наращивания своих позиций. Генеральный директор группы компаний КРАСПАН Александр Клименков рассказал, что до недавнего времени в нашей стране были очень популярны японские фиброцементные панели. «В связи с последними событиями их поставки на российский рынок прекратились. Мы намерены занять нишу японского производителя и думаем сделать это уже в ближайшее время. Сейчас мы на 90% используем сырье российских поставщиков, а оставшиеся 10% приобретаем у партнеров из Китая», — добавил он.
Спрос сохраняется
Все участники рынка отмечают, что, несмотря на сложное экономическое время, спрос на их продукцию растет. Так уж сложилось, констатирует Степан Рощупкин, что в России не существует тех камней, которые добываются в других странах мира и позволяют создавать некоторые оригинальные решения. Поэтому прекращение импорта из целого ряда стран, конечно же, сильно изменило структуру работы компании. Но при этом объем заказов не снизился, а наоборот — вырос.
По словам Максима Лопатина, сейчас постепенно растет доля стальных фасадов с полимерными покрытиями классов «премьер» и «премиум». «Кроме традиционно самого популярного в РФ покрытия, которым является экономичный полиэстер, можно отметить покрытия Purman, Valori, Ecosteel с увеличенным сроком службы, узнаваемой цветовой палитрой и текстурой. В индивидуальном строительстве безусловным лидером в последние годы стал сайдинг. И здесь активный рост демонстрирует продукция с покрытием Ecosteel — оно имитирует фактуру и цветовую палитру дерева и камня. Большой плюс стальных фасадов — универсальность. Так, сайдинг вполне успешно применяется на некрупных объектах промышленно-гражданского назначения, а в сегмент индивидуального строительства постепенно внедряются линеарные панели», — сообщил представитель рынка.
Как отмечает Владимир Клименченко, стеклофибробетон в настоящее время также укрепляет свои позиции на рынке фасадных материалов. «Он пользуется спросом в облицовке социально значимых объектов страны. В этом году в регионах идет активная застройка поликлиник, культурных и образовательных учреждений, в которых мы принимаем участие. Также стеклофибробетон сейчас очень популярен на ЖК премиум- класса, так как привлекает архитекторов и застройщиков разнообразием фактур и форм», — добавил он.
Востребованность фасадов из декоративной сетки видит Роман Гуляев. «Фасад любого здания — это сочетание дизайнерской идеи и ее успешная реализация, — отмечает он. — Просечно-вытяжная сетка как новый декоративный материал позволяет создать оптимальное фасадное решение для любого типа здания. На сегодняшний день фасады, в основе которых архитекторы видят применение декоративной сетки, это по-настоящему новый продукт для РФ, и спрос на него будет расти», — резюмирует производитель.
Улучшены физико-механические характеристики мембраны LOGICROOF V-RP компании ТЕХНОНИКОЛЬ
Новые показатели прочности при растяжении и удлинения при максимальной нагрузке подтверждают, что ПВХ-мембрана LOGICROOF V-RP является одной из самых лучших среди российских и импортных аналогов.
ТЕХНОНИКОЛЬ ведет непрерывную научно-исследовательскую работу и уделяет большое внимание улучшению качества выпускаемых материалов, а также повышению их физико-механических характеристик.
В 2021 – первой половине 2022 гг. проводился анализ статистики внутренних испытаний ПВХ-мембраны LOGICROOF V-RP и её подмарок, которые применяются в кровельных системах плоских крыш с механическим методом крепления слоёв. Исследование статистики позволило сделать вывод об увеличении ряда физико-механических характеристик.
Определение прочности при растяжении, метод А (по ГОСТ 31899-2 (EN 12311-2))
В соответствии с методикой, по данному показателю материал испытывается в продольном и поперечном направлении рулона. С учетом большого количества ветровых, пешеходных и других нагрузок, которым подвержено кровельное покрытие в процессе эксплуатации, очевидно, что это один из самых важных показателей, который характеризует максимальную силу растяжения (прочность) материала при воздействии на него статических и динамических нагрузок.
Удлинение при максимальной нагрузке (по ГОСТ 31899-2 (EN 12311-2))
Данный показатель определяется при исследованиях по той же методике и устанавливается в процессе испытаний на прочность материала, характеризует его способность удлиняться вплоть до разрушения при воздействии на него максимальных (пиковых) нагрузок.
Полученная статистика позволила констатировать возможность увеличения данных физико-механических характеристик на 5-9%:
- «прочности при растяжении (вдоль рулона)» - с 1100 до 1200 Н/50мм;
- «прочности при растяжении (поперёк рулона)» - с 900 до 1000 Н/50мм;
- «удлинения при максимальной нагрузке» - с 19 до 20%.
«Новые показатели подтверждают, что кровельная ПВХ-мембрана LOGICROOF V-RP компании ТЕХНОНИКОЛЬ является очень прочной, что напрямую влияет на повышение надёжности и долговечности кровельного покрытия. На данный момент мембрана по характеристикам прочности и удлинения является одной из самых лучших не только среди российских, но и среди импортных ПВХ-мембран», - отметил операционный директор направления «Полимерные мембраны и PIR» компании ТЕХНОНИКОЛЬ Евгений Спиряков.