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.
«Мосстрой 31»: новые задачи, высокие цели
В современной экономической ситуации ГК «Мосстрой 31» не отказывается от ранее задуманных перспективных планов — напротив, для их воплощения решено ускорить все процессы.
Предприятие планирует менять структуру дистрибуции сэндвич-панелей, усовершенствовать продуктовую линейку, нарастить объемы производства. Принятые западными странами санкции заставили пересмотреть сроки реализации перспективных намерений: десятилетние планы решено исполнить в течение пяти лет, пятилетние — за два-три года. Сейчас руководство ищет способы сократить и эти сроки.
Пока производство сэндвич-панелей на заводе ГК «Мосстрой 31» большую часть года идет в одну смену, только один квартал работа проводится в две смены. При проектной мощности 1,5 млн кв. м в год выпускается 700 тыс. кв. м. Соответственно, надо решать задачу полной загрузки предприятия, переходить на двух- или даже трехсменную работу.
С компонентами проблем не предвидится: металл компания приобретает на российских предприятиях, минеральную вату — тоже, пенополистирол здесь — собственного производства. ГК «Мосстрой 31» занимает более 25% российского и около 50% московского рынка пенополистирола. Причем производится он исключительно из отечественного сырья.
Новые партнеры
Тем не менее задача нарастить объем производства в нынешних условиях непроста: многие проекты заморожены, от некоторых инвесторы отказались. По оценке специалистов компании, рынок стагнирует. Если раньше значительную долю заказов на сэндвич-панели компания получала на строительство зданий промышленного назначения, то сегодня идут поиски новых рынков и новых заказчиков. При этом промышленное строительство должно остаться одним из приоритетных направлений работы. В том числе ожидаются новые проекты по расширению производств или созданию цехов в рамках импортозамещения.
Как известно, один из лучших заказчиков — государство. В сложный период пандемии ГК «Мосстрой 31» взялась за государственный заказ и поставила 130 тыс. кв. м сэндвич-панелей для строительства Московского клинического центра инфекционных заболеваний «Вороновское». Стоит заметить, что значимый проект был построен всего за 30 дней, стало быть, времени на изготовление сэндвич-панелей было очень мало. Однако компания «Мосстрой-31» справилась с поставленной задачей в срок и с высоким качеством.
Не менее значительный заказ — на 110 тыс. кв. м панелей — предприятие выполняет сейчас. Заказчиком выступают власти Московской области, где в рамках федеральной программы строится несколько мусоросжигательных заводов.
Помимо этого, ГК «Мосстрой 31» планирует участвовать в программе капитального ремонта ветхого жилого фонда. Если в России, согласно официальным данным, примерно 2 млрд кв. м жилья в стране нуждается в ремонте, то заказов хватит для всех крупных участников рынка на несколько лет, рассуждают специалисты компании.
Время созидать
Для участия в программе капремонта ГК «Мосстрой 31» планирует летом 2022 года вывести на рынок новый продукт, выпуск которого потребует только переналадки производственной линии.
Но это с точки зрения производства. Есть другой участник процесса — заказчик, клиент, которому необходимо показать все полезные свойства нового продукта.
Пока у потенциальных заказчиков в создавшейся экономической ситуации остаются сомнения в стабильности. В компании полагают, что власти должны внушить бизнесу уверенность — с помощью механизмов поддержки в том числе. Будет уверенность у российских инвесторов — получат заказы и будут работать промышленные предприятия. А сейчас, когда с нашего рынка ушли многие иностранные компании, самая пора заняться возрождением промышленного производства. Да, времени на это потребуется немало, может, десять лет, возможно, больше. Но если форсировать планы, как это делает ГК «Мосстрой 31», результат может случиться раньше.
Справка
Компания «Мосстрой-31» создана на базе Строительного управления № 31 треста «Мосстрой-17» Главмосстроя. В активе компании пять заводов, расположенных в Москве, Московской области, Воронеже, Краснодарском крае, Поволжье.
ГК «Мосстрой 31» — крупнейший производитель энергоэффективных теплоизоляционных материалов, лидер по производству пенополистирола в России.
Движение вверх
Ведущие отечественные производители малых грузовых лифтов предлагают скорректировать и улучшить стандарты их проектирования, чтобы минимизировать риски использования некачественного, небезопасного, необоснованно дорогого в эксплуатации подъемного оборудования.
Как сделать возведение объекта социальной инфраструктуры качественным, современным, при этом рентабельным для застройщика и эффективным в эксплуатации? Тема острая, однозначных ответов нет. Один из подходов — обратить внимание на инженерное оборудование. Так, в соцобъектах сегодня гораздо больше вспомогательного оборудования, чем было 20–30 лет назад, например, малые сервисные лифты есть в каждом пищеблоке, а подходы к их выбору и установке не менялись уже более полувека.
Напомним, к малым грузовым лифтам относят подъемное оборудование, предназначенное для перемещения грузов массой 50, 100, 250 кг (отдельные модели до 500 кг). Транспортировка людей в них запрещена. Малые грузовые лифты не требуют регистрации в Ростехнадзоре, но должны иметь сопроводительную документации по ТР ТС «Безопасность лифтов», ГОСТ Р 56943-2016. Сроки службы малых грузовых лифтов составляют 25 лет. Чаще всего их задействуют в заведениях сферы общепита и объектах социальной инфраструктуры.
В новых условиях
В сегменте малых грузовых лифтов во многом текущая ситуация схожа с общеотраслевой. В последние месяцы с рынка ушли или приостановили свою деятельность такие иностранные компании (в том числе через дилерские организации), как OTIS, KONE, Shindler. Продолжают активно работать такие отечественные производители, как ЗАО «Предприятие ПАРНАС» (г. Санкт-Петербург), подмосковный ОАО «Щербинский лифтостроительный завод», а также ОАО «Могилевлифтмаш» из Белоруссии. Еще один ведущий игрок — московский «Карачаровский механический завод» — в апреле этого года был признан банкротом из-за финансовых проблем у собственников. В настоящее время на предприятии введено внешнее управление.
Производители подъемного оборудования отмечают, что из-за роста в стоимости комплектующих им также пришлось поднять цены на свою продукцию. Кроме того, из-за последних событий в стране начал наблюдаться дефицит некоторых импортных комплектующих. Тем не менее игроки рынка стараются смотреть с оптимизмом в будущее, надеются на рост заказов. В настоящее время в России устанавливается около 1500 единиц малых грузовых лифтов. Заметим, это только официальная статистика, есть еще т. н. «серый рынок». В свете ориентации стройки на экономию ресурсов и импортозамещение, полагают участники рынка, производство должно вырасти.
«Самый животрепещущий вопрос последних месяцев — цена. Да, цены все поднялись. По рынку лифтов среднее повышение составило — 30%. У нас — 27%. Благо ситуация стабилизируется, логистика налаживается. Надеемся, рынок оправится от потрясений и мы быстро сориентируемся в новых условиях, других-то вариантов все равно нет. Мы и раньше старались ориентироваться на доступность комплектации. Пожалуй, только немецкая лебедка сейчас пока недоступна. Но, во-первых, мы имеем серьезные складские запасы, а во-вторых, не сидим сложа руки, нашли несколько вариантов замены, сейчас проводим заводские испытания. Остальные позиции уже найдены, испытаны, проблем здесь нет», — отмечает заместитель генерального директора ЗАО «Предприятие ПАРНАС» Ольга Егоренко.
Подъем по стандартам
Значимая доля производимых отечественных малых грузовых лифтов предназначается для социально значимых объектов. Их устанавливают в детсадах, школах, больницах, почтовых учреждениях. Однако иногда заказчик по незнанию или умышленно приобретает низкокачественный малый грузовой лифт или вовсе малый грузовой подъемник, имеющий существенные технологические различия. К сожалению, отмечают представители лифтовой отрасли, в проектах, даже уже прошедших экспертизу, часто встречается путаница в терминах, в нормативной базе. Ни строители, ни проектировщики, ни эксперты не обращают на данные факторы должного внимания.
Участники рынка предлагают не только скорректировать стандарты проектирования малых грузовых лифтов, но и повысить качество самого проектирования. Это поможет задействовать более рациональные современные подходы к подбору сервисного лифтового оборудования и минимизировать риски использования некачественного, небезопасного, необоснованно дорогого в эксплуатации подъемного оборудования.
По словам Ольги Егоренко, стандарты по малым грузовым лифтам в социальных учреждения, принятые в советское время, безнадежно устарели и необходимы новые. Сегодня лифтостроение предлагает оборудование технологически и качественно совсем другого уровня, да и строительные реалии шагнули далеко вперед, а малые грузовые лифты все как-то проектируют по старинке, не обращая на это серьезного внимания. «При особом внимании государства к строительству социальных объектов: к ценообразованию, комплектации, рациональному снижению себестоимости и сроков строительства, снижению стоимости эксплуатации здания и при этом повышению его функциональности — именно такое вспомогательное оборудование во многом обеспечивает общую эффективность. Мне нравится курс на типовые решения в этой сфере, но строители не всегда к этому готовы. Пожалуй, нам не хватает только одного документа, который раз и навсегда запретил бы использование некачественного оборудования на "социалке", по сути, нужен некий стандарт комплектации или корректировка норм СП. Надеемся, так и будет», — добавляет она.
Сами проектировщики, соответственно, опираются на текущие стандарты. Они отмечают, что в настоящее время сложности при разработке проектов новых лифтов и замене существующих чаще всего связаны с нестандартными габаритами и грузоподъемностью устройств. Далеко не все заводы готовы делать т. н. «нестандарт». По словам руководителя архитектурной мастерской № 3 Градостроительного института «Мирпроект» Романа Лукина, в том числе выявляется неудовлетворительное состояние опорных и ограждающих конструкций шахт. «Чтобы запроектировать такое подъемно-транспортное устройство, требуется точный расчет габаритов и несущей способности ограждающих и несущих конструкций. Малые грузовые лифты должны быть надежными, долговечными, экономичными в закупке и эксплуатации, а также отвечать всем нормативным требованиям по безопасности, в том числе противопожарным», — напомнил он.
Представители компании «РуссЛифт» (занимаются проектированием, монтажом лифтов и подъемников) отмечают, что требования заказчиков зависят во многом от особенностей здания (размер кабины, количество выходов, расположение выходов). Как правило, проектные организации берут за основу стандартные строительные задания завода-изготовителя, чтобы избежать лишнего удорожания лифтового оборудования в индивидуальном исполнении. Сами малые грузовые лифты, добавляют специалисты, за последнее десятилетие технически несколько изменились. В основном в части управления (микропроцессорное) плавности хода и безопасности использования, в частности, предусмотрено больше блокировок.
Генеральный директор ООО «ЛифтСтрой» Игорь Костянко подчеркивает, что хороший лифт монтируется быстро (2–3 дня), сдается инспектору без проблем и работает потом долго и стабильно. С ним не будет вопросов по отказам, ремонтам и т. д. «А вот лифт сомнительного качества монтируется дольше, требует доработок прямо на месте и, как следствие, работать будет с перебоями. На наш взгляд, активному развитию сегмента малых грузовых лифтов пока мешают несколько факторов: недостатки проектирования и невнимание строительных компаний к качеству закупаемого инженерного оборудования. Зачастую заказчики сильно ограничены в бюджетах на закупку оборудования, стремятся купить самое дешевое и не знают о том, что технологически сервисные лифты могут быть очень современными, недорогими и при этом экономными в монтаже и дальнейшей эксплуатации. Сэкономив на качестве оборудования, заказчик неминуемо получит повышенные затраты на монтаж и ТО, пока только единицы осознают эти реалии», — резюмирует он.
Мнение
Ольга Егоренко, заместитель генерального директора ЗАО «Предприятие ПАРНАС»:
— Мы разработали свое типовое решение для социальных объектов — малый грузовой лифт ПАРНАС ЛМП. Мы учли особенности технологических процессов, инвентарь, который используют обычно в пищеблоках школ и детских садов, производственные мощности и уровни загрузки, даже пожелания персонала постарались учесть. Данную модель уже два года поставляем на стройки СПб и Ленобласти. Этот лифт — оптимальный и недорогой вариант для инфраструктурных объектов. Он полностью отвечает всем нормам безопасности, надежен, удобен, красив и нетребователен в обслуживании.