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.
Демонтаж в плюсе
На фоне активизации строительных работ по госконтрактам, федеральным и региональным инфраструктурным проектам растут и объемы рынка демонтажных работ. При этом отраслевые компании все чаще в своей деятельности задействуют новые технологии и технику.
Рынок демонтажных работ, несмотря на внешние факторы, остается в плюсе. Объемы работ, производимых отраслевыми участниками, растут, крупные компании принимают участие в федеральных и региональных инфраструктурных проектах, связанных с редевелопментом промышленных территорий, реновацией жилых районов. Трендом текущего времени также стало участие представителей рынка в госпрограммах развития территорий новых регионов России. Специалисты сносят поврежденные здания и сооружения, не подлежащих восстановлению.
В целом участники рынка смогли избежать негативных последствий периода пандемии, когда реализация относительно небольшой части проектов была приостановлена. Также многие из них смогли перестроить логистику закупок определенной спецтехники и оборудования в условиях ужесточения антироссийских санкций.
Со сдержанным оптимизмом
Собственник ГК АРАСАР Александр Штарёв отмечает, что рынок демонтажа специфичный. Компетенции формируются десятилетиями. «Основные игроки всем известны. Они растут вместе с рынком. Периодически появляются новые компании, но, как правило, они быстро перепрофилируются. В настоящее время ситуация на рынке достаточно стабильная. На ближайшее будущее тоже смотрим со сдержанным оптимизмом. Конечно же, есть влияние внешних факторов, как политических, так и экономических, в том числе рост курса валют, но рынок продолжит развиваться».
Схожие выводы делает и ведущий специалист по координации и развитию ООО «ЖБС инжиниринг» Лейсан Асхарова. «Однозначно объемы демонтажных работ увеличились, в том числе за счет освоения новых территорий, но позиции на рынке среди демонтажных компаний остались неизменны. Будем честны, первые введенные санкции показали проблему и дали почву для размышлений, но это не выбило нас из колеи, т. к. логистические проблемы и дефицит оборудования появились уже во времена пандемии, так что у нас было время модифицировать свой подход к работе и не тормозить свою деятельность», – констатирует представитель рынка.
Импортозамещение и закупка оборудования у дружественных стран, считает Лейсан Асхарова, открывают новые возможности для роста и развития компаний. Предвзятое отношение к азиатским аналогам – это явное заблуждение. Можем сказать, что ввозимая спецтехника и оборудование со стороны Дальнего Востока, в том числе Китая, зарекомендовали себя как хороший конкурент европейскому рынку техники. В Китае достаточно высокотехнологичные производства, качество продукции которых не уступает зарубежным аналогам. Также стоит отметить, что стоимость товара китайских производителей ниже, чем в Европе.
Повысить эффективность
Из-за высокой конкуренции на рынке демонтажа компании все активнее задействуют в работе новые технологии, которые повышают эффективность работы. Кроме того, заказчики также все чаще предъявляют более высокие требования к качеству проведения всего цикла демонтажных работ.
Первое, отмечает генеральный директор Группы компаний «КрашМаш» Виктор Казаков, на что стоит обратить внимание в сфере развития демонтажных работ в 2023 году, – это высокая скорость внедрение новых технологий и техники. «Например, выделю усиленный интерес демонтажных компаний к автоматизации и роботизации процессов. Роботы и специализированное оборудование, которое мы используем на наших проектах, выполняют трудные и опасные задачи, минимизируя риск для человеческой жизни. Также неотъемлемой частью инструментария ГК «КрашМаш» стали уличные камеры видеонаблюдения высокого разрешения, которые мы устанавливаем по периметру наших объектов. Они объединены в едином программном обеспечении, что дает возможность детально контролировать весь процесс демонтажа в формате 24/7. Такие инновации в целом позволяют нам проводить демонтаж на порядок безопаснее и качественнее», – подчеркивает участник рынка.
Второе, продолжает Виктор Казаков, что важно отметить в развитии сферы демонтажных работ, – это экологическая ответственность заказчиков, которые ориентируются на утилизацию и переработку материалов, избегая загрязнения окружающей среды. Раздельный сбор строительных отходов и их дальнейшая переработка сегодня становятся стандартом нашей отрасли. К слову скажу, «зеленые» стандарты в своей работе ГК «КрашМаш» начала применять еще 17 лет назад, с момента основания.
«Умный снос»
Говоря о «зеленых» стандартах, следует отметить, что реновация жилых территорий в Москве проходит с применением экологической технологии «умный снос». Она доказала свою эффективность, на вооружение ее готовы взять другие регионы.
По словам Виктора Казакова, «умный снос», внедренный по инициативе правительства Москвы, повторяет мировые «зеленые» стандарты и подразумевает поэлементную разборку здания, сортировку строительных отходов по типам материалов и их вывоз на специализированные полигоны. Москва строго контролирует не только демонтаж, но и оборот строительных отходов, который образуется в процессе сноса. В столице утвержден регламент работы в информационной системе, где собраны все данные: объект, виды отходов, их планируемый объем, перевозчики, полигон, куда строительный мусор будет вывезен.
«К слову, каждый грузовик в городе передает свою геолокацию каждые 2 минуты. Ни один самосвал в столице не может без штрафа покинуть пределы строительной площадки, если у него нет электронного талона на вывоз, открытого в рамках действующего разрешения на перемещение отходов от демонтажа. Итоговым результатом данных изменений и строгого соблюдения регламента является подъем рынка демонтажных услуг на качественно новый уровень. Компании сталкиваются с необходимостью постоянного развития и внедрения инноваций, чтобы удерживать свои позиции на рынке. Это ведет к созданию более качественных и эффективных решений при демонтажных работах», – уверен Виктор Казаков.
Положительно оценивают «умный снос» и другие участники рынка. «Это очень хорошая программа. Вкратце она подразумевает безопасность, экологичность, минимум неудобств для жителей, а весь строительный мусор от демонтажа идет на повторное использование. Конечно, этот опыт необходимо задействовать в других регионах. Другой вопрос, что за это необходимо доплачивать, а региональные заказчики не всегда готовы это делать», – считает Александр Штарёв.
По словам Лейсан Асхаровой, суть данного метода – при минимальных неудобствах для жителей столицы сократить объемы отходов и уменьшить негативное влияние на окружающую среду. Данный метод является бережным по отношению к жителям соседних домов (за счет шумо- и пылеподавления) и окружающей среде, позволяя сохранить озеленение. «В реалиях современного мира при плотной застройке Москвы и ухудшающейся экологической обстановке, «умный снос» – это просто необходимость. В других регионах пока не возникло острой потребности в нем, т. к. объемы застройки отстают от столичных. Но, думаю, пройдет 2–3 года, и данный способ станет вполне актуальным и в других регионах страны», – резюмирует специалист.
Способы производства трубы PE-Xa
Последние годы основным фокусом завода РОСТерм является наращивание мощностей производства трубы PE-Xa.
Предприятие изначально сделало ставку на высокую технологическую оснащенность производства и собственной лаборатории, так как пероксидная технология требует самого строгого соблюдения всех параметров процесса.
Производство PE-Xа
Сшитый полиэтилен — это производная от полиэтилена, в химическую структуру которого включается активный элемент, усиливающий конечные свойства трубы по температуре и давлению. Сам химический элемент и способы его катализации и определяют методы сшивки: PE-Xа — пероксидный, PE-Xb — силановый, PE-Xc — радиационный.
В процессе экструзии изначально сформированной массы с добавлением пероксида под воздействием температуры как катализатора происходит изменение химической структуры полиэтилена с образованием дополнительных связей между основными молекулами — C=C. Именно эти дополнительные связи и называются сшивкой.
В методе А эти связи линейные, что проявляется большим эффектом памяти относительно других методов сшивки.
На сегодняшний день на производстве РОСТерм существуют две технологии производства сшитого полиэтилена PE-Хa:
- эталонная технология производства пероксидной сшивкой (методом Томаса Энгеля);
- новая технология, имеющая название Fast PEX, или сшивка при помощи инфракрасной печки.
Разница технологий состоит в способе достижения связей и, что самое главное, в скорости производства трубы PE-Xa.
Самой первой технологией сшитого полиэтилена PE-Xa стал метод Томаса Энгеля. Секрет Энгеля заключался в применении высокого давления и температуры с участием пероксидного катализатора. Труба выходит уже сшитой с заданным процентом сшивки (в пределах 60–80%). Скорость невысокая, 3 м в минуту на двух лучах из-за того, что сшивка происходит за счет давления, температуры и резкого сжатия, другими словами, через ударное воздействие.
В случае Fast PEХ идет непрерывная работа на высоких скоростях. Эта технология подразумевает сшивку трубы, вышедшей из экструдера, в инфракрасной печке на высоких скоростях. Линия РОСТерм оснащена уникальными технологиями для непрерывного контроля геометрии и степени сшивки трубы.
Линия Fast PEX выдает до 20 м в минуту PE-Xa 16 мм.
За прошедшие годы производимые компанией РОСТерм трубы PE-Xа доказали свою эффективность и стали очень популярными на рынке. Завод уже обеспечил своими трубами PE-Xа не одну сотню крупных жилых комплексов комфорт-, бизнес- и элит- класса, построенных в Москве, Санкт-Петербурге и в других регионах страны. Трубы PE-Xа гибкие и прочные, они идеально подходят для внутренних систем внутридомового горячего, холодного водоснабжения и отопления. Их отличает устойчивость к морозам, перепадам температур, высокому давлению, стойкость к коррозии и ржавчине, образованию отложений. Для этих труб завод РОСТерм производит широкий ассортимент фитингов PPSU и гильз PVDF.
За счет эластичности, позволяющей создавать сложные повороты и изгибы трассы трубопровода, с их помощью можно смонтировать скрытую систему с минимальными затратами времени и соединений.
Важным достоинством труб PE-Xа является значительный срок службы — 50 лет, ведь наружная поверхность изделий покрыта кислородозащитным барьерным слоем EVOH. Он ограждает систему от диффузии кислорода в теплоноситель, тем самым повышая износостойкость и долговечность отдельных частей системы.
Сегодня РОСТерм обладает современным оборудованием и большим опытом проведения лабораторных испытаний, что дает возможность поставлять на стройку России качественное проверенное оборудование.