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.
«Полипласт Северо-запад»: мастерство, талант и опыт!
Ведущий производитель строительной химии провел конкурс «Лучший по профессии».
Накануне Дня химика в компании «Полипласт Северо-запад» были подведены итоги конкурса «Лучший по профессии». Более 300 сотрудников организации, занимающейся производством химических добавок для нужд строительной отрасли, были награждены почетными грамотами и подарками.
Конкурс «Лучший по профессии» помог выявить лучших из лучших во всей производственной цепочке предприятия. Были учтены такие этапы, как доставка сырьевых компонентов, производство готовой продукции и поставка ее клиенту. Организаторы конкурса оценивали теоретические, практические знания и навыки сотрудников, в том числе при нестандартных ситуациях. В том числе анализировался каждый отзыв от клиентов, которые, не зная этого, участвовали в данном внутреннем конкурсе. Именно данная неразрывная цепочка интересов предприятия и клиентов учитывалась при подведении итогов конкурса.
Стоит отметить, что конкурс «Лучший по профессии» помог руководителям подразделений по-новому взглянуть на своих работников, раскрыть в них особый профессионализм в своем деле. Вероятнее всего, таким сотрудникам в ближайшее время будет предложено повышение квалификации и впоследствии продвижение по карьерной лестнице.
Важно, что такой конкурс профмастерства дает и огромный потенциал развитию наставничества. Опытные специалисты передают более молодому поколению свои знания, найти интерес в профессии. Все это помогает развитию самого предприятия, дает возможность разработать новые эффективные технологические решения, увеличить объемы производства и т. д.
Один из основных акцентов в конкурсе делался и на технику безопасности. Ее соблюдение особо важно на химическом производстве. Сотрудники предприятия продемонстрировали знания ТБ и ответственное отношение к профессии.
В преддверии профессионального праздника награды за высокие достижения получили представители разных специальностей. Среди них аппаратчики, электромонтеры, водители, слесари, инженеры, лаборанты многие другие, которые успешно трудятся на предприятии. Фотографии с именами работников, активно проявивших себя в профессиональной и общественной жизни завода в течение последнего года, были размещены на заводской Доске почета. Также ряд сотрудников предприятия получили благодарственные письма от главы МО «Кингисеппский муниципальный район» Юрия Запалатского.
Генеральный директор ООО «Полипласт Северо-запад»» Алексей Емельянов на торжественном подведении конкурса отметил, что благодаря грамотности и опыту специалистов предприятие имеет возможность развиваться, достигать поставленных целей упорным трудом и полной отдачей каждого сотрудника. «Успех приходит, когда знаешь, к чему идешь и какие возможности и ресурсы получаешь в свои руки, как грамотно и эффективно ими можно распорядиться. Будем меняться только в лучшую сторону как профессионально, так и масштабно и смотреть только вперед с нашим большим коллективом «Полипласт Северо-запад»», — подчеркнул он.
Справка о компании:
Компания «Полипласт» — крупнейший в России холдинг по производству строительной химии: высокотехнологичных добавок, применяющихся при производстве товарного бетона, железобетонных изделий и строительных растворов, смазок и очистителей для форм и опалубки, редиспергируемых порошков для производства сухих строительных смесей, добавок для цементной промышленности и многих других отраслей. В состав холдинга входит три основных завода, осуществляющих синтез нафталинсульфонатов и поликарбоксилатов, расположенные в Тульской, Ленинградской и Свердловской областях. Мощности заводов позволяют удовлетворить потребности в добавках не только внутреннего, но и экспортного рынка — большая доля продукции экспортируется в более чем 50 стран мира.
Зачем нужны «дышащие» кровли? Комментарий эксперта
Устройство «пирога» плоской кровли на новом здании или при капитальном ремонте крыши не всегда происходит в идеальных условиях. Существуют отрицательные факторы, нивелировать которые проще всего с помощью специальных материалов гидроизоляции. Что это за факторы и какие материалы помогают их устранить — в комментарии Юрия Семенова, руководителя направления ЖКХ «Битумные мембраны и гранулы» компании ТЕХНОНИКОЛЬ.
Одинаковых крыш не бывает. Каждый объект — как уравнение с множеством неизвестных, включая вопрос нарушений влажностного режима конструкции и непрогнозируемых условий монтажа, которые в итоге могут привести к накоплению влаги в подкровельном пространстве, вздутию и локальному разрушению гидроизоляции. Если своевременно не обратить на это внимание, данный процесс принимает цикличный характер, наружная влага проникает в кровлю и провоцирует новые вздутия и разрушения. Оба процесса методично уничтожают значительные средства, вложенные в устройство эффективной кровли, и в конечном счете приводят к появлению протечек.
Если вернуться к вопросу возникновения пузырей, то основная причина их появления — это влага, которая попала под кровельный ковер. Возможно несколько путей попадания влаги — или через разрушенный слой гидроизоляции, или непосредственно в процессе монтажа до ее укладки.
Для решения проблемы образования пузырей в кровельном покрытии существует наиболее выгодный и простой способ — это система с перераспределением избыточной влаги под кровельным «ковром» с использованием специализированных гидроизоляционных материалов.
В продуктовой линейке Корпорации ТЕХНОНИКОЛЬ — ведущего международного производителя надежных и эффективных строительных материалов и систем — три битумно-полимерные мембраны для устройства подобного вида кровель: УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭПВ, УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭКВ и ТЕХНОЭЛАСТ ВЕНТ ЭКВ.
Особенность этих материалов — способ нанесения вяжущего с нижней стороны материала. Оно наносится в виде отдельных битумно-полимерных полос с высокой степенью адгезии, между которыми сохраняются свободные вентиляционные каналы с мелкозернистой посыпкой поверхности. Попавшая в каналы влага перераспределяется под кровельным ковром, предотвращая его вздутие, и в дальнейшем постепенно выводится из конструкции через специальные кровельные аэраторы ТЕХНОНИКОЛЬ, встроенные в гидроизоляционные слои. Мембрана УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭПВ применяется для устройства нижних слоев при установке новых кровельных ковров в процессе выполнения капитального ремонта крыши. В качестве верхних слов рекомендуется применять материалы ТЕХНОЭЛАСТ ЭКП и УНИФЛЕКС ЭКП с крупнозернистой посыпкой. В случае необходимости выполнить текущий ремонт без снятия существующей «старой» кровли рекомендуется использовать материалы ТЕХНОЭЛАСТ ВЕНТ ЭКВ и УНИФЛЕКС ВЕНТ ЭКВ, которые укладываются в один слой.
Применение «дышащего» водоизоляционного «ковра» позволяет выровнять давление пара в подкровельном пространстве с давлением наружного воздуха, и полностью исключить образование вздутий между основанием и гидроизоляцией.