Солнечные панели в современном мире: обзор разновидностей и области применения

Работают ли солнечные панели зимой?

Самый мощный энергетический ресурс, доступный в мире, находится прямо над нашей головой. Даже в самую холодную погоду солнечные панели превращают солнечный свет в электричество. Солнечные батареи создают энергию от обильного света нашего солнца, а не солнечного тепла.

Как работают солнечные батареи?

Если вкратце, то когда частицы фотона солнечного света попадают на фотоэлементы солнечной панели, электроны в кремнии приводятся в движение. Это движение напрямую преобразуется в электрический ток. Затем ток отправляется в распределительную коробку вашего дома для питания вашей отопительной системы и бытовой техники.

Таким образом, даже в зимние месяцы, если солнечный свет попадает на солнечную батарею, он будет генерировать электричество. Холодный климат на самом деле оптимален для эффективности солнечных батарей. Вопреки тому, что некоторые могут подумать, тепло на самом деле уменьшает производство электроэнергии на солнечных батареях. Исследования показали, что панели начинают терять эффективность когда температура воздуха достигает 30ºC.

Некоторые скептики возобновляемой энергии могут считать, что солнечные панели просто отключаются в самый неподходящий момент, в метель, например. Тем не менее, это далеко от фактической науки о солнечной технологии. Солнечная энергия — это надежный и экономичный способ питания вашего дома в зимнюю погоду.

Солнечные батареи обеспечивают надежное электричество для домов в холодных климатических и экстремальных погодных условиях. Кроме того, чем более энергоэффективен дом, тем меньше солнечных батарей может понадобиться.

Солнечная энергия защищает вас и ваш дом в суровых зимних условиях. Холодные температуры увеличивают выработку солнечного электричества, и его можно хранить для дальнейшего использования. Кроме того, в зимний ясный день солнечного света столько же, сколько летом.

Инженерные решения

С ростом СЭС по всему миру появляется новая проблема, особо актуальная для европейских стран. Для строительства таких электростанций необходимо большое пространство. В некотором плане эту проблему решают интеграцией фотоэлементов в дорожное покрытие и установкой светоприёмников на крышах. Но часто приходится модернизировать кровельные конструкции, а в некоторых случаях установка противоречит архитектурным особенностям. Актуальность повышения интеграционных возможностей солнечных батарей приобрела критическую отметку, поэтому над этим сегодня работают ведущие инженеры и архитекторы.

Кровля из фотоэлементов

Интересную конструкцию на конференции Solar Power International 2017 в Лас-Вегасе представила компания Hanergy. Кровельная плитка Hantiles представляет собой волнообразную черепицу со встроенными фотоэлементами. Совместив кровельный материал и фотоэлементы, сохраняется эстетический вид постройки, а кровельная конструкция не требует дополнений. К тому же по стоимости получается дешевле, чем приобретать отдельно кровлю и панели.

Облицовка стен солнечными панелями

Швейцарский центр микротехники и электроники «CSEM» предложил новую технологию по производству наружных стеновых облицовочных панелей, которые одновременно являются еще и солнечными. Особенность заключается в сохранении качеств облицовочного материала. Панели выглядят монотонно и обладают высокими тепло- и звукоизоляционными свойствами. Пока были представлены только белые варианты, но разработчики говорят, что возможен любой цвет.

Окна с фотоэлементами

Скоро вместо энергосберегающих окон можно будет устанавливать энергогенерирующие. Инновационное окно от разработчиков национальной лаборатории Лос-Аламоса визуально ничем не отличается от простых окон. При этом в них применен однокамерный стеклопакет со встроенными квантовыми точками на основе марганца на внешнем стекле и на основе селенид меди-индия на внутреннем. Стекла выступают в роли люминесцентного концентратора и, поглощая свет, перенаправляют его к краям рамы, где он преобразуется в электроэнергию встроенными фотоэлементами.

Еще дальше пошли немецкие инженеры из Йенского университета. Они предложили смарт-окна. Идея «умных» окон не новая. Раньше другими разработчиками предлагались стекла, изменяющие светопрозрачность и вырабатывающие электроэнергию за счет заламинированных фотоэлементов. В этот раз применена принципиально новая технология LaWin. Теперь к функциям окон добавилась способность работать как освещение и отопление.

Подзарядка на ходу

Японские разработчики из института RIKEN и Токийского университета изобрели ультратонкий гибкий фотоэлемент, который не боится воды и растягивающих нагрузок. При интеграции такой батареи в текстиль можно создавать одежду с возможностью подключения мобильных устройств или любой другой электроники. 

Видео-обзор эффективности паровой швабры

ТОП-3: Солнечная панель с выходом USB 6,5 W стоимостью 1599 рублей

Обзор

Портативная зарядка нидерландских инженеров, оснащенная USB 6,5 W выходом, изготовлена с применением инновационных технологий, позволяющую заряжать девайсы быстрее, чем делают это аналоги, и эффективнее (на 21%). Поэтому, лишь появившись на рынке, нашла свою аудиторию.

Плюсы

• Малый вес – 216 грамм;
• Достойная производительность – 6,5 Вт;
• Заряжает мобильный за пару часов;
• Пригодна для пополнения энергией блоков питания и таблеток;
• Стандарт – регулируемый;
• Снащена отверстиями для крепления (4 шт.) и кабелем micro USB.

Применение

Любой гаджет – планшет, телефон мобильный, плеер MP3, оборудование навигационное – GPS, ПК, цифровую и видеокамеру, динамик и др., способно зарядить это небольшое устройство, работающее от солнечной радиации. Если энергия накоплена, но необходимости в ней нет в данное время. Она будет хранится, пока возникнет в ней потребность.

Стоимость

Недорого солнечные панели купить можно, воспользовавшись таблицей:

Гетероструктурная технология HJT

Технология HJT используется несколькими производителями солнечных батарей. В настоящее время и российская компания Хевел производит серийные панели с использованием гетеропереходных элементов, а так же Panasonic и ряд других компаний. Группа компаний REC недавно анонсировала новые панели серии Alpha, в которых используются ячейки HJC с 16 микро шинами для достижения впечатляющей эффективности в 21,7%. Вслед за первоначальной разработкой HJC, проделанной UNSW и Sanyo, Panasonic создала эффективную серию панелей ‘HIT’ и уже много лет является лидером в технологии ячеек HJT.

Солнечные элементы HJT используют основу из обычного кристаллического кремния с дополнительными тонкопленочными слоями аморфного кремния по обе стороны ячейки, образуя так называемый гетеропереход. В отличие от обычных P-N-соединительных ячеек, многослойные гетеропереходные ячейки могут значительно повысить эффективность. В лабораторных испытаниях достигается эффективность до 26,5% в сочетании с технологией IBC.

В Panasonic разработали ячейку HIT, с использованием высокопроизводительной кремниевой основы N-типа для производства солнечных батарей с КПД более 20,0% и превосходными характеристиками при высоких температурах. Кремниевые элементы N-типа также обеспечивают исключительную долговременную производительность, гарантирующую 90,76% остаточной мощности через 25 лет, что является вторым по величине из доступных после SunPower.

HJT лидер при высоких температурах

Наиболее впечатляющей характеристикой ячеек Panasonic HIT является невероятно низкий температурный коэффициент, который на 40% меньше, чем у обычных поли и монокристаллических ячеек. Выходная мощность панелей приводится при температуре на элементах 25 градусов Цельсия, при стандартных условиях STC (Standard Test Conditions), и каждый градус выше немного снижает выходную мощность.

Температурный коэффициент влияет на снижение мощности при увеличении температуры на солнечных элементах.

В обычных поли и моноэлементах это значение составляет от 0,38% до 0,42% на градус C, что может привести к снижению общей производительности на 20% или более в очень жаркие безветренные дни. Для сравнения, у HIT от Panasonic очень низкий температурный коэффициент 0,26% на градус, что является самым низким показателем среди всех производимых сегодня элементов.

На температуру панели и ячейки также влияют цвет крыши, угол наклона и скорость ветра, поэтому установка плоских панелей на очень темной крыше обычно снижает производительность панели по сравнению с крышами более светлого цвета.

Уникальные панели Panasonic HIT доступны только в Японии и Северной Америке и, к сожалению, в настоящее время недоступны в России, но не стоит расстраиваться на этот счет, ведь стоимость таких панелей пока очень высока и благо существуют альтернативные варианты.

Гибридные солнечные панели

Гибридная солнечная панельС развитием прогресса КПД солнечных батарей стабильно растет, но все же не превышает двадцати процентов. Причина этому — лишь частичное использование излучения, которое сквозь них проходит. Специалисты не прекращают попыток найти оптимальный вариант.

Одним из предложенных решений они представили гибридные солнечные батареи. Они используют одновременно тепловое и световое излучение.

Такие панели производятся путем совмещения полимера в пленочном виде и солнечного элемента. Гибридные солнечные панели подходят для использования в монохромных дисплеях и светильниках на светодиодах.

Трубы профильные стальные цена за метр . Мониторинг и анализ цен.

Меры предосторожности

Пенополиуретан компоненты А (полиол, жидкость от прозрачного до желто-коричневого цвета) может послужить причиной загрязнения грунтовых вод также, как например, мазут. В соединении с влагой В кристаллизуется, поэтому компоненты ппу нельзя выливать в канализацию поскольку трубы и колодцы могут забиться. Пролитые компоненты ппу нужно присыпать влажными древесными опилками для впитывания. Пенополиуретан компоненты марки В (изоцианат, коричневая жидкость) не должны сжигаться в установке по сжиганию мусора. Они должны впитываться в песок или подобные адсорбенты, заливаться поглощающим веществом в открытые бочки (8%-й раствор аммиака с приблизительно 1% смачивающего вещества) и в результате этого нейтрализоваться (отвердевать) и затем через несколько дней доставляться на оборудованные свалки. Отходы пены, прошедшей реакцию, без колебаний доставляются на оборудованную свалку, т.к. они стали уже химически нейтральными и неядовитыми. Сжигание отходов пены на открытом воздухе не допускается из-за образования дыма и запаха.

Пенополиуретан компоненты для напыления при переработке образуют аэрозольный туман, поэтому во время распыления рекомендуется предохраняться от аэрозоли при помощи респиратора или маски-шлема с подачей свежего воздуха. Эта рекомендация относится, главным образом, к распылению в закрытых помещениях, особенно тогда, когда не предусмотрена эффективная принудительная откачка воздуха (камера для окраски распылением). При покрытии крыш методом напыления на практике это трудно осуществимо еще и потому, что воздушные шланги мешают передвижению рабочих и могут быть причиной несчастного случая (опасность споткнуться). Использование фильтрозащитной маски (в виде свисающей ткани) может рассматриваться лишь в качестве кратковременной меры или как мало подходящая защитная мера для длительного использования. Спустя некоторое время повышается сопротивление воздуха и как показывает опыт, маски тогда больше не используются (также потому, что при высоких внешних температурах маски становятся неудобными). Многие рабочие, выполняющие напыление, используют при полиуретановом покрытии крыш полуоткрытые маски (полумаски). Если рабочий при напылении пенополиуретан компонентов находится на подветренной стороне, то должны быть приняты достаточные меры безопасности, т.к. относительно вязкая реакционная смесь, распыленная при помощи безвоздушного пистолета не образует мелких аэрозольных капель. Такие маски не защищают от паров изоцианата. Опасность того, что максимально допустимая концентрация вредных веществ изоцианата будет достигнута при напылении на открытом воздухе, является нереальной, т.к. дифенилметандиизоцианат, используемый в системах пенополиуретан компонентах, имеет очень низкое давление пара (ниже 10 в минус четвертой степени мбар) и тем более, что при использовании этих высококатализированных систем он преобразуется очень быстро в нелетучие полимеры. По крайней мере убедительно требуется использование защитных очков, маски и одежды, а также проведение инструктажа исполнителям о запрещении производить распыление против направления ветра.

Пенополиуретан компоненты при напылении образуют аэрозоли, которые оседают на волосах, коже, одежде и отвердевают. Поэтому рекомендуется выдать обслуживающему персоналу соответствующую рабочую одежду, защитные очки и перчатки. При распылении образуется аэрозольный туман. При работах вблизи края крыши и при порывистом ветре следует помнить о том, что мелкие капли могут осесть на фасадах и окнах соседних зданий, а также на одежде людей и на автомобилях, оставленных поблизости. Эти загрязнения схватываются очень сильно и зачастую могут быть удалены лишь механическим способом

Поэтому рекомендуется осторожное проведение работ на открытых местах, установка флажков для определения направления ветра и покрытие опасных участков и предметов навесами. Автомобили и передвижные предметы нужно убрать из этого района

Кроме того, нужно установить заграждения и предупредительные знаки.

Пенополиуретан компоненты А содержат наряду со вспенивателем также малые количества активаторов, т.е. третичные амины. При контакте со слизистой оболочкой может наступить легкое раздражение. При обращении с А поэтому нужно иметь защитные очки и перчатки. Брызги, попавшие на кожу, следует смыть водой и мылом. Брызги, попавшие в глаза должны быть тщательно промыты чистой водой. Пенополиуретан компоненты В содержат свободный дифенилметандиизоцианат (МДИ). Он вреден для здоровья, оказывает раздражительное действие на кожу и дыхательные пути. Поэтому нужно всегда иметь защитные очки и перчатки при переливании, а также работая на установке для напыления. Компоненты ппу, попавшие на кожу, необходимо немедленно смыть. Брызги, попавшие в глаза, нужно тщательно промыть водой; после этого следует обратиться к окулисту. Во время работы нельзя есть или курить.

Купить готовый электрический щиток для монтажа в квартире или собирать самим

Как поётся в старой песенке «до чего дошёл прогресс», что можно купить готовый щиток с полной начинкой. Если ваш электрик предлагает такую конструкцию «фирменной» сборки, то не пугайтесь. Щиты собирают предприятия и электромонтажные фирмы, в том числе и под заказ или для типовых проектов квартирной проводки.

Основной момент, который нужно уточнить — работал ли с готовыми щитами ваш мастер раньше или это первый опыт. Если он установил десяток-другой таких сборок и знает их особенности, то смело соглашайтесь. Но если вы «подопытный кролик» для первого эксперимента — отказывайтесь. Пусть лучше собирает сам, ручками, по старинке.

Какой мощности взять солнечную батарею?

Здесь также все зависит от потребностей пользователя. Для автономного снабжения электроэнергией целого дома нет смысла брать меньше 1000 Вт. А если нужно запитать систему отопления на даче, теоретически нужен комплект мощностью до 10 кВт. Однако стоит помнить, что такая солнечная панель будет стоить немалых денег. Только одни солнечные модули (даже самые недорогие без контроллера, инвертора и других комплектующих) мощностью 10 кВт будут стоить не менее 300 000 рублей. Поэтому такие батареи можно рассматривать как дополнительный источник энергии, но не основной.

Если вам нужна солнечная батарея для дачи, чтоб работал холодильник и телевизор, тогда хватит панели мощностью 500 Вт. Например, можно взять два солнечных поликристаллических модуля One-Sun 250P, которые обойдутся вам всего в 16 500 рублей.

Если же вы никогда не пользовались солнечными батареями, то рекомендуем купить небольшую складную панель небольшой мощности для телефона или планшета.

Виды сухой стяжки с применением гипсоволокна

Выделяют несколько вариаций, которые различаются в зависимости от используемого материала:

• На основе керамзита. Эта наиболее популярное решение, которое позволяет выполнить работы на разных основаниях в короткий срок. Используется продукция мелкой фракции – не более 0,5 мм, что обеспечивает плотное прилегание частиц. Стяжка выполняется несколькими способами, различающимися размером насыпки: толщина 2–3 см позволяет положить один слой гипсоволокна 12–15 мм, более 5 см – рекомендуется настилать 2 уровня листов толщиной от 10 до 12 мм. Прослойка керамзита от 10 см предполагает три пласта ГВЛ толщиной от 10 мм.
• Из пенопласта. Такой пол создается, если основание не имеет серьезных неровностей. Укладка утеплителя позволяет повысить энергоэффективность помещения. Толщина слоя должна составлять не менее 30 мм.
• Комбинированный вариант. Первым засыпается керамзит, сверху кладутся листы пенополистирола. Такой метод обеспечивает одновременно выравнивание и теплоизоляцию пола из гипсоволокнистых плит в доме или квартире.
• Сочетание сухой стяжки и системы «теплый пол». Целесообразно отдавать предпочтение электрическому обогревателю. Многие производители выпускают специальную сыпучую продукцию, которая оптимизирует процесс и гарантирует качественный результат.

Из всех вариантов устройства пола с помощью ГВЛ наиболее популярным считается сухая стяжка по керамзиту, а самым надежным является комбинированный способ, в то время как укладка гипсоволокна на минвату и пенопласт не всегда возможна из-за низкой плотности материалов

Для полового покрытия чаще всего применяется керамзит. Этот материал не относится к качественным утеплителям, изоляция наблюдается только при слое толщиной от 10 см, что по показателям сопоставимо с 25 см дерева.

Применение холодной сварки для металла

Работу с ремонтным составом значительно упрощает знание некоторых нюансов.

• Жидкие составы в шприцах. При надавливании клей и отвердитель вытекают одновременно и смешиваются. Однако, такой состав не следует наносить сразу. Нужно выдавить немного в емкость, а затем перемешать еще раз.
• Количество состава. Состав следует готовить небольшими порциями. Сварка первично схватывается уже через 5-20 минут, поэтому, приготовив большую порцию состава, можно не успеть ее использовать.
• Пластик и дерево. Чтобы скрепить столь разнородные материалы можно также применить холодную сварку для металлов, о чем, как правило, упоминается в инструкции.
• Чистка и обезжиривание поверхности. Как уже говорилось выше, делать это вовсе необязательно, потому что современная сварка приклеивается и к жирной плоскости. Однако, работа со сваркой по очищенной поверхности гарантирует более качественный результат ремонта.
• Нагрузка. Пока ремонтный состав на отремонтированном участке полностью не высох, крайне нежелательно воздействие на него любых механических нагрузок.
• Качество работы. Заключается в тщательном и точном отмеривании количества сварки и отвердителя для создания ремонтной смеси. Смесь следует перемешивать с особой тщательностью.
• Перчатки. Из-за негативного влияния некоторых компонентов сварки на человеческую кожу при работе следует надевать перчатки.

Типы фотоэлектрических преобразователей

Классифицируют промышленные солнечные панели по их конструкционным особенностям и типу рабочего фотоэлектрического слоя.

Различают такие виды батарей по типу устройства:

• гибкие панели;
• жесткие модули.

Гибкие тонкопленочные панели постепенно занимают всё большую нишу на рынке благодаря своей монтажной универсальности, ведь установить их можно на большинстве поверхностей с разнообразными архитектурными формами.

Реальные характеристики солнечных панелей обычно ниже, чем указанные в инструкции. Поэтому перед их установкой дома желательно самому увидеть похожий реализованный проект

По типу рабочего фотоэлектрического слоя солнечные батареи разделяются на такие разновидности:

1. Кремниевые: монокристаллические, поликристаллические, аморфные.
2. Теллурий-кадмиевые.
3. На основе селенида индия- меди-галлия.
4. Полимерные.
5. Органические.
6. На основе арсенида галлия.
7. Комбинированные и многослойные.

Интерес для широкого потребителя представляют не все типы солнечных панелей, а только лишь первые два кристаллических подвида.

Хотя некоторые другие типы панелей и имеют большие КПД, но из-за высокой стоимости они не получили широкого распространения.

Кремниевые фотоэлектрические элементы довольно чувствительны к нагреву. Базовая температура для измерения электрогенерации составляет 25°C. При её повышении на один градус эффективность панелей снижается на 0,45-0,5%.

Далее будут подробно рассмотрены солнечные панели, которые представляют наибольший потребительский интерес.

Гидроизоляция фундамента: оптимальный выбор технологии