Использование солнечные батареи производства

Применение солнечных батарей

Солнечная батарея — это группа фотоэлементов, вырабатывающая электрический ток под воздействием солнечных лучей.

Схема солнечной фотоэлектрической системы.

Внешняя простота конструкции очень привлекательна по сравнению с турбинами гидроэлектростанций и атомными реакторами, но больших электрических мощностей, чем получаемые на ГЭС и АЭС, использование солнечных батарей пока дать не может.

Солнечный свет — основа тепла и жизни на Земле, своим обилием и легкой доступностью привлекал пытливые умы всех времен. Тысячи лет назад великий Архимед с помощью вогнутых отполированных поверхностей бронзовых щитов сфокусировал лучи солнца и поджег деревянную эскадру римлян. Солнечные коллекторы — собиратели солнечного тепла — популярны и сегодня при использовании в летних душах на дачах и садовых участках.

Схема водонагревательной гелиосистемы.

Солнечная энергия для получения электричества стала применяться только в середине прошлого века. Открытие и использование внутреннего фотоэффекта в полупроводниковых фотоэлементах, развитие технологии их производства позволили создать надежные конструкции солнечных батарей.

В результате падения световых лучей на поверхность полупроводникового фотоэлемента в последнем возникает направленный поток электронов, который и называется электрическим током. Величина его измеряется в микроамперах. Электрическая мощность одного фотоэлемента очень маленькая, поэтому их соединяют в блоки. Основными недостатками, тормозящими широкое использование таких батарей, являются:

• невысокая электрическая мощность;
• высокая стоимость производства.

Малая мощность солнечных батарей обусловлена еще тем, что большая часть падающего на них светового потока рассеивается, отражается или поглощается без выработки электрического тока (потери — до 75%). Отсюда низкие мощности фотоэлементов и высокая стоимость их электроэнергии.

Схема принципа работы и устройства солнечной батареи.

Основным материалом для производства полупроводниковых фотоэлементов является кристаллический кремний. Морские и речные пляжи переполнены песком — ярким представителем кремния, но содержат всевозможные примеси. Технология очистки природного кремния — очень дорогостоящее мероприятие, что сказывается на стоимости фотоэлементов.

Солнечную энергию активно стали использовать в космосе. Солнечные батареи в космических аппаратах — основа для обеспечения питания всей бортовой космической техники. В быту применение фотоэлементов встречается чаще всего в калькуляторах на солнечных батареях. Совершенствование технологий производства кристаллического кремния привело к созданию солнечных батарей на фотоэлементах нового поколения.

Применение солнечных батарей в быту

Схема солнечных модулей.

Бытовое использование фотоэлементов, объединенных в блоки для создания достаточной электрической мощности, находит применение в качестве резервных источников энергии для самых нужных бытовых приборов.

Дачи и загородные дома в условиях нашей действительности весьма уязвимы для временных отключений электроэнергии. Даже элитные участки, застроенные роскошными зданиями, не застрахованы от этих явлений. Отсутствие, хотя бы временное, возможности использования привычной бытовой техники: холодильника, микроволновой печи, тостера, телевизора — создает бытовые неудобства и раздражает.

Солнечные батареи устраняют зависимость от временных отключений электроэнергии и создают ощущение свободы и комфорта. За дополнительный комфорт приходится платить, так как применение таких батарей возможно только в комплекте со специальными приборами:

• аккумуляторы для накопления электроэнергии, выработанной фотоэлементами батареи;
• контроллер для регулировки оптимального расходования накопленной электроэнергии;
• инвертор для питания бытовых приборов.

Подключение и обслуживание

Правильно подключить и использовать солнечную батарею — такая задача встает сразу же после приобретения этого недешевого оборудования. Вот самый минимальный перечень мероприятий по организации автономного электроснабжения:

• выбрать необходимое число модулей из фотоэлементов для сборки батарей;
• выбрать способ подключения;
• предусмотреть установку диодного шунта от возможного затенения фотоэлементов;
• установить регулятор зарядки аккумуляторов;
• установить контроллер для всей системы фотоэлементов.

Специфика работ требует привлечения специалиста, чтобы правильно подключить батарею.

Обслуживание солнечных батарей несложно, но требует внимания. Фотоэлемент, точнее, кристаллический полупроводник, долговечен и неприхотлив к изменению внешних условий. Элементы конструкции фотоэлектрических модулей и батарей в период эксплуатации изменяют свои свойства:

• загрязнение поверхностей фотоэлементов снижает их эффективность;
• защитная пленка снижает со временем светопропускание на 10-20%, что требует регулировки в электрических цепях;
• перегрев контроллера и инвертора нарушает электрические характеристики системы;
• изоляция подводящих проводов разрушается от влаги и перепада температуры.

Пользоваться неисправной батареей категорически запрещено.

Перспективы развития использования солнечной энергии

Схема электросети при использовании солнечных батарей.

Установка на крышах домов в городах солнечных преобразователей очень перспективна для экономии электроэнергии, но требует государственной поддержки. Например, бытовым потребителям фотоэлектрической энергии в Германии субсидируют коммунальные платежи.

В государствах, где солнечные дни преобладают (Испания, Израиль), разрабатываются проекты жилых и промышленных зданий с солнечными батареями на крыше. Сложность технологии производства и высокая стоимость фотоэлементов не позволяют добиться массового производства.

Электромобили сегодня реально эксплуатируются, но в небольших масштабах из-за необходимости частых подзарядок аккумуляторов. Зарядка автомобильных аккумуляторов солнечными батареями — это прорыв в автомобильной промышленности по созданию конкурентоспособных электромобилей.

По долгосрочным техническим прогнозам к середине 21 века, себестоимость электроэнергии фотоэлементов приблизится к себестоимости ее типовых поставщиков. С точки зрения экологии, автономные мощные источники электроэнергии в виде солнечных батарей получат широкое распространение.

Источник

Альтернативные источники в промышленном производстве

Установка солнечных батарей все чаще встречается в повседневной жизни многих людей на планете. Начиная от самых маленьких светильников в своем дворе и заканчивая стационарными устройствами, обеспечивающими целое здание альтернативной электроэнергией, солнечные батареи можно увидеть практически в каждом городе. Вызывая немало споров на заре своего становления, солнечная энергетика на сегодняшний момент становится объектом пристального внимания со стороны крупного и мелкого производства.

Установка солнечных батарей или как превратить расходы в чистую прибыль

Абсолютно любое предприятие не может функционировать без электроэнергии. Причем потребление в промышленных масштабах просто огромно. Никакие потребления жилого дома и близко не может сравниться с показателями промышленности. Поэтому статья расходов на электричество и выводиться отдельно, чтобы подчеркнуть необходимость экономии и энергосбережения. Если представить, что эти немалые денежные расходы можно не просто откинуть, а записать в прибыль и поднять экономические показатели, то за воплощение этой идеи многие предприниматели и владельцы предприятий отдали бы не малые деньги. Раньше солнечные батареи не имели нужных мощностей, что бы хотя бы близко заменить привычное энергоснабжение, теперь же такие установки имеются, и идея замены стандартной электроэнергии все чаще всплывают спорах об экономии.

Промышленные альтернативные солнечные батареи

Полезность, целесообразность и экономическая эффективность применения световых источников в частном строительстве заставило некоторые сферы промышленности начать относиться к альтернативной энергетике более серьезно. В частности, солнечные батареи обеспечивающие целое строение достаточным объемом электроэнергии, вполне могут подойти и небольшим производственным объектам, не использующим в арсенале своего производства серьезное энергоемкое оборудование.

Узнайте больше о самовозобновляемой и бесплатной энергии будущего. Солнечные батареи в действии.

Особенно выгодно использовать солнечные батареи в промышленности крайнего севера и просто отдаленных и труднодоступных уголках земли. Устройство электрических сетей и коммуникаций достаточно трудоемкий процесс даже в обычных городских условиях. Что же говорить про северную часть страны.

Экономическая эффективность применения световой энергетики

Без сомнения, стоимость автономного комплекса и промышленная установка солнечных батарей значительно ниже затрат на привычное подведение всех необходимых человеку коммуникаций. Солнечные батареи для производства по своему устройству ничем не отличаются от стандартных установок. Единственное отличие это размеры самих панелей и емкость аккумуляторных батарей. Для того чтобы производство могло функционировать необходим немалый объем электричества и подаваться он должен в нужных объемах, и что самое главное своевременно. Именно поэтому солнечные батареи для подобных объектов имеют значительно большие размеры, и накапливающие устройства подбираются с тем учетом, чтоб потянуть все производство в периоды слабой освещенности, будь то темное время суток или просто пасмурное время года.

Неоспоримые плюсы перехода на автономную энергию

Основное преимущество обустройства отдаленных объектов промышленности в наличии обширного свободного места. Как все знают, установка солнечных батарей требует наличия достаточной площади для расположения необходимого количества панелей. Поэтому такой проблемы вдали от цивилизации и мегаполисов не существует. Солнечные батареи можно разместить прямо на земле, на площадке, которую даже нет необходимости выравнивать. К тому же подобное расположение позволит очень эффективно и без лишних затрат обслуживать солнечные батареи, так как не придется работать на высоте с опасностью для жизни или здоровья. Уход за рабочей поверхностью батареи очень важен, так как при ненадлежащей очистке произойдет снижение выработки тока, что крайне нежелательно.

Установка солнечных батарей: подводные камни или повод задуматься

Установка солнечных батарей имеет единственный серьезный недостаток, а именно: КПД выработки электрического тока. Купить и установить комплект, обеспечив свое предприятие электричеством, не так просто как может показаться на первый взгляд. Одной установки будет недостаточно. Необходимо как минимум продумать средства максимальной экономии электричества в рамках отдельного предприятия. В данной работе мелочей не будет, поэтому придется учитывать все, начиная от лампочек и датчиков движения и заканчивая подбором или заменой энергоемкого оборудования на менее затратное. Не исключен такой вариант, что переход на солнечные батареи может потребовать полного переоснащения предприятия. Каждый случай индивидуален и нет стандартной схемы. Каждый для себя сам решает как именно сэкономить, от чего отказаться, а что заменить. Провести такой труд может оказаться не под силу любому предпринимателю или владельцу завода. Но если все сделать с умом и учесть каждую мелочь, в конечном итоге можно значительно сэкономить на расходах, и тем самым увеличить экономическую эффективность своего предприятия.

Источник

Обзор солнечных панелей российского производства

Солнечные батареи являются альтернативным источником энергии, а также выполняют две важные задачи — сокращение расходов на топливо и сохранение экологии. И хотя их эффективность не столько велика, промышленность все равно пытается их использовать, если в том есть смысл. В случае же нестабильной валютной ситуации солнечные панели российского производства в разы дешевле их конкурентов, однако, могут ли они отбить свою стоимость — читайте в статье.

Солнечная энергетика: общая информация

И прежде всего, стоит провести небольшой экскурс о рынке всей солнечной энергетики, чтобы лучше понимать специфику российского производства и той потенциальной выгоды, которую она несет для промышленности. Старт роста продаж батарей, работающих на солнце, принято считать начало 1990 годов.

Количество используемой с тех лет солнечной энергии возросло в разы. И, тем не менее, на сегодняшний день ее доля составляет не более 5–10 %. Основной рынок приходится на такие возобновляемые источники как:

• гидроэлектростанции;
• геотермальные сооружения;
• ветряные электростанции.

Они не дешевые, но крайне эффективные. Лидером же среди них являются гидроэлектростанции. Однако нужно понимать, что их не везде можно использовать и одним из таких мест является космос. Там солнечные панели незаменимый инструмент для добычи энергии.

Исходя из подобной узкой направленности, вытекает и их основное применение. Использование панелей необходимо там, где другие источники не слишком эффективны: заряд небольших аккумуляторов, подача электричества для умеренного света, обеспечение вентиляции и так далее.

Сферы, что их используют

В целом производство в мире солнечных батарей и то, где они используются, вытекает из погодных условий и максимально долгого наличия солнечного света. Раньше батареи первично служили для обслуживания бытовых приборов, потому что совершенно не подходили для промышленного производства, а сейчас все иначе. Они обрели популярность в следующих сферах:

• промышленные предприятия;
• малый и средний бизнес;
• частный сектор;
• коммунальное обслуживание для освещения города.

Помимо всего, солнечные батареи также используются как дополнительный источник питания для двигателей самолетов, яхт и космической техники.

Специфика солнечных панелей

Основная особенность панелей заключается в их неиссякаемости. Израсходовать ресурс солнца таким способом практически невозможно. И, даже если люди придумают, как брать из него энергию иным методом, то энергии хватит на несколько миллиардов лет — исследования NASA это подтвердили. В совокупности этих фактов солнечные батареи становятся запасным вариантом, если другие источники смогут израсходовать свой ресурс.

Преимущества

Неоспоримые плюсы использования солнечной энергии:

• большой потенциал: ученые заявляют, что ее мощность измеряется тераваттами — это в несколько раз превышает реальную потребность человечества в энергии;
• доступность: лучи солнца присутствуют практически везде, включая страны расположенные в северных регионах;
• экология: производители солнечных батарей не наносят урон экологии, вопрос который в последние несколько лет стоит особенно остро;
• отсутствие шума: тот факт, что использование панелей не производит никакого шума, делает возможным их использование в жилых кварталах — они не будут никому мешать;
• низкие издержки: обслуживание таких батарей в разы ниже, чем других источников.

Совокупность всех факторов в будущем даст абсолютное преимущество этого источника, особенно если к тому времени ученые оптимизирует потребление такой энергии и поймут, как потреблять ее больше и быстрее.

Недостатки

И, несмотря на все те преимущества, что солнечные панели уже дают или могут дать в стратегической перспективе, существует ряд недостатков. В первую очередь нужно выделить затраты. Существует определенный парадокс: производители не учитывают, что при изготовлении солнечных панелей происходит загрязнение экологии, которое скажется на природе в течении пары лет.

Минусами также является:

• неравномерность: не вся поверхность Земли обладает хорошей освещенностью от солнца, что делает нерациональным использование панелей на конкретных территориях;
• погода: в пасмурные дни панели получают намного меньше энергии, что также делает невозможным их регулярное использования в регионах с повышенной дождливостью или пасмурностью;
• территория: получение приемлемого КПД возможно только при задействовании больших площадей для размещения на них панелей, потому что в противном случае их использование становится бессмысленным;
• переработка: вопрос утилизация стоит также остро, как и эффективности, потому что это ресурсозатратно и тяжело — несоблюдение процедуры может привести к загрязнению экологии.

В заключение нужно также выделить материал, из которого предприятия изготавливают батареи — это трихлорсилан. Фактически он является ядовитым и взрывоопасным, что при неправильном использовании или утилизации может нанести вред сотрудникам производства, а не только природе. И если в развитых странах эту проблему можно решить — пусть с высокими тратами, — то в странах третьего мира, где соответствующего оборудования попросту нет, избежать этого невозможно.

Российское производство солнечных батарей

Теперь, когда проведен основной обзор солнечных батарей вернемся к тому, что предлагают отечественная промышленность в данной сфере. Российское производство нацелено на создание двух видов солнечных панелей, отличие которых выражено в используемой технологии и применяемых на заводе материалах:

1. Кремниевые модули. Наиболее популярная версия ввиду использования в ней кремния, который можно найти на практически любой точке планеты. Это делает его дешевым материалом, что сказывается на себестоимости производства. Они бывают нескольких видов:
   • монокристаллические: КПД достигает 22 %, однако их производство дорого, что в целом окупается ввиду высокой популярностью на рынке — они относительно быстро отбивают все потраченные на них деньги;
   • поликристаллические: низкие по себестоимости, что соответственно снижает КПД до 18 % и потребительский спрос в несколько раз — актуальны только в случаях, когда выступают дополнительным источником для подпитки небольших объектов;
   • аморфнокремниевые: самые дешевые из всех представленных видов, что сказывается на КПД, достигающего 6 % максимум, однако панели компенсируют это высокой способностью поглощать энергию.

Главное преимущество модулей из кремния заключается в их продолжительности «жизни» и скорости окупаемости. Они не требуют сложного технического обслуживания, что автоматически делает их в разы предпочтительнее для массового потребителя.

Пленочные модули. Эволюционировавшая версия панелей из кремния, что должна стать дешевле и производительнее. Их делят на следующие типы:

• полимерные: созданы из органических полупроводников и имеют тонкий слой — порядка 100 нм, — при этом предоставляя КПД в районе 11 %;
• созданные из теллурида натрия: их основное применение нацелено на космический сектор — аналогов, допустимых для использования нет, что делает их лидерами в этом сегменте;
• основанные на селене, меди и индии: предоставляют владельцу КПД до 20 %, однако при этом значительно превышают в цене по сравнению с другими панелями.

Использование модулей пленочного типа обосновано не только высоким КПД и надежностью, но и тем, что они могут быть установлены практически на любой поверхности. Они также достаточно просты в обслуживании и прочны настолько, чтобы выдержать небольшое механическое воздействие.

Недостатком же является то, что нагрев до 40 градусов для них фактически означает перегрев. Это становится причиной снижения КПД, делающим использование этих панелей нерациональным.

ТОП-10 производителей

Теперь осталось рассмотреть топ 10 солнечных панелей российского производства. Список включает в себя:

1. «Квант». Компания осуществляет производство в России для частного и космического секторов. Производимые ими трехкаскаднокремнивые панели выдерживают температуру от −40 до +75 градусов Цельсия — в этом также состоит их преимущество перед большинством конкурентов, так как зачастую максимальная температура равна 60.
   Выпускаемые БСА и ЭПС модели имеют мощность от 640 Вт до 15000 Вт и от 50 до 100 Вт соответственно.
2. «Солнечный ветер». Производство основано на монокристаллическом кремнии. Поточно-производимые модули не превышают мощности в 160 Вт, однако также доступны панели на заказ до 200 Вт. Особенностью является то, что «Солнечный ветер» создает двусторонние панели — в рамках российского рынка это редкость.
3. «Телеком-СТВ». Массовое изготовление нацелено на панели с мощностью до 250 Вт — серия ТСМ. Линейка же ФСМ в ряде случае достигает 300 Вт.
4. «Рязанский ЗМКП». Официальный магазин фирмы предоставляет только две и весьма средних по мощности модели — до 140 и 240 Вт. При этом во время выбора рекомендуется отталкиваться не от максимальной мощности, а от минимальной, так как между двумя моделями существенный разрыв.
5. «Хевел». Все модели работают на 120 Вт, однако компания также осуществляет строительство электростанций из солнечных панелей. Это не входит в стоимость продукции, однако значительно экономит деньги при оптовой закупке и планировании строительства.
6. «Сатурн». Максимальная мощность производимых батарей достигает 310 Вт, что обусловлено спецификой области, для которой они выпускаются, — космос. Это делает невозможным, а точнее неэффективным, их использование на Земле.
7. «СоларИннТех». Основное направление — домашние решения. Продаваемые фирмой батареи являются собственностью Sunways и достигают максимум 30 Вт.
8. «Витасвет». Базой для пластин стал кремний, а их типом выступает мульти-кристалл. Рабочая мощность до 240 Вт.
9. «Термотрон». Несмотря на название компании, выпускаемая продукция выходит под маркой «Экотерм». Условия работы до 210 Вт.
10. «Solbat». Массовое решение на заказ — покупатель перед покупкой самостоятельно выбирает размер и требуемую мощность пластин. Тем не менее, он ограничен в рамках производственного процесса — до 230 Вт.

Отсутствие стоимости в топе обусловлено тем, что она изменчива и зависит от курса валюты и географического расположения, как компании, так и клиента.

Использование солнечных батарей на данном этапе является не до конца рациональным решением. Однако со временем, когда технологии станут лучше, они станут незаменимым источником энергии.

Видео по теме

Источник

Читайте также:  Батарейки для солнечного панелями