Особенности гибких солнечных модулей и их применение
Гибкие солнечные панели (они же – «тонкопленочные») становятся все более востребованными в бытовой сфере. Если раньше их использовали главным образом на крупных гелиостанциях или в аэрокосмической отрасли, то сегодня они все чаще применяются и в повседневной жизни.
- Гибкие панели встраивают в различные архитектурные элементы и рекламные сооружения, а также используют в качестве складных мобильных источников энергии.
- Более того, тонкопленочные фотобатареи даже нашивают на одежду и снаряжение. К примеру, для туристов выпускают специальные модели походных рюкзаков, снабженных гибкими батареями.
- А последние разработки в этой сфере позволили создать тонкопленочные модели, которые можно использовать и для тонировки стекол.
- То есть при помощи «солнечной пленки» любое окно легко превратить в полноценный источник питания.
- Проводились и другие интересные эксперименты. Например, по созданию так называемых «фотоштор».
Нашитые на ткань гибкие солнечные модули не только вырабатывают энергию, но и надежно защищают комнату от избытка солнечных лучей. Тем самым обеспечивается прохлада и комфортный микроклимат в помещении.
Что такое «гибкая солнечная панель»
По сути, такая панель представляет собой слой полупроводника, напыленный на тонкую гибкую подложку. Толщина современных готовых панелей минимальна (не более 1 мкм), а их производительность лишь немного уступает КПД привычных кристаллических образцов.
Ранее тонкопленочные батареи изготавливали лишь на основе аморфного кремния, но сейчас все больше используют кадмия теллуриды/сульфиды, диселениды медно-индиевые и медно-галлиевые, а также некоторые полимерные вещества. Для повышения энергоэффективности применяются и многослойные (многокаскадные) полупроводниковые структуры, в которых свет отражается и преобразуется несколько раз.
Что же касается отличительных свойств гибких гелиомодулей, то можно выделить следующие:
- Гибкость структуры и возможность использования на криволинейных и цилиндрических поверхностях;
- Сохранение производительности при облачной погоде, как следствие – высокая общая энерговыработка;
- Особая эффективность в жарком климате;
- Довольно высокая степень оптического поглощения солнечного спектра, благодаря чему энергия солнца «улавливается» более полно;
- Эффективная работа в мощных гелиокомплексах. Именно поэтому изначально такие панели применяли в основном на крупных солнечных станциях.
Кроме того, производство гибких солнечных панелей обходится дешевле их кристаллических аналогов. Это означает, что и итоговая цена таких изделий также несколько ниже.
У тонкопленочных батарей есть только одна негативная особенность – более обширная (примерно в 2 раза) площадь поверхности по сравнению с кристаллическими вариантами той же мощности.
Особенности использования
Гибкие фотомодули применяют и в быту, и в промышленной сфере. Причем их особые рабочие свойства накладывают свои ограничения и на специфику использования.
В быту
Чаще всего солнечные батареи на гибких фотоэлементах используют при архитектурной отделке зданий и в малых архитектурных формах. Такие панели встраивают в крыши и окна, заключают в стеклянные триплексы и полимерные короба.
Кроме того, так как гибкие фотобатареи очень легкие, то именно их используют в тех случаях, когда критичную роль играет вес. Электросамолеты, электролодки и электромобили, аэростатные конструкции и т.д., — во всех этих случаях тонкие гелиопанели гораздо предпочтительнее и эффективнее кристаллических вариантов.
Также гибкие батареи применяют на солнечных станциях, то есть в случаях, когда не имеет значения их более обширная площадь. Особенно хорошо эти батареи зарекомендовали себя в регионах с пасмурной погодой или жарким климатом.
В космосе
Ведутся и активные разработки по использованию тонкопленочных панелей в космической отрасли. Так, на российском предприятии НПП «Квант» разрабатывается направление по созданию гибких фотопанелей для космических станций
Основное внимание при этом уделяется трехкаскадным батареям на базе аморфного кремния
Такие батареи отличаются гораздо более высокими (в 4-5 раз) энергомассовыми характеристиками по сравнению с кристаллическими аналогами (несмотря на несколько меньший КПД).
Кроме того, они гораздо более стойки к радиационному излучению, а их стоимость существенно ниже. Еще один весьма важный фактор – небольшой транспортный (стартовый) объем гибких модулей и возможность изготовления на их основе легко развертываемых конструкций.
Установка солнечной батареи
Существует несколько правил, которые нужно неукоснительно соблюдать.
Не знаешь где купить купить радиаторы для отопления? Статья расскажет, где это сделать, читай тут.
Монтаж солнечных батарей
- Место для солнечных панелей не должно затеняться.
- К солнечным батареям должен быть обеспечен легкий доступ для мытья и уборки снега.
- Батареи устанавливаются в наклон. Оптимальный угол наклона в северном полушарии – угол, равный географической широте местности.
- Батареи ориентируют строго на юг.
- Монтаж производят на стены зданий, на крыши, на опоры, установленные на земле. В этом случае необходимо предусмотреть достаточное расстояние между панелями, чтобы они не затеняли друг друга. Алюминиевые рамки панелей имеют отверстия для крепежа, и для установки панелей не нужна особая оснастка.
Солнечная батарея – перспективный и доступный вид альтернативной энергетики. С ее помощью можно заметно сэкономить на электроэнергии и тепле, если принимать в расчет долгое время эксплуатации установки.
На что еще следует обратить внимание при установке солнечных батарей
Учитывая тот факт, что за последние несколько лет использование солнечных батарей для получения электроэнергии жилого дома превратилось из необычного явления в распространённых факт, многие люди стали задумываться о том, чтобы установить подобные конструкции и в своем жилище
Однако, прежде, чем перейти к монтажу данных панелей, необходимо разобраться, на что же следует обращать внимание при выборе того или другого типа
В первую очередь нужно подумать об обслуживании конструкции, ведь данная система может требовать намного больше ухода, чем традиционные способы получения электроэнергии. Конечно, солнечные батареи более простые в эксплуатации. Это объясняется тем, что они не имеют никаких движущихся деталей, которые неожиданно могут выйти из строя в любой, как правило, самый неподходящий момент. Поэтому для того, чтобы панели на должном уровне выполняли все свои функции, необходимо производить своевременно чистку от снега, пыли или грязи, из-за которых может уменьшиться количество поглощаемого света. Для того, чтобы качественно очистить такие батареи, достаточно просто воспользоваться шлангом прохладной водой. Проделывать подобные манипуляции необходимо как можно чаще (около 4 раз в год).
Для того, чтобы получить то количество энергии, которое необходимо именно для вашего дома, важно учесть такие два фактора как инсоляция и количество необходимой электроэнергии на одни сутки. Под термином «инсоляция» понимаем меру, которая показывает, какое именно количество солнечного света будет находиться на территории той или иной области в конкретный промежуток времени
Это постоянная величина для каждой отдельной области, на которую обязательно следует обратить внимание тому, кто планирует покупку солнечных систем электроснабжения. Чем больше будет данное значение, тем большее количество электроэнергии за сутки вы сможете получить
Если же инсоляция вашего региона достаточно низкая, вам потребуется либо уменьшить расходы энергии, либо установить дополнительную панель.
Может быть полезно: Какую систему отопления выбрать для коттеджа?
Как же выяснить то, сколько именно электричества вы расходуете? Здесь все достаточно просто: достаточно просто обратить внимание на счёт, который приходит вам раз в месяц. Там написано общий расход электроэнергии
Однако, если поделить данное число на количество дней, вы легко сможете вычислить суточную норму. Тщательно просчитав все эти факторы, вы сможете подобрать не только размер панели, но и количество солнечных батарей, которые необходимы для того, чтобы вы не ощущали недостатка в электроэнергии. Чтобы найти подходящую модель, лучше всего обратиться за помощью к профессионалам. Таким образом вы сможете избежать ошибок и установить систему, которая будет отвечать всем вашим требованиям.
Также читайте: Система умный дом — современная технология комфорта и экономии
Поэтому, если вы уже сейчас задумываетесь над тем, куда девать вышедшую из строя солнечную батарею, ещё на самом начальном этапе покупки поинтересуйтесь у производителя, возможно ли сдать обратно продукцию через определённое количество лет. Но и такой вариант не единственный: в настоящее время популярными становятся вторичные рынки, которые принимают подержанные установки подобного типа. Таким образом оборудование, которое уже давно вышло из строя, может быть разобрано на части и использоваться во многих других странах. Кроме того, на сегодняшний день появляются несколько площадок, на которых Вы можете продать уже бывшие в эксплуатации солнечные панели. Одним из примеров является проект SecondSol, на котором уже несколько лет активно проводятся процессы купли-продажи старых модулей.
Как вы видите, наличие солнечных батарей не только на крупных промышленных предприятиях, но ни территории частных домов уже давно перестало быть редкостью во многих странах мира. Такой способ получения электроэнергии имеет множество преимуществ и в настоящее время считается самым практичным и инновационным. Несмотря на высокую стоимость панелей, все расчеты показывают то, что такая покупка окупиться уже через пару-тройку лет. А вот прослужит подобная конструкция значительно дольше – некоторые производители дают гарантию на свою продукцию сроком до пятидесяти лет. Все вышеописанные моменты указывают на то, что приобретая солнечные батареи, вы получаете долговечный, экологичный и простой в уходе источник энергии для вашего дома.
Принцип работы гелиосистем для нагрева воды
КПД новых коллекторов, со специальными фильтрами для улавливания волн разной длины, радует своим значением – не менее 40 %. Обычные кремниевые панели имеют КПД не превышающий 25 %.
Срок службы нагревательных элементов, по оценкам производителей, составляет от 10 до 30 лет. Другие части системы, такие как аккумуляторные батареи и электроника, могут выйти из строя раньше – через 5–15 лет.
Принцип действия батарей основан на фотогальваническом эффекте. Лучистая энергия, проходящая через фотоэлементы, преобразуется в электрическую энергию. Доступный пример – часы и калькуляторы с фотоэлементами, уже несколько десятилетий демонстрирующие нам на примитивном уровне этот принцип работы.
Солнечные коллекторы
Непосредственно в тепло преобразовывают солнечную энергию так называемые коллекторы. Они имеют нагревательные элементы, внутри которых циркулирует жидкость. Через контур теплообменника энергия передается рабочей жидкости, которая аккумулируется в баке.
Система отопления на основе солнечного коллектора вакуумного типа
Такие системы отопления уже широко используются в мире. Разработаны два типа коллекторов, плоский и вакуумный. Для использования в зимнее время стоит выбрать вакуумный коллектор, он надежнее сохраняет тепло. Но и плоского коллектора есть преимущество, он обладает большой прочностью и надежностью.
Минусы и недостатки солнечных батарей
Несмотря на все вышеперечисленные плюсы, есть у батарей и масса недостатков, которые необходимо оценить при выборе источника энергии
Важно понимать все минусы до покупки, чтобы потом быть готовым к тому, с чем придётся столкнуться. По ряду причин солнечные панели используются чаще как вспомогательный источник, а не как основной
Самый первый недостаток — необходимость первоначальных больших инвестиций, которые не требуются при обычном подключении к центральной электросети. Также срок окупаемости вложений, в электросеть с солнечными батареями, весьма размытый, ведь всё зависит от факторов, которые не зависят от потребителя.
Низкий уровень КПД. Один квадратный метр солнечной батареи средней производительности выдаёт всего лишь около 120 Вт мощности. Такой мощности не хватит даже для того, чтобы нормально поработать за лэптопом. Солнечные панели имеют значительно меньший КПД в сравнении с традиционными источниками энергии — около 14-15%. Однако этот недостаток можно считать достаточно условным, ведь новые технологии постоянно увеличивают этот показатель и развитие не стоит на месте, выжимая всё больше и больше энергоэффективности из тех же самых площадей.
https://youtube.com/watch?v=6POvGRZ-qGs
В странах СНГ солнечные батареи достаточно дорогое удовольствие, ведь государство не поддерживает покупку таких источников энергии и никак не дотирует стремление своих граждан к “зелёной” энергии. Конечно, за рубежом ситуация значительно лучше. Ведь те же США заинтересованы в переходе страны на экологически чистые источники энергии.
Ещё один недостаток — эффективность работы зависимая от погодных условий и климата. Например, солнечные батареи теряют свою эффективность во время пасмурной погоды или в тумане. Также при низких температурах, в зимнее время, КПД солнечных батарей падает. А если панель недостаточно хорошего качества, то и при высоких температурах. Поэтому всё же необходимо поддерживать солнечные батареи какими-то основными источниками энергии, либо использовать гибридные солнечные батареи
Также немаловажно, что солнечные панели могут по разному работать в разных широтах планеты. В каждой отдельно взятой местности, за год выходит разное количество солнечной энергии
Поэтому эффективность солнечной системы также зависит и от месторасположения вашего дома. Впрочем как и от времени суток, ведь ночью солнца нет, а значит и нет выработки энергии.
Батареи невозможно использовать как источник энергии для техники, которая потребляет большую мощность.
Система электроснабжения от солнца требует большого количества вспомогательной техники. Аккумуляторы для накопления энергии, инверторы, а также специального помещения для установки системы. Например, никель-кадмиевые аккумуляторы значительно теряют свою мощность при понижении температуры ниже нуля по Цельсию.
Для того, чтобы выдать большую мощность от солнечной энергии, необходимы большие площади. Если говорить про солнечную электростанцию промышленного масштаба, то это квадратные километры. Конечно, при бытовом использовании панелей, Вам такие площади не понадобятся, но всё же учитывайте этот момент, если захотите расширятся.
Вот такие плюсы и минусы солнечных батарей. Надеемся наша статья помогла Вам определиться что нужно именно Вам.
28
Загар в солярии минусы искусственного загара
Однако, не все так безоблачно. Даже при соблюдении всех правил и рекомендаций, у искусственного солнца немало и минусов.
Несовместимость солярия и лекарственных препаратов. Если вы принимаете тетрациклин, доксициклин, бисептол, сульфадиметоксин, то посещение солярия противопоказано – эти препараты изменяют чувствительность кожи к солнечным лучам. Не стоит совмещать с солярием и гормональные таблетки (контрацептивы в том числе).
Проблемы со здоровьем и посещение солярия. Вопреки распространенному мнению, не все кожные заболевания можно лечить с помощью ультрафиолета. Напротив, многие болезни под воздействием солнечного света меняют свое течение отнюдь не в лучшую сторону, и ультрафиолет в этом случае действует как очень активный лекарственный препарат, действие которого не изучено.
Облучение ультрафиолетом категорически противопоказано при любых проблемах со щитовидкой, которую сама природа «спрятала» от солнца, и она всегда остается в тени от подбородка.
При повышенной чувствительности кожи также нельзя посещать солярий. На коже может появиться сыпь, ухудшится самочувствие, а в некоторых случаях может развиться настоящая аллергия на ультрафиолет.
Высокий уровень радиации. Сеансы загара в солярии должны быть короткими и не чаще чем 3-4 раза в месяц. Объясняется такое ограничение разрушительным действием ультрафиолетовых лучей на различные клетки организма, и оно значительно выше, чем от обычных солнечных лучей. Любой тип кожи получает стресс, повреждения на клеточном и молекулярном уровне, и чем интенсивнее облучение ультрафиолетом, тем повреждений больше. Даже самые современные турбосолярии или вертикальные солярии и сокращение длительности процедур не в состоянии решить эту проблему.
Раннее старение кожи. Чрезмерное увлечение солярием ухудшает состояние кожи – и это неоспоримый факт. Ультрафиолет высушивает кожу, она быстрее стареет, утолщается роговой слой, а это грозит закупоркой пор. К косметическим проблемам могут добавиться и проблемы со здоровьем – именно из-за моды на загар в последние годы резко выросло количество заболеваний раком кожи.
Если вы решите посещать солярий – соблюдайте разумную осторожность и не стремитесь получить бронзовый оттенок кожи любой ценой. Тогда результатом посещения солярия будет красивый загар с наименьшими рисками и пользой для здоровья
Тогда результатом посещения солярия будет красивый загар с наименьшими рисками и пользой для здоровья.
Из истории создания
Это может показаться удивительным, но сейчас уже начинают активно совершенствовать третье поколение таких панелей.
Коротко обо всех трех можно рассказать таким образом:
- Поколение №1 — солнечная батарея с одним переходом. Минус — срок работы не более десяти лет и низкая производительность с 5%-м КПД.
- Поколение №2 — также элементы с одним переходом, но срок работы стал вдвое больше — 20 лет, а КПД увеличился до 8.
- Поколение №3 — высокоэффективные тонкопленочные батареи с КПД до 12%. Могут работать еще более длительное время. Считается, что они имеют в перспективе очень большое будущее.
Кстати, благодаря широким возможностям технологии, кремниевый слой напыляется и на жесткое, и на гибкое основание. Именно поэтому в тонкопленочных моделях напыление применяется чаще всего. Хотя стоят они, конечно, очень дорого.
Аморфные солнечные батареи обладают удивительной способностью к поглощению неяркого, рассеянного светового потока. Они активно применяются в тех регионах, где преобладает прохладная и пасмурная погода. При высоких температурах они не теряют уровня своей производительности. Хотя панели из арсенида галлия по-прежнему их в этом превосходят.
Преимущества солнечных батарей
Самый первый плюс — это неиссякаемость и вседоступность источника энергии. Солнце есть практически в любой точке планеты и в ближайшее время, оно не собирается никуда пропадать. Если этот источник энергии пропадёт, то нас уже точно не будет волновать вопрос откуда взять электроэнергию.
Второе достоинство солнечных батарей — это их экологичность. Каждый потребитель, борющийся за здоровье родной планеты, считает своим долгом приобрести экологичные источники энергии типа ветряка или, в нашем случае — солнечные панели. Но здесь так же как с электромобилями. Сами-то по себе батареи экологичны, но при их производстве, а также при производстве аккумуляторов, электростанций и различных проводников, используются токсичные вещества, которые загрязняют окружающую среду.
Кстати, говоря о сравнении с ветряками, солнечные панели намного тише. Они вообще не издают никаких звуков в сравнении с шумными ветряками.
Износ батарей происходит очень медленно, ведь здесь нет подвижных частей, если только Вы не используете в своей системе приводы, которые поворачивают солнечные элементы в сторону источника энергии. Тем не менее, даже с такой системой, солнечные панели служат до 25 лет и даже больше. Только после этого срока, если батареи качественные, у них начинает падать КПД и постепенно их нужно заменять на новые. Кто знает какие технологии будут через четверть века? Возможно, следующих батарей Вам хватит до конца жизни.
Устанавливая такой источник энергии для дома, Вы не будете думать о том, что поставщик энергии внезапно по техническим причинам отрежет ваш дом от энергоснабжения. Вы всегда сам себе хозяин. Точнее своей системе подачи электричества. Нет проблем ни с внезапным повышением цен, ни с транспортировкой энергии.
После того, как ваша энергетическая солнечная электростанция окупится, Вы будете получать по сути бесплатную энергию в дом. Конечно, сначала за определённый период, нужно отбить вложения.
Ещё одно преимущество солнечных электростанций — возможность наращивания. Вопрос упирается только в доступную для Вас площадь. Именно модульность батарей позволяет беспрепятственно в случае необходимости увеличивать мощность системы. Необходимо просто добавить новые солнечные панели и запитать их в систему. Хотя эти преимущества солнечных электростанций перекрываются существенной проблемой, а именно необходимостью оборудования больших площадей. Речь идёт о квадратных километрах солнечных элементов.
Солнечная панель не потребляет никакого топлива, а значит Вы не зависите от цен на топливо, также как не зависите от поставок топлива. Плюсы солнечных батарей также в беспрерывной подаче электроэнергии.
Загар в солярии плюсы или польза искусственного солнца
Улучшение работы иммунной системы. Защитные клетки под влиянием ультрафиолета активизируются, их количество в организме увеличивается и после нескольких сеансов солярия вы уже не так подвержены случайным простудам. Иммунитет повышается и за счет воздействия света на клетки мозга – его регулирующие системы начинают работать более слаженно. Исчезают вялость, зябкость, тяжесть в мышцах по утрам.
Избавление от сезонной депрессии. Под воздействием солнечного света, который имитируют лампы солярия, вырабатывается особый гормон удовольствия – серотонин, отвечающий за наше настроение и стрессоустойчивость. С помощью солярия в хмурые зимние месяцы можно избавиться от приступов беспричинной тоски, подавленного настроения, постоянного чувства усталости.
Красивый загар и улучшение состояния кожи. Если соблюдать все правила пользования солярием, то кожа приобретет красивый золотистый оттенок, а ее состояние заметно улучшится. Мелкие прыщики и высыпания на лице исчезают сами собой без применения лечебной косметики, улучшается кровоснабжение кожи. Кожа перестает раздражаться, исчезает шелушение, выгорают мелкие волоски на ногах и над верхней губой.
Выводы
Учитывая результаты существующих прогнозов по истощению к середине – концу следующего столетия запасов нефти, природного газа и других традиционных энергоресурсов, а также сокращение потребления угля (которого, по расчетам, должно хватить на 300 лет) из-за вредных выбросов в атмосферу, а также употребления ядерного топлива, которого при условии интенсивного развития реакторов-размножителей хватит не менее чем на 1000 лет можно считать, что на данном этапе развития науки и техники тепловые, атомные и гидроэлектрические источники будут еще долгое время преобладать над остальными источниками электроэнергии. Уже началось удорожание нефти, поэтому тепловые электростанции на этом топливе будут вытеснены станциями на угле.
Некоторые ученые и экологи в конце 1990-х гг. говорили о скором запрещении государствами Западной Европы атомных электростанции. Но исходя из современных анализов сырьевого рынка и потребностей общества в электроэнергии, эти утверждения выглядят неуместными.
Неоспорима роль энергии в поддержании и дальнейшем развитии цивилизации. В современном обществе трудно найти хотя бы одну область человеческой деятельности, которая не требовала бы – прямо или косвенно – больше энергии, чем ее могут дать мускулы человека.
Потребление энергии – важный показатель жизненного уровня. В те времена, когда человек добывал пищу, собирая лесные плоды и охотясь на животных, ему требовалось в сутки около 8 МДж энергии. После овладения огнем эта величина возросла до 16 МДж: в примитивном сельскохозяйственном обществе она составляла 50 МДж, а в более развитом – 100 МДж.
За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии на новые, более совершенные. И не потому, что старый источник был исчерпан.
Солнце светило и обогревало человека всегда: и тем не менее однажды люди приручили огонь, начали жечь древесину. Затем древесина уступила место каменному углю. Запасы древесины казались безграничными, но паровые машины требовали более калорийного корма.
Но и это был лишь этап. Уголь вскоре уступает свое лидерство на энергетическом рынке нефти.
И вот новый виток в наши дни ведущими видами топлива пока остаются нефть и газ. Но за каждым новым кубометром газа или тонной нефти нужно идти все дальше на север или восток, зарываться все глубже в землю. Немудрено, что нефть и газ будут с каждым годом стоить нам все дороже.
Замена? Нужен новый лидер энергетики. Им, несомненно, станут ядерные источники.
Запасы урана, если, скажем, сравнивать их с запасами угля, вроде бы не столь уж и велики. Но зато на единицу веса он содержит в себе энергии в миллионы раз больше, чем уголь.
А итог таков: при получении электроэнергии на АЭС нужно затратить, считается, в сто тысяч раз меньше средств и труда, чем при извлечении энергии из угля. И ядерное горючее приходит на смену нефти и углю… Всегда было так: следующий источник энергии был и более мощным. То была, если можно так выразиться, воинствующая линия энергетики.
В погоне за избытком энергии человек все глубже погружался в стихийный мир природных явлений и до какой-то поры не очень задумывался о последствиях своих дел и поступков.
Но времена изменились. Сейчас, в конце 20 века, начинается новый, значительный этап земной энергетики. Появилась энергетика щадящая. Построенная так, чтобы человек не рубил сук, на котором он сидит. Заботился об охране уже сильно поврежденной биосферы.
Несомненно, в будущем параллельно с линией интенсивного развития энергетики получат широкие права гражданства и линия экстенсивная: рассредоточенные источники энергии не слишком большой мощности, но зато с высоким КПД, экологически чистые, удобные в обращении.
Яркий пример тому — быстрый старт электрохимической энергетики, которую позднее, видимо, дополнит энергетика солнечная. Энергетика очень быстро аккумулирует, ассимилирует, вбирает в себя все самые новейшие идей, изобретения, достижения науки. Это и понятно: энергетика связана буквально со Всем, и Все тянется к энергетике, зависит от нее.
Поэтому энергохимия, водородная энергетика, космические электростанции, энергия, запечатанная в антивеществе, черных дырах, вакууме, — это всего лишь наиболее яркие вехи, штрихи, отдельные черточки того сценария, который пишется на наших глазах и который можно назвать Завтрашним Днем Энергетики.
Загрузка...
