Январь 2016

Компания New Energy Technologies, разработчик прозрачных покрытий под названием SolarWindow (Солнечное окно), способные генерировать электроэнергию на стекле и гибкому пластику (гибкие солнечные батареи), представила расчеты мощности прототипа SolarWindow.
Согласно пресс-релизу, инженеры считают, что модули SolarWindow могут производить в 10 раз больше электроэнергии, чем обычные солнечные батареи на крышах домов.
Высокая выходная мощность и значительные экологические выгоды — это одни из самых основных факторов для наших потенциальных партнеров и клиентов «, объясняет Джон Конклин, президент и исполнительный директор New Energy Technologies -» Теперь у нас есть модель, которая дает оценку эффективности модуля SolarWindow и сравнивает ее с существующими обычными фотоэлектрическими панелями, которые размещаются на крышах домов. »
«Мы считаем, что использование наших прозрачных» солнечных окон «на всех четырех сторонах небоскребов значительно эффективнее на ограниченной площади крыши»

Введя соответствующий поисковый запрос в браузере, появляется большое количество предложений солнечных панелей, причем в странах СНГ. В том числе и в Беларуси нашлось несколько фирм и индивидуальных предпринимателей, предлагающих солнечные панели и необходимые элементы автономного электроснабжения. Бегло просмотрев предложения и каталоги фирм, увидел такую картину. Например, поликристаллические панели на 170 Вт стоили примерно 255$, встречались и за 420$. (Правда я не уточнял, в каком они виде поставляются и т.д., лишь ознакомился с некоторыми тех. характеристиками). Не дешевле они оказались и в Украине и в России. Это очень грубо, но думаю, что в Беларуси надо рассчитывать где-то 1,5$ за 1 Вт мощности.

Но в то же время на многих российских сайтах видел предложения  комплектов для самостоятельной сборки небольшой мощности, например, комплект из 36 поликристаллических пластин в 76 Вт по 2550 рос. руб. или 63 Вт по 2300 рос. руб. Некоторые покупали фотоэлементы на Ebay. Там можно найти комплекты фотоэлементов значительно дешевле. Но при этом понадобится зарегистрироваться на Ebay, долларовая карта Visa Classic, регистрация в системе Pay Pal и привязка к системе своей долларовой карты. Там же можно приобрести абсолютно рабочие элементы, но отбракованные по каким-либо причинам в промышленности (B- тип).  В этом варианте почему-то никто не говорит о доставке, однако этот вопрос тоже надо учитывать. Доставка может составить порядка 30$.

Какие типы фотоэлементов выбрать?

Все предлагаемые фотоэлектрические преобразователи, как правило, двух типов: поликристаллические и монокристаллические. Монокристаллические имеют более длительный срок эксплуатации (до 30 лет), однако при изменении прямого попадания солнечных лучей, облачности значительно снижается мощность. В этом плане поликристаллические элементы более устойчивые к изменениям погодных условий. Но у них меньше срок эксплуатации (около 20 лет) и более низкий КПД, равный 7-9%. Монокристаллические имеют КПД, равный 13%.

 

Что необходимо предусмотреть?

В первую очередь необходимо определиться с установленной мощностью. Подсчитать всю свою нагрузку, которая будет питаться от солнечных батарей. Отсюда будет понятно, сколько фотоэлементов необходимо купить, и сколько понадобиться площади для их установки. В дальнейшем их можно наращивать. Важной составляющей является и угол наклона панели. Естественно они должны находиться на максимально солнечной стороне дома. Необходимо предусмотреть механическое изменение угла наклона, это позволит более эффективно использовать панели. Например, зимой во избежание налипания снега угол наклона практически вертикальный.

Каркас солнечных батарей

В качестве прозрачной поверхности вполне подойдет оргстекло, есть примеры применения и обычного стекла. Здесь исходят из того, чтобы поверхность не пропускала ИК-спектр, это позволит снизить нагрев самих солнечных элементов. В качестве корпуса зачастую используют алюминиевые уголки, но встречаются и другие материалы (фанера, ДСП и т.д.).

Пайка фотоэлементов

В продаже часто встречаются элементы с уже припаянными проводниками, но может быть и не так. Паять придется в любом случае, но в первом варианте задача значительно упрощается. Тем более что фотоэлементы хрупкие, и действовать нужно аккуратно. Элементы могут лопаться, не стоит их складывать один на одного, т.к. это может вызвать трещины нижних элементов. Предварительно наносится флюс и припой.

Схема сборки солнечных батарей своими руками

shema_solnechnoi_paneli_svoimi_rukami

После того, как готов каркас и пайка, приступают к сборке панели. Фотоэлементы аккуратно переносят на лицевую поверхность. Между ними должно сохраняться небольшое расстояние (примерно 5 мм). В принципе, элементы можно сразу перенести на лицевую сторону, и там паять, думаю, так даже удобнее. Затем крайние элементы припаиваются к шинам. Они есть в наборах, более широкие проводники. Выводится «плюс» и «минус».

Во многих источниках говорят о выводе« средней точки», которая позволит установить шунтирующие диоды на каждую половину панели. Это не даст батареи разряжаться в темное время суток или в пасмурную погоду. В качестве диодов используют диоды Шотке.

Герметизация

Перед герметизацией советуют протестировать панель, чтобы проверить качество пайки. За рубежом для герметизации используются компаунды, которые стоят у нас довольно прилично. Вполне можно обойтись и силиконовым герметиком. Сначала можно зафиксировать всю систему по краям и в середине, а затем залить расстояние между элементами герметиком. Тыльную сторону можно покрыть акриловым лаком, смешав его предварительно с герметиком.Пример изготовления солнечной батареи можно посмотреть на этом видео. Для сборки использовалось 36 пластин (4 цепочки по 9 элементов в каждой).

На этом же сайте можно и купить наборы  для самостоятельной сборки.

В общем, сделать солнечные батареи своими руками не так уж и сложно, в следующих статьях поговорим об остальных  элементах сети (об их выборе, расчете, вариантах эл. снабжения и т.д.), выполненной на базе солнечных батарей. Поэтому подписывайтесь на рассылку новостей, чтобы быть в курсе.

 

 

 

Интересно, что воздушный коллектор имеет более высокую теплоотдачу чем водяной. Это связано с тем, что воздушный имеет меньшие теплопотери из-за того, что работает в низшем диапазоне температур. Для обогрева помещения достаточно температуры 25 С (с подачей соответствующего количество воздуха). Водяной коллектор должен нагреться до 40-50 С и этот вариант увеличивает теплопотери в самом коллекторе, потому температура окружения (ниже в 2-3 раза) отбирает часть тепла.
Дешевле стоимость и большая эффективность дают шанс воздушным коллекторам быть вспомогательными в системе солнечного отопления.
На Львовщине уже есть энтузиасты, которые могут помочь в использовании такого вида обогрева с помощью солнечного теплового коллектора, которое очень нужно для зданий, не имеющих постоянного присутствия жителей.
Коллектор имеет фотопанель, которая вырабатывает электроэнергию. Внутри коллектора является теплонагриваюча поверхность, которая выполняет функцию генератора тепла. Находится теплогенератор под защитным прозрачным покрытием, которое еще и защищает внутреннюю часть от осадков. Еще один элемент предоставляет коллектора возможность подавать произведенное тепло в помещение. Это вентилятор. Комбинация фотопанель-вентилятор-теплогенератор позволяет быть коллектора полностью автономным. При появлении солнца нагревается теплогенератор, включается вентилятор и теплое еще и свежий воздух подается в помещение.

Покрытие теплогенератора нанесено с помощью нано-технологии, разработанной львовским ученым Ростиславом Мусием (к сожалению для этого дешевого варианта покрытия, которое является изобретением ученого, находится инвесторов для широкого внедрения в жизнь).

При посещении выставки мэром Львова, Андреем Садовым, в сопровождении Яна Томбинського, состоялся разговор об интересном и новый элемент возобновляемой энергии. Реакцией мэра были слова о том, что этой разработке нужно создать условия для внедрения.
Использоваться воздушный коллектор может различными способами. Это фактически автономная вентиляционная система. Она улучшает состояние жизненной среды в помещении, обеспечивая естественную свежесть и тепло солнца в каждом уголке комнаты, к которой подается воздух.
Коллектор работает по принципу одновременной вентиляции помещения и обогрева:

— Задувает свежий воздух в дом;

— Выводит влагу;

— Выветривает запахи;

— Уменьшает риск возникновения гнили;

— Работает без дополнительного электропитания.
Такой элемент является необходимым для многих помещений, уже проверено практикой его использования. А именно: дачи, погреба, гаражи, теплицы, сушка продуктов, церкви …

 

trans_azobenzolОтвет на этот вопрос знают американские исследователи, которые изобрели материал, способный поглощать солнечное тепло и хранить его в виде химической энергии для последующего использования по требованию.

Надо признать, что изобретение ученых из Массачусетского технологического института и Гарвардского университета не решает все вопросы солнечной энергетики, но оно может серьезно расширить области ее применения. Несмотря на малую электрическую эффективность полученного в ходе исследований материала, его можно использовать для отопления зданий, приготовления пищи, а также в производственных целях. Он позволяет преобразовывать солнечную энергию в тепло, доступное для хранения и передачи, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Chemistry.

Принцип технологии заключается в следующем: молекулы азобензола (C6H5N=NC6H5)  могут существовать в двух разных формах и работать как переключатели. Под действием солнечного света они поглощают энергию и сохраняют ее в течение долгого времени, находясь в стабильной форме. Однако воздействие на них небольшого количества тепла, света или тока переводит их в состояние, в котором они начинают отдавать тепло, которое накапливали все это время. Фактически, материал работает по принципу теплового аккумулятора, который абсорбирует энергию солнца, хранит ее, а затем отдает по требованию.

Эксперимент с молекулами азобензола, расположенными близко друг к другу по краям углеродных нанотрубок, показал 200-процентное увеличение заряда энергии вместо ожидаемых 30. По словам ученых, это открывает широкие возможности для применения новых накопителей тепловой энергии. Теперь исследователи займутся комбинированием этих молекул с целью получения теплосберегающих материалов нового класса.

В отличие от одноразового источника тепла, например, сжигаемого топлива, новая разработка предлагает экологически чистый материал повторного использования. Хотя технология требует дополнительного изучения, она достаточно близка к коммерциализации, отмечают исследователи.

В журнале Nature Photonics была опубликована статья о разработке новой солнечной ячейки на основании оловянного перовскита. Ее разработчики утверждают, что по эффективности она может обогнать свои свинцовые аналоги, а также обеспечить высокий КПД во время преобразования солнечной энергии в электрическую.

Ячейка представляет из себя своеобразный сэндвич из 5 слоев: тонкой золотой пленки, полого слоя для транспортировки, электропроводящего стекла, оловянного перовскита и двуокиси титана. Перовскитовые структуры уже довольно долгое время применяются для добычи солнечной энергии с 15-процентном КПД, но до недавнего времени их создавали на основе свинца. Новая оловянная ячейка не только может конкурировать на равных со свинцовыми, но даже превосходит их.

Как утверждают специалисты, новое устройство можно будет производить настолько дешево и легко, что оно сможет послужить весомым прорывом в солнечной энергетике. Роберт Чанг отмечает, что перовскитовая прокладка на оловянной основе, располагающаяся между двумя электропроводящими слоями, которые превращают солнечную энергию в электрическую, достаточно эффективно поглощает солнечный свет.

По результатам экспериментов оловянная солнечная батарея показала КПД чуть ниже 6%. Специалисты считают, что это неплохой показатель для начала, учитывая, что новой ячейкой поглощается большая часть спектра видимого света. К тому же соль перовскита способна растворяться и восстанавливаться после удаления растворителя без нагревания.

Меркури Канатзидис надеется, что многие ученые будут заинтересованы данной работой и смогут улучшить методики разработки подобных ячеек. Согласно прогнозам новый материал может достичь КПД выше 15%, что является пределом для используемых в наши дни ячеек из свинцового перовскита. Свинец и олово располагаются в одной и той же группе в периодической таблице Менделеева, поэтому ожидаются как минимум схожие результаты. Наконец, данная батарея экологически безвредна в отличие от свинцовой, так что она вполне может расширить применение солнечной энергии.

В последнее время поверхности тепловоспринимающих панелей большинства солнечных коллекторов стали покрывать селективно-поглощающими пленками с целью улучшить поглощение солнечных лучей и снизить теплопотери в результате излучения. Благодаря этому достигается значительное повышение коэффициента полезного действия солнечного коллектора. Раньше обработка поверхности тепловоспринимающих пластин солнечных коллекторов состояла в окрашивании их в черный цвет, причем особенно удачным считалось покрытие предварительно полированных металлических плит слоем газовой сажи, вследствие чего коэффициент поглощения солнечного излучения возрастал до значений более 0,96. Их также используют для покрытий стекла.

Не путать с атермальной пленкой, которая работает наоборот. Для создания и поддержания комфортного климата внутри помещений, может быть использована специальная атермальная плёнка для окон. Атермальная плёнка предназначена для установки на оконные стёкла всех типов и размеров. Её нанесение позволит сохранить прохладу в помещении в жаркую погоду, значительно сэкономив расход энергии кондиционеров. Зимой, стеклопакет с атермальной пленкой, препятствует потере тепла, что в свою очередь уменьшает расходы на отопление.
Как известно, всякое физическое тело, имеющее собственную температуру, излучает тепло в окружающую среду, причем количество излучаемого тепла пропорционально коэффициенту излучения поверхности тела. Абсолютно черное тело имеет коэффициент излучения 1, а у черной краски коэффициент излучения близок к 1. По мере нагревания солнечной панели увеличивается количество тепла, теряемого панелью за счет теплового излучения с ее поверхности в окружающее пространство, и снижается коэффициент усвоения тепла.

Однако, если отполировать поверхность медной или алюминиевой пластины, то при той же температуре теряется лишь 1/10 часть энергии, испускаемой черным теплом, и коэффициент излучения становится равным весьма малой величине — около 0,1. Следовательно, если создать такую поверхность, которая обладала бы, подобно черному телу, коэффициентом поглощения 1 только в спектральной области солнечного излучения (0,3…3 мкм), а само излучало бы немного, подобно отполированной металлической пластине, имеющей малый коэффициент излучения в длинноволновой области спектра с максимумом излучения при длине волны 10 мкм, то мы получили бы идеальную тепловоспринимающую поверхность, которая обладала бы нужными селективно-поглощающими свойствами. Несколько десятков лет тому назад проф. Табор в Израиле впервые создал подобную селективно-поглощающую пленку.

Для получения таких свойств на металлическую полированную поверхность с низким коэффициентом излучения наносится тонкий слой оксида меди, черного хрома или оксидов других металлов, либо покрытие из полупроводников. Коротковолновое солнечное излучение активно поглощается черной пленкой и на поверхности металлической плиты преобразуется в тепловую энергию, с другой стороны, вследствие наличия под тонкой пленкой поверхности с малым коэффициентом излучения длинноволновое излучение практически не испускается тепловоспринимающей пластиной и лишь незначительная его часть отражается от полированной поверхности.

Следует отметить, что в структуре селективной пленки обязательно должна присутствовать металлическая полированная подложка, т.к. одной лишь пленкой желаемый тепловой эффект не может быть достигнут.

В настоящее время при изготовлении селективно-поглощающих пленок для медных пластин используют черный хром и оксид меди, для алюминиевых пластин — оксид алюминия. Многие из этих материалов имеют коэффициент излучения 0,1…0,15. Кроме того, в последнее время используются красители с селективно-поглощающими свойствами, позволяющие получить коэффициент излучения около 0,3.

Рейтинг@Mail.ru mail bobjones (сообака) yandex.ru