^^^ - в каждой "шапке" общие сведения, детальное описание во вложенных вкладках и на главной стр.

Карта сайта: "Обзоры и новинки" - общая лента новостей,
"Рубрики" - сортировання лента новостей,
в вкладках "шапки" сайта - избранные и рекоментдованные статьи.

Обзоры и новинки:

individual_solarСамый непонятный и ключевой элемент для солнечных коллекторов – селективное покрытие. Оно как губка впитывает в себя весь спектр солнечного излучения и превращает его в тепло, которое можно аккумулировать или транспортировать. Селективным этот черный как сажа состав называется, потому что имеет свойство намного меньше излучать тепла, чем поглощать, то есть работает как тепловой диод.

Самое интересное, что такое покрытие можно купить в виде баночки с химикатом и нанести на все, что пожелаете, кроме алюминия. Стоимость 2 квадратных метров покраски сплошным слоем будет стоить от 400 грн. Приплюсуйте к этой сумме аккумулятор тепла, трубы и т.д. и сразу станет понятно, что гелиосистема на солнечных элементах совсем не такое дорогое удовольствие для обогрева дома, как стараются его продать непросвещенным покупателям.

Что нужно знать о таких покрытиях:

Отношение количества поглощенной энергии к количеству излученной (отраженной) называется коэффициент селективности. В готовых химикатах для солнечных коллекторов он варьируется от 8,5 до 16.

Есть еще селективное покрытие с антиконвекционным свойствами — покрытия, которые уменьшают теплоотдачу в виде конвекции во внешнюю среду (в сторону закрывающего стекла)

Чтобы увеличить КПД солнечного коллектора, позаботьтесь о том, чтобы селективный состав наносился на полированную поверхность, отражающую солнечные лучи, как зеркало.

Кроме готовых химикатов в качестве селективного покрытия можно нанести тонким слоем:
оксид меди или оксиды других металлов;
черный хром;
газовую сажу;
покрытие из полупроводников;
воронение стали;
черный утепляющий материал для обуви, напоминающий на ощупь черную байку
на худой конец можно просто покрасить матовой черной краской или накрыть москитной или другой черной сеткой

Как сделать солнечные гелиоколлекторы своими руками

Поглощающая поверхность может быть плоской (в форме листа или плоской панели, серии пластин, как в жалюзи, или лампелей)

Лучше сделать селективное покрытие на объёмной плоскости, тогда можно задействовать больше углов для попадания солнечных лучей в накопитель тепла.

Гелиоколлекторы, которые почти не теряют тепла, помещают в:
стеклянную герметичную замкнутую емкость с воздухом, а еще лучше в вакуум, тогда исключается теплоотдача во внешнюю среду;
вакуумные прозрачные трубки, в которых размещена поглощающая поверхность, имеющая непосредственный контакт с тепловой трубой, идущей в аккумулятор тепла;
зеркальный желоб, в фокусе которого проходит труба-мишень с переносящей тепло в аккумулятор субстанцией (воздух, вода, антифриз) покрытой поглощающей поверхностью;
концентрирующие зеркала в форме полусферы, параболоида вращения, где в фокусе размещают мишень с поглощающим покрытием, которая связана с тепловой трубой или передает тепло тепловой машине, которая приводит в движение генератор электроэнергии.

Еще есть такие хитрости:

прозрачные вакуумные трубки, зеркальные жолобы, концентрирующие системы с высокотемпературной мишенью, соединяются с парогенератором или электрогенератором с циклом Стирлинга.

Селективное покрытие можно наносить кисточкой, но если использовать один из нижеперечисленных способов, то расход дорогого химиката будет меньше:

Способы нанесения селективных покрытий:

-плазменное напыление;

-магнетронно-ионное напыление;

-электрохимическое осаждение;

-химическое покрытие.

Солнечный гелиоколлектор только поглощает спектр излучения и превращает его в тепло,

Как построить систему теплоснабжения дальше? Есть несколько продуманных и опробованных способов:

с прямой передачей тепла из поглощающего солнечное тепло теплообменника в:
аккумулятор (если его разместить в доме, то его теплопотери пойдут на обогрев помещения);
помещение для подогрева воздуха или его осушки;
бойлер с термосифонной циркуляцией воды, которая имеет мало солей в своем составе

Можно сделать более сложную систему обогрева, например: первый контур из поглощающего солнечное тепло теплообменника в теплоаккумулятора снабдить циркуляционным насосом (самый дешовый — помпа отопителя салона а/м «Газель») и антифризом – незамерзающей жидкостью, циркулирующей по трубам. Выгоды очевидны – внутренняя среда никогда не замерзнет и не загрязнится.

Если еще установить контролер с датчиком температуры и автоматической регуляцией потока антифриза, то можно добиться максимального нагревания этой жидкости до попадания ее в аккумулятор. Потому КПД такой системы отопления выше. Когда теплоаккумулятор соберет достаточное количество тепла, то потоки можно переключить, например, на воздушные и обогревать теплым воздухом помещение. Аналогично можно переключить аккумулятор на подогрев воды.

Теплоаккумулирующим устройство может быть:
бойлер;
отопительная система дома с трубопроводами и батареями;
вода в бассейне;
жидкотельныйтельным теплоаккумулятором из глауберовой соли;
твердотельным теплоаккумулятором камня, например подвал с большим количеством гальки, который нагревается днем за счет потока горячего воздуха из солнечного гелиоколлекттора, а ночью воздушные каналы переключаются на циркуляцию теплого воздуха из подвала в дом.

Японским ученым удалось создать тепловой диод — устройство, способное пропускать тепло только в одном направлении. Конструкция материала состоит из двух слоев различных видов перовскита. Данные материалы отличаются тем, что их теплопроводность зависит от температуры. Один из слоев имеет высокую теплопроводность при высокой температуре, а другой — наоборот. Данная конструкция аналогична строению полупроводникового диода, который составлен из полупроводников с разным типом примесной проводимости. В результате ученым удалось получить устройство, которое позволяет течь теплу только в одном направлении.

По словам исследователей, новые устройства могут найти широкое применение, например, для создания охлаждающих систем для процессоров. Помимо этого создатели диода полагают, что он может быть использован для создания термокомпьютеров — вычислительных систем, в которых переносчиком информации будет выступать не электричество, как в обычных машинах, а тепловая энергия.
An oxide thermal rectifier http://arxiv.org/abs/0910.1153
Но самым реальным является использование тепловых диодов в качестве солнечных коллектров (гелиоколлектров), особенно в паре с теплоаккумуляторами и селективным покрытиям как замена стеклянным ваккумным трубкам. Плюсы в надежности и большей эффективности использования плащади.

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