Архив рубрики: Что?

Плоский солнечный коллектор

Солнечный коллектор в независимости от типа конструкции представляет собой устройство для «захвата» тепловой энергии солнца и преобразования ее для нужд конкретного потребителя. Один из самых простых и часто встречающихся типов солнечных коллекторов – плоский коллектор, в основе работы которого использован парниковый эффект.

Конструкция плоского коллектора солнечной энергии

  • Для плоского солнечного коллектора возможно применение как обычного, так и закаленного стекла с максимально высоким коэффициентом пропускания спектрального и высокоселективное теплопоглощающее покрытие.
  • Поверхность стекла должна быть матовой, для уменьшения отражения.
  • Плоский коллектор состоит из корпуса, как правило алюминиевого, при помощи которого и крепится к стене дома или крыше. Основной элемент коллектора — это абсорбер с теплопоглощающим покрытием, как правило, изготовленный из меди.
  • К абсорберу припаивается трубопровод, использующийся для отвода тепла. Сама конструкция находится в стеклянном корпусе, одна поверхность которого принимает излучение, а другая утеплена для снижения потерь при нагреве. Отвод тепла производится посредством теплообменника из меди или алюминия, заполненного водой или антифризом.

Особенности выбора и покупки плоского солнечного коллектора:

    • Следует более подробно остановится на выборе стекла для солнечного коллектора. Самое низкое по продуктивности – обычное стекло, поэтому его использование не целесообразно. Лучшим вариантом считается антирефлексирующее стекло. Его особенность заключается в специальном рисунке, нанесенном на обе поверхности материала. Таким образом достигается максимально возможный коэффициент поглощения (до 96%).
  • Еще один нюанс в использовании солнечных коллекторов – это поддержание чистоты стекла. В этом случае используются самоочищающиеся или полярные стекла. Выгорание всего органического мусора происходит за счет нанесенного слоя диоксида титана и стекло намного дольше остается чистым. Также важно селективное покрытия для солнечного коллектора.
  • Одним из самых важных моментов является хорошая теплоизоляция, для снижения тепловых потерь. Как правило теплоизоляция плоских коллекторов устанавливается толщиной около 40 мм и изготавливается из материалов с низкой теплопроводностью, таких как минеральная вата или светоотражающая алюминиевая пленка.

Преимущества и недостатки плоских солнечных коллекторов для отопления:

  • Подытоживая все вышесказанное, плюсы плоских солнечных коллекторов следующие: высокая производительность, простота и надежность конструкции, долговечность, возможность работы в течение всего года при определенных погодных условиях. Наиболее эффективно применять рассматриваемый тип коллекторов для нагрева воды выше на 20…40°С выше температуры окружающей среды.
  • Но и нельзя не остановится на недостатках такой конструкции: низкая производительность в холодное время года и в пасмурную погоду, сложность монтажа, необходимо попадание солнечных лучей под прямым углом для достижения максимальной эффективности, требует регулярной очистки от загрязнений, слабая ремонтопригодность, так как конструкция не подлежит блочному ремонту (только полная замена).

Как было отмечено выше, плоские коллекторы как правило устанавливают на крышу или стены домов. Наиболее рационально установить солнечные коллекторы еще при строительстве здания, т.к. это значительно снизит расходы на кровельные материалы.

Полимерная солнечная батарея

Несмотря на то, что солнечные батареи экологически чистые и по сути снабжают Вас бесплатной электроэнергией, после срока окупаемости, у них есть главный недостаток — они очень дорогие. Дабы убрать этот самый негативный фактор для потребителя, в последнее время проводится всё больше разработок в сфере удешевления стоимости солнечных батарей. Результатом таких разработок являются полимерные солнечные панели. Несмотря на свой низкий КПД, они обладают массой позитивных качеств, которые и рассматриваются в этой статье.

полимерные солнечные панели
полимерные солнечные панели

Что из себя представляют полимерные солнечные панели по сравнению с кремниевыми?

Обычные солнечные панели представлены большим количеством фотоэлементов. Эти фотоэлементы объединены в единую сеть, которая в свою очередь закрепляется на специальной поверхности, которая покрыта селективным покрытием для солнечных батарей. Что такое фотоэлемент? Фотоэлемент — это полупроводник, преобразующий солнечную энергию в электрический ток. Конечно необходим ещё ряд устройств в солнечной сети, которые бы накапливали энергию, стабилизировали её и превращали в постоянный ток в переменный, но всё же основным в получении энергии является фотоэлемент.

Вот в них то и разница: в обычных батареях такие полупроводники изготовлены из кремния. Именно из-за кремния процесс изготовления сложен и дорог по цене. Кремния, как ископаемого на планете Земля, достаточно. Но процесс переработки и очистки кремния очень сложен. Ну и конечно никто не отменял утилизацию после использования солнечных батарей, когда они выходят из строя, после длительной эксплуатации. Это тоже стоит денег, ведь в солнечных панелях содержится кадмий. Ещё один минус состоит в том, как работают кремниевые батареи. При большом нагреве, производительность снижается. Это накладывает необходимость использования специальных систем охлаждения, что снова сводит вопрос к деньгам.

Итак, солнечные полимерные элементы состоят из последовательно соединённых слоёв-плёнок, каждый из которых отвечает за определённую функцию. Это и определяет толщину панели. На полимерную основу накладывают фотоактивные слоя, которые в свою очередь состоят из акцептора и донора.

Также по конструкции батареи бывают двух типов: прямая и реверсная(обратная, перевёрнутая). Название исходит от работы электрических зарядов внутри. В обратном строении, заряды экстрагируются противоположными по заряду электродами. Есть свои плюсы и минусы: обычное строение обеспечивает большую эффективность, а обратное большую стабильность.

Как ни крути, очень много факторов в использовании традиционных солнечных батарей сводятся к деньгам. Поэтому остро стал вопрос поиска альтернативы. Именно в качестве такой альтернативы выступают сегодня полимерные солнечные батареи.

В чём отличие полимерных солнечных батарей?

Сегодня эта тема очень жива и поэтому многие фирмы заняты разработкой именно солнечных полимерных панелей. По сути это плёнка, состоящая из нескольких конструктивных элементов:

  • активный слой — полимер
  • электроды из алюминия
  • гибкая подложка
  • защитный слой
  • соединительные элементы для объединения в большие площади

Итак полимерный полупроводник или полимерный фотоэлемент состоит из внутренних элементов, которые расположены на гибкой подложке и защищены сверху слоем. Это позволяет делать гибкие солнечные батареи.

Преимущества очевидны:

  • Возможность делать гибкие солнечные элементы
  • Модульность конструкции позволяет объединять между собой бесконечное количество отдельных гибких панелей, повторяя любые формы поверхности, на которой располагаются батареи
  • Лёгкость по весу и лёгкость в эксплуатации
  • Компактность. Зачастую такие батареи можно свернуть в рулон
  • Дешевизна производства в сравнении с традиционными батареями
  • Экологичность производства, даже в сравнении с кремниевыми батареями

Конечно, не всё так уж радужно и у полимерных панелей есть один большой недостаток: низкоэффективное преобразование энергии солнца. Это обуславливает низкую заинтересованность в потреблении со стороны пользователей. Самые последние исследования позволили выдать всего лишь 6,5% КПД с учётом освещённости на квадратный сантиметр в 0,2 Вт. Конечно кремниевые батареи с уровнем КПД в 40% куда более интересны для потребителей. Но тем не менее полимерные батареи всё же перспективны в своём развитии.

В промышленных размерах полимерные батареи выпускает датская компания Mekoprint A/S. Интересно, что солнечные панели этого производителя в виде плёнки, можно разрезать, сворачивать и придавать им любую форму. Можно наклеить плёнку на любую поверхность и при этом вырабатывать электричество, пусть и небольших объёмов. Это открывает широкие перспективы в использовании и применении например, для транспортных средств. Только представьте электромобиль, полностью обклеенный такой плёнкой. При чём без ущерба для дизайна, ведь такая плёнка сможет полностью повторить форму авто. Полимерная солнечная батарея легко интегрируется даже в одежду. К примеру, этот же датский производитель встроил батарею в шапку, что позволило питать небольшой радиоприёмник. Словом, зерно будущего посеяно, теперь только подождать когда такие источники смогут выдавать более-менее приличный КПД.

При этом производство таких батарей в среднем в два раза дешевле производства привычных кремниевых батарей. И ещё более экологично чем производство кремниевых панелей. Выпускать полимерные солнечные панели не вреднее, чем пластиковую посуду, например. При этом кремниевые, в производстве выбрасывают достаточно серьёзное количество отходов в атмосферу.

В общем развитие полимерных солнечных панелей даёт возможность говорить о скорой замене традиционных источников электроэнергии и даже солнечных кремниевых батарей. А благодаря гибкости таких источников, их применение возможно практически везде.

И наконец, нельзя не упомянуть и о чистоте процесса производства таких батарей. Оказывается такое производство не вреднее, чем производство обычной пластиковой посуды и о вредных выбросах в атмосферу, происходящих при производстве обычных батарей из кремния скоро можно забыть.
Вполне возможно, что через какое-то время мы забудем о газе и угле, так как при дальнейшем развитии этой технологии вполне возможно что вырабатываемая электроэнергия с использованием солнечных полимерных батарей окажется дешевле процесса получения электроэнергии путем сжигания традиционных энергоносителей.

Селективное покрытие для солнечного коллектора

Речь в этой статье пойдёт не столько о самом коллекторе, как о селективном покрытии для солнечного коллектора. Что это вообще такое, зачем применяется и как сделать своими руками селективное нанесение.

Для чего применяется селективное покрытие?

Слой такого типа в солнечных батареях является едва ли не самым важным элементом в системе. Смысл в том, чтобы поглощать как можно больше солнечного света, излучения. Такое покрытие не только притягивает полный спектр освещения, но и превращает в тепло и помогает делать это более эффективно. Название селективного покрытия происходит из того смысла, что правильный состав напыления или нанесения, позволяет накапливать и поглощать тепло, прямо как это делают в солнечной панели специальные диоды.

Как правило, химикат для нанесения селективного покрытия купить можно плюс-минус за 1$ на один квадратный метр. в общем-то такую процедуру увеличения КПД солнечного коллектора можно проделать самому, своими руками. Но важно знать как. Если правильно подойти к делу, можно не только сэкономить средства, но и добиться большего толка от вашей системы нагрева теплоносителя.

Селективное покрытия для солнечного коллектора — как сделать своими руками?

Во-первых давайте разберёмся что такое коэффициент селективности. По сути это соотношение поглощённой энергии и отданной энергии солнца. Именно этот показатель важен при выборе готовой продукции для нанесения селективного покрытия. Что можно выбрать в качестве такого покрытия:

  • Готовый специальный химикат, который продаётся в соответствующих магазинах
  • Оксид меди
  • Оксиды различных металлов
  • Специальный утеплительный тонкий материал
  • Чёрный хром
  • Можно просто покрасить принимающую поверхность чёрной краской(матовой) или накрыть чёрной плёнкой или просто использовать газовую сажу. Но толку от такого нанесения будет в разы меньше, чем от специального напыления
  • Также есть специальная селективная краска для солнечных коллекторов
  • Специальное селективное покрытие с антиконвекционным эффектом. Такое нанесение уменьшает конвективную теплоотдачу. Для того чтобы покрытие подобного типа работало на максимум, необходимо подготовить поверхность, отполировать её и выготовить таким образом, чтобы она хорошо отражала солнечные лучи.

Как бы там ни было, при выборе материала покрытия необходимо учитывать коэффициент селективности: от 8,5 до 16. Селективное покрытие для солнечных коллекторов обладает и другими параметрами, но этот один из самых важных.