Пластиковая балконная дверь: установка ручки, защелки и замка

Балконные защелки — назначение, виды, установка, ремонт

Современные конструкции балконных пластиковых дверей на столько надёжны, удобны и не прихотливы в уходе, что практически повсеместно вытеснили своих деревянных предшественников.

В этом большая заслуга инновационных технологий, благодаря которым созданы высококачественные материалы и многофункциональные системы «защитников» внутренних помещений от холода, шума и пыли.

Балконные блоки из ПВХ не нуждаются в периодической покраске и не рассыхаются, в отличие от своих аналогов из дерева. Их устройство помогает наладить в жилом помещении комфортный воздухообмен.

Для того чтобы металлопластиковая дверь балкона безупречно выполняла возложенные на неё «обязанности» необходимо обеспечить конструкцию качественной фурнитурой. При подборе фурнитуры балкона не стоит экономить, если хотите, чтобы балконный блок функционировал долго и без проблем.

  1. Роль защёлки
  2. Типы защёлок на балконную дверь
  3. Механические варианты защёлок
  4. Магнитные защёлки
  5. Преимущества магнитных защёлок
  6. Самостоятельная установка магнитной защёлки
  7. Возможные неполадки и их устранение
  8. Заключение

Роль защёлки

Функциональность процесса открывания-закрывания балконных дверей зависит от работы внутренних механизмов, ручек, петель и замочной системы. Немаловажную роль в надёжной фиксации дверной створки во время нахождения человека на балконе играет балконная защёлка, которая легко открывается с любой стороны.

Установка защелки на пластиковую балконную дверь предотвращает нежелательное открывание двери под воздействием ветра или собственного веса, которое приводит к попаданию в комнату холодного воздуха зимой или горячего летом (что мало желательно, если в комнате работает кондиционер).

Вопрос плотного закрывания с наружной стороны особенно актуален, когда в семье есть курильщик и он курит на балконе. Проникновение табачного дыма в жилое помещение извне крайне нежелательно.

Помимо этого, замок с защёлкой защищает дверную створку от хлопков, которые могут нанести ощутимый вред стёклам и другим элементам конструкции.

Типы защёлок на балконную дверь

Как правило, защёлка для балконной двери пвх изготавливается из металла и пластика. Хотя модификаций фиксирующих элементов на дверь предостаточно, тем не менее балконные защелки для пластиковых дверей можно разделить только на два вида: магнитные и механические.

И те, и другие имеют достаточно простой механизм фиксации и нехитрую конструкцию. Это позволяет произвести установку защёлки на пластиковую балконную дверь без каких-либо специальных инструментов и профессиональных навыков.

При возникновении неполадок в процессе эксплуатации замочных механизмов, их также в большинстве случаев можно устранить самостоятельно. Что касается выбора оптимального варианта фиксатора на двери, то это зависит исключительно от индивидуальных предпочтений хозяина.

Механические варианты защёлок

Простейшими механическими затворами можно считать шпингалет-защёлку или щеколду. В настоящее время этот способ используется редко, т. к. достаточно неудобен по понятным причинам.

К механическим защёлкам балконным, пользующимся наибольшей популярностью как у потребителей, так и у производителей пластиковых балконных дверей относятся:

  • Роликовая — включает в себя две основных детали: это непосредственно ролик, укреплённый в специальном корпусе, поддерживаемый с обратной части пружиной и планка со специальным пазом. Пружина сдерживает самопроизвольное распахивание створки. Ролик монтируется в торец двери и имеет возможность вращательного движения, а планка крепится на раме дверного проёма. При закрытии ролик плавно попадает в паз планки и благодаря пружине фиксируется в её конструкции. Последующее открывание возможно только с участием человека – для этого потребуется слабое механическое воздействие, но не настолько лёгкое, чтобы дверь открылась от ветра. Подобная система фиксации не связана при открывании с поворотными механизмами, поэтому считается одной из самых надёжных и долговечных.
  • Шариковая – относится к линейке бюджетных изделий. Принцип работы схож на работу роликовой защёлки, но вместо ролика используется шарик. Также, как и роликовый фиксатор, шариковый не взаимодействует с поворотным механизмом ручки. При лёгком толчке двери пружина, придерживающая шарик сжимается, что позволяет двери открыться. По надёжности этот фиксатор уступает своим конкурентам.
  • Фалевая – для монтажа защёлки с фалевым фиксатором потребуется установка со стороны жилого помещения механической ручки с поворотным механизмом. Принцип работы очень схож с роликовой и язычковой конструкцией. На торцевую часть дверного проёма крепится пластина с пазом. Защёлка устанавливается в совокупности с ручкой. Когда человек закрывает дверь, защёлка попадает в паз и плотно фиксирует её. Неудобство составляет тот факт, что открыть дверь можно только задействовав поворотный механизм ручки. Это особенно неудобно, если человек пытается что-либо вынести на балкон, и руки, естественно, в этот момент заняты. При монтаже следует уделить внимание точности установки (центровки) взаимодействующих элементов – защёлка крепится строго напротив паза, иначе не сможете закрывать дверь.
  • Ручка с язычковой защёлкой – наиболее дешёвый и простой вариант плотной фиксации створки двери относительно дверного проёма, где защёлка крепится вместе с ручкой. Подходит не ко всем конструкциям дверей ПВХ, но незаменимы, если возникает необходимость запирания с внутренней стороны балкона.

Сегодня подобрать подходящий замок на пластиковую дверь не составляет труда. Многие готовые балконные блоки уже идут с ручками-защёлками в комплекте.

Также многие производители выпускают ручки, оснащённые замком, которые можно устанавливать взамен стандартных ручек, не выпиливая при этом полотно двери. Удобство состоит в том, что замок для двери позволяет закрывать как изнутри, так и снаружи.

Магнитные защёлки

Самый простой в эксплуатации и надёжный способ достижения плотного прилегания двери к раме. Принцип работы магнитной защёлки основан на притяжении магнитом, закреплённым на дверной раме, металлической планки, установленной на торцевой части дверной створки.

Читайте также:
Геоотопление частного дома

Магнитный фиксатор при закрывании требует минимальных усилий, поскольку при сближении двери с рамой пластина сама притягивается к магниту. Конфигурация магнита, который, как правило находится в пластиковом корпусе, и форма пластины бывают в разных вариациях, но суть принципа работы одинаковая.

Существуют более сложные разновидности магнитного механизма, когда балконная защёлка оснащена движущимся магнитом.

Преимущества магнитных защёлок

К положительным моментам конструкции магнитного замка относятся:

  • Бесшумная, плавная работа, в отличие от своих роликовых и язычковых аналогов при закрывании двери не производит никаких щелчков;
  • Простота монтажа, поскольку не нужно выполнять тщательной подгонки и размещения магнита и металлической планки строго на против друг друга — защёлка надёжно зафиксирует дверь, даже если она будет слегка перекошена;
  • Дверь максимально легко открывается, поскольку не задействованы поворотные механизмы;
  • Не требует регулировки в случае проседания двери и ремонта, поскольку при стабильной силе прижима данной замочной системы – поломки исключены;
  • Имеет длительный срок эксплуатации в связи с тем, что элементы магнитного взаимодействия не трутся между собой;
  • Доступная ценовая политика.

Функциональные элементы фурнитуры крепятся в торцевых частях, что сохраняет эстетический вид всего балконного блока.

Самостоятельная установка магнитной защёлки

Как уже говорилось, фиксация двери при использовании силы магнетизма имеет максимально простую схему монтажа, с которой в состоянии справиться даже новичок, впервые задавшийся вопросом: как установить защёлку на балконной двери?

Для проведения работы потребуется:

  • Элекрическая или ручная дрель и свёрла;
  • Саморезы;
  • Шуруповёрт;
  • Набор отвёрток.

Возможны два варианта, когда требуется установка балконной защёлки с магнитным механизмом:

  1. В случае если балконная дверь не оснащена защёлкой;
  2. Если производителем установлена механический фиксатор, а хозяин решил его поменять на бесшумную магнитную конструкцию замка или старый фиксатор «вышел из строя».

В первом варианте просто покупается комплект магнитной защёлки: чаще всего, это пластина Г-образной формы с отверстиями и магниты, находящиеся в пластиковом корпусе. На короб с помощью дрели и саморезов прикручивается корпус с магнитами.

Поскольку точное совпадение по положению магнитов и пластины не требуется, то ориентировочно на той же высоте, только на торцевой стороне двери прикрепляем так же саморезами пластину.

Во-втором варианте сначала придётся демонтировать старую защёлку на балкон. Если это роликовый механизм, то с помощью отвёртки или шуруповёрта откручиваем ролик и на его место крепим металлическую пластину.

Основная масса пластин имеет стандартные отверстия, которые используются в других моделях фурнитуры, поэтому с креплением не возникнет сложности. Чтобы пластина держалась надёжно, предпочтительно использовать саморезы на «шаг» большего диаметра, чем те, что использовались в старом креплении.

Тем же методом откручиваем старую запорную планку на торцевой части рамы и устанавливаем вместо неё корпус с магнитами. Таким образом работа выполнена, и можно «раскатать рукава».

Возможные неполадки и их устранение

С магнитными балконными защёлками фактически вопрос о регулировке не возникает. Скорее это касается замков с механическим фиксатором.

Наиболее частая причина – это ослабление пружины, находящейся с обратной стороны ролика или шарика. В этом случае следует открутить часть механизма в которой зафиксирован вращающийся элемент, вытащить его, затем снять пружину и попробовать её слегка растянуть.

После чего произвести обратную сборку. Если усилия не принесли желаемого результата, стоит попробовать подложить под пружину одну или несколько шайб подходящей толщины.

Другой неполадкой может стать тот вариант, когда из-за провисания или перекоса дверной рамы фиксирующий элемент перестаёт попадать в паз ответной планки. В этом случае следует сначала попробовать отрегулировать крепление петель, устранив возникший перекос или провисание. Если это не помогло, придётся переустановить фиксирующую планку с пазом.

Заключение

Выбору фурнитуры следует уделять должное внимание, ведь от этого будет зависеть возможность правильного функционирования балконного полотна, следовательно, удобство эксплуатации и комфортная атмосфера в жилом помещении.

Кроме этого, эстетика тоже играет важную роль.

Говоря непосредственно о фиксирующей защёлке, невозможно не отметить тот факт, что её пользу оценили практически все жильцы квартир, в которых стоят балконные двери.

Выбор и установка замка в пластиковую балконную дверь

Отправим материал на почту

  • Виды замков для ПВХ-дверей
  • Как правильно выбрать дверной замок
  • Инструкция по самостоятельной установке замка в пластиковую дверь
  • Как демонтировать старый замок
  • Варианты размещения замков на пластиковых дверях
  • Особенности монтажа электромагнитного замка
  • Заключение

ПВХ-двери рассчитаны на размещение в помещениях, но как показывает практика их устанавливают также на незастекленные балконы и лоджии. Поэтому в целях безопасности часто требуется установка замка в пластиковую дверь. Какие существуют подходящие виды запорных механизмов, а также принцип их монтажа рассмотрим в сегодняшней статье.

Виды замков для ПВХ-дверей

Специальные запирающие механизмы, которые предназначены для установки в пластиковые двери разделяют на несколько видов:

  • Цилиндрический. Этот тип замка балконной пластиковой двери считается самым популярным, его используют не только в ПВХ дверных конструкциях, но и деревянных. Принцип работы такого устройства заключается в следующей последовательности действий: при вставке ключа цилиндры в личинке принимают определенное положение, а получившиеся выступы препятствуют его повороту. Такой механизм считается самым надежным, так как к нему сложно подобрать отмычку.
  • Сувальдный. Имеет индивидуальный принцип срабатывания. В качестве действующего элемента выступает щеколда, которая приводится в действие путем механического проворачивания. В этот момент происходит поднятие подпружиненных пластин, которые и отвечают за высвобождение затвора с целью дальнейшего его свободного выдвижения.
  • Однозапорный. Это тип замочного элемента, который подразумевает закрытие только в том месте, где непосредственно установлена щеколда. Такой механизм не имеет серьезной надежности, поэтому больше играет роль удерживающего устройства.
  • Многозапорный. Такой вариант замка для балконной пластиковой двери устанавливается в любые типы полотен с евростандартом. При запирании происходит фиксация дверей сразу в нескольких точках. Работает подобный механизм по типу сейфового. Обязательно выдвижение ригеля осуществляется в районе ручки, а также в верхней и нижней точках.
  • Электрический магнитный. Этот запорный механизм тоже не редкость для балконной двери. Для работы такого устройства нужны электромагнитные импульсы, которые и отвечают за срабатывание встроенного магнита. Обычно такие замки подключают к компьютеру, на который в дальнейшем передается важная информация о количестве открываний и прочие данные.
Читайте также:
Согласование перепланировки

Для последнего типа замков для балконной двери предусмотрены специальные запрограммированные ключи, соответственно, подобрать отмычку к таким устройствам будет проблематично.

Как правильно выбрать дверной замок

Перед покупкой замыкающего механизма на балконную дверь нужно определить, какой вариант будет идеален для конкретного случая. Например, если на балконной ПВХ-двери установлен доводчик, тогда целесообразно приобрести роликовую защелку, а при его отсутствии желательно установить створку, оснащенную фалевым затвором.

Что касается многозапорного типа механизма, то его целесообразно применять, если пластиковая дверь разделяет холодную и теплую комнату. Такая конструкция будет способна обеспечить более качественный прижим дверного полотна со всех сторон. За это отвечают специально установленные дополнительные цапфы и планки.

Инструкция по самостоятельной установке замка в пластиковую дверь

Если приобретен для монтажа специальный замок, то его монтаж не вызовет сложностей и не займёт много времени. Но перед установкой нужно убедиться, что замочный механизм совместим с дверной конструкцией, то есть изготовлен одним производителем. Далее расскажем, как врезать замок в пластиковую дверь:

  • Разметка места установки замка. Для этого с помощью малярного карандаша или строительного маркера в торце дверного профиля расчерчиваем будущее посадочное место для замочного механизма. Располагать его будем в районе ручки-скобы без предварительного ее съема с балконного полотна.
  • По разметке делаем две прорези болгаркой. Нижний и верхний край высверливаем с помощью дрели с установленным сверлом на 4 дюйма. Это делаем для того, чтобы кругом болгарки не повредить цельную часть пластикового профиля.
  • После этого убираем отходы и полностью освобождаем камеру от мусора. Вставляем в нее механизм замка. И делаем отметку самой нижней его границы на профиле. Следующим шагом переносим черты на фасадную часть двери.
  • Извлекаем замок из камеры, а затем прикладываем его к полотну в районе ручки так, чтобы его нижняя часть совместилась с перенесенной чертой, обводим отверстие под цилиндр точно по краям. После проверяем насколько точно выполнена схема, при необходимости смещаем в нужную сторону.
  • Берем дрель с таким же сверлом, как и ранее и устанавливаем его ровно по центру линии. По всей ее длине делаем большое количество отверстий. Когда проделали эту работу, аккуратно малярным ножиком поддеваем высверленную часть. Также можно вырезать сверлом в виде пера.
  • Вставляем внутрь замок для балконной двери и проверяем насколько точно выполнен вырез. Тоже самое проделываем с противоположной стороны. Все заусенцы удаляем с помощью напильника.
  • Далее вставляем замок в посадочное место и продеваем через отверстия цилиндр с ключами и проверяем, как работает щеколда. Если она проходит без препятствий, тогда фиксируем замок с помощью саморезов с плоской шляпкой в посадочном месте. На этом же этапе фиксируем саму сердцевину со скважиной.
  • Устанавливаем на цилиндр накладки так, чтобы их длинный край был строго параллельным торцу двери. После устанавливаем ответную планку на дверном коробе. Разметку делаем карандашом в соответствии с расположением ригелля замка.

Теперь проверяем работоспособность и при необходимости корректируем положение планки. В идеале монтаж выполнить нужно с первого раза, чтобы потом не думать, как спрятать лишние отверстия.

Видео описание

Установка замка на пластиковую дверь.

Как демонтировать старый замок

Если заклинил замок в балконной двери или перестал правильно срабатывать, его срочно нужно менять. Но перед тем, как это сделать, следует правильно демонтировать испорченную конструкцию без образования дефектов на дверном покрытии. Весь процесс будет состоять из такого алгоритма:

  • Подготовка. Выбираем необходимый инструмент для удаления сломанной конструкции. Нам понадобится шуруповерт, отвертка, возможно плоскогубцы. Если от встроенного замка осталась инструкция, то знакомимся с ней, ведь в там может оказаться полезная информация.
  • Съем креплений. Отвинчиваем все шурупы и саморезы, которые удерживают цилиндр. Для этой цели подойдет крестовидная отвертка или шуруповерт с насадкой, соответствующей размеру шляпки винта.
  • Извлечение замка. После откручивания фиксаторов, снимаем все накладки, удаляем из скважины старую сердцевину.

На это место просто устанавливаем новый цилиндр, и снова все закрепляем. В большинстве случаев заменяются только цилиндры, поэтому никаких дополнительных работ по ремонту всей замочной конструкции не понадобится.

Варианты размещения замков на пластиковых дверях

Запирающие устройства на ПВХ полотнах могут быть накладными и интегрированными в конструкцию. Последний вариант представляет собой ручку с замочной скважиной. Такой вариант удобен тем, что при любой поломке, можно просто заменить всю рукоятку, которую можно заказать у бренда-изготовителя, который производил профиль.

Сам запор устанавливают либо на наружной или на внутренней части полотна. Для случаев, когда замок не несет серьезную защитную функцию, то установить рекомендуют лепестковый затвор, который срабатывает со стороны комнаты.

Читайте также:
Как выполнить устройство полов в срубе

Когда конструкция замка должна быть надежной и способной защитить помещение от несанкционированного проникновения с улицы, тогда в идеале устанавливать сквозной цилиндр, запирающийся, как снаружи, так и внутри ключами.

Особенности монтажа электромагнитного замка

При подключении электромагнитного замка есть некоторые сложности. В этом случае помимо монтажных знаний нужно иметь некоторый навык в коммутации проводников. В целом весь процесс состоит из последовательности шагов:

  • выполнение разметки для установки внутренней и внешней части замка (состоят они обычно из двух фрагментов);
  • высверливание отверстий для размещения будущих крепежей устройства замка;
  • проведение монтажа обеих частей устройства на дверное полотно, здесь используются саморезы умеренной длины, чтобы они не проходили сквозь пластиковый корпус;
  • соединение проводников в соответствии с инструкцией, которая идет в комплекте (в ней четко прописывают, какой кабель, к какой клемме нужно соединить);
  • подключение к питанию и проверка работоспособности.

В случае, если после осуществления монтажа замка в балконные двери сразу возникли неполадки в работоспособности, следует повторить снова последовательность, начиная от третьего шага, заканчивая пятым. Часто на этом этапе делают ошибки при коммутации проводников.

Видео описание

Как установить двухстороннюю ручку на пластиковую дверь (балконную) или окно.

Заключение

Выбрать замок на пластиковую дверь на балкон не сложно, определившись с функциями, которые должно выполнять запорное устройство. Если помещение не нуждается в повышенной степени защиты, то целесообразно установить ручку с защелкой, а для усиленной— рационально использовать запор с ключами.

23 сферы применения солнечных батарей

Сложно представить сферу, где сейчас не использовались бы солнечные батареи. Некоторые из них очевидны и внедрены уже давно, некоторые же выглядят как кадры из фильмов о далеком будущем и не до конца вкладываются в головы обычных обывателей.

  1. Космонавтика. Космические спутники и космические станции с синими крыльями – это не что иное, как солнечные панели, которые позволяют данным устройствам бесперебойно выполнять свои функции в космосе.
  2. Промышленность. Использование солнечных батарей на крышах зданий и на пустых площадях – оптимальный и экологичный способ обеспечить предприятие необходимой электроэнергией, а также продать ее излишки в сеть. Полученные средства вкладываются в производство, чем увеличивает обороты продукции и прибыли.
  3. Самолеты. Благодаря использованию солнечных батарей в самолетостроении, они могут достаточно долго находится в воздухе и не использовать топливо. На данный момент изобретен самолет, который полностью состоит из солнечных панелей. Он уже совершил кругосветное путешествие, проведя в воздухе 510 часов.
  4. Владельцы яхт и катеров также активно используют на своих суднах солнечные батареи. Ведь они позволяют не только обеспечить потребности самого корабля, но и произвести электроэнергию для освещения и нужд команды.
  5. Автомобили. Работа двигателя обеспечивается за счет солнечных генераторов. Делая таким образом автомобиль не только экологически чистым, но и работоспособным на 130 км.
  6. Солнечные батареи для дома – уже обычная практика. Данный вариант может решить сразу несколько проблем: обеспечить электроэнергией дом, забыть про перебои в подаче электричества, заработать средства, продавая остатки электроэнергии в сеть по «зеленому тарифу».
  7. Солнечные батареи для дачи незаменимы в тех местах, где линий электропередач просто нет. Так как солнце светит везде, вы можете построить себе дачный домик хоть на необитаемом острове. Обеспечить его электричеством теперь не будет проблемой.
  8. Солнечные батареи в быту – отдельная тема для разговора. Калькуляторы, фонарики, мобильные телефоны, а также внешние аккумуляторы. Все это и многое другое работает на солнечных панелях либо накапливает из них энергию.
  9. Туризм. Солнечные панели встраиваются в сумки, рюкзаки, палатки, чтобы обеспечить работу всего, что нужно в походе, в далеке от дома и цивилизации.
  10. Пчеловодство. Так как пассики также часто находятся в отдаленных местах, применение солнечных батарей в этой сфере крайне необходимо. Ведь накапливаемая в аккумуляторы энергия позволяет пользоваться электрической медогонкой, электроножом для распечатывания сот, также обеспечивать нужды пчеловодов. Еще одним важным преимуществом солнечных батарей является тишина при работе, которую так любят пчелы.
  11. Маяки. Отдаленность столь необходимых объектов – главная проблема в вопросе их энергообеспечения. Но солнце светит везде, поэтому солнечные батареи и здесь приходят в помощь.
  12. Поезда. Данный вид транспорта также не брезгует использовать солнечные батареи. Чего только стоит сверхскоростной Hyperloop изобретателя Илона Маска, который планирует запустить свой поезд, используя энергию солнца.
  13. Солнечные печи и солнечные барбекю – отличный вариант для тех, кто любит устроить пикник в глухом лесу, где нет электричества. Такой вид устройств работает без дыма, поэтому поджарить мясо и овощи можно даже дома на балконе.
  14. Уличные фонари, рекламные щиты, остановки, велодорожки, лавочки и тротуары могут работать за счет энергии солнца и даже заряжать смартфоны и электрокары.
  15. В детские игрушки тоже встраивают солнечные панели маленьких размеров. Такое новшество позволяет бесконечно работать самой игрушке, а также уберечь нервы родителей, которые боятся, что дети могут проглотить обычные батарейки.
  16. Холодильники для вакцин на солнечных батареях – отличный вариант для доставки медикаментов в труднодоступные места нашей планеты. Применение альтернативной энергии в сфере здравоохранения уже спасло жизни тысячам людей.
  17. Жители квартир также могут оценить преимущества использования солнечных батарей. Их можно установить на балконе либо на крыше самой многоэтажки. Таким образом, можно забыть про коммунальные службы и быть абсолютно автономным домом.
  18. Одежда. Да-да, есть несколько примеров применения солнечных батарей и здесь. Во-первых, купальник, который изготовлен из гибких элементов, может обеспечить питанием портативный МР3. А во-вторых, бренд одежды Tommy Hilfiger выпустил женскую куртку на солнечных батареях, которые соединены с аккумулятором. Он может заряжать сразу два устройства.
  19. Лифт на солнечной энергии также может работать. Ведь, если установить солнечные батареи на крыше дома, то вырабатываемой ими энергии хватит даже для таких нужд.
  20. Солнечные окна – уже тоже реальность. Такие окна не искажают вид и не препятствуют проникновению света. Разработчики данного ноу-хау утверждают, что такие окна создают в 50 раз больше энергии, чем обычные солнечные панели.
  21. Инвалидная коляска. Крепление солнечных батарей на таком транспорте обеспечивает его движение на длительное время, и позволяет передвигаться не только по городу, но и отправиться в путешествие.
  22. Солнечный мост. В Лондоне располагается викторинский мост Блэкфрайарз, крыша которого покрыта фотоэлектрическими панелями, которые, по оценкам специалиста, будут вырабатывать до 900 тысяч кВт-ч энергии в год.
  23. Парусные дроны на солнечных батареях. Они могут отследить погоду, океанские течения и влияние изменений климата на океан.
Читайте также:
Яркий ковер в интерьере: как легко и просто привнести красок в вашу квартиру

Большинство из этих идей реализует наша компания. Подписывайтесь на наши страницы в социальных сетях и читайте все интересное из мира альтернативной энергетики прямо со своего смартфона:

Солнечные батареи: характеристики и особенности использования

  1. Устройство панелей
    • Технические характеристики
    • Принцип действия
  2. Плюсы и минусы
  3. Виды
  4. Эффективность работы зимой
  5. Как выбрать?
  6. Сфера применения
  7. Схема подключения
  8. Изготовление в домашних условиях
  9. Популярные производители и отзывы
    • Sharp
    • IES
    • Amonix
    • Sun Power
    • Телеком-СТВ

Ежеминутно на поверхность нашей планеты попадает много солнечной энергии, без которой жизнь на Земле невозможна. Однако это еще не все, на что она способна, сегодня мы вступаем в эру альтернативных возобновляемых источников энергии, используя активность Солнца, ветра и воды. Крупнейшие солнечные электростанции уже вырабатывают около 1% всей мировой электроэнергии, поэтому будущее за новыми разработками. И этим мы обязаны науке и современным технологиям, благодаря которым это стало возможным.

Устройство панелей

Растущая в цене электроэнергия поневоле заставляет задуматься об экономии. И отличной альтернативой в данном случае считаются природные источники энергии. Оптимальным решение для частного дома является альтернативная электростанция – солнечная батарея.

Изначально может показаться, что вся система солнечной батареи слишком большая, а принцип ее работы невероятно сложен. И чтобы понять, как функционирует солнечная батарея в деле, необходимо детально рассмотреть ее конструкцию.

В действительности гелиосистема устроена довольно просто и состоит из четырех основных элементов.

  • Солнечная батарея – по форме и размерам представляет собой прямоугольную панель с определенным количеством пластинок. В основу солнечной батареи входят полупроводниковые материалы. Миниатюрные преобразователи собираются в модули, а модули – в единую систему гелиоколлектора.
  • Контроллер – выполняет функцию посредника между солнечным модулем и аккумулятором. Он необходим для отслеживания уровня заряда аккумулятора. Его роль крайне важна во всей цепи – контроллер не дает закипать или падать электрическому потенциалу, который необходим для стабильного функционирования всей системы.
  • Инвертор – преобразует постоянный ток солнечного модуля в переменный 220-230 вольт. Гибридный сетевой инвертор может использовать для своей работы как постоянный, так и переменный ток. Но стоит учитывать, что для работы инвертора тоже необходима энергия, и его расход составляет порядка 30% потерь на преобразование. И в пасмурную погоду или в темное время суток вся энергия для работы будет расходоваться из аккумулятора. То есть если аккумулятор разрядится, то инвертор перестанет работать.
  • Аккумулятор – преобразованная в электричество солнечная энергия не всегда используется в доме в полном объеме. Излишки могут накапливаться в аккумуляторе и использоваться в темное время суток и в пасмурную погоду.

Но перед тем как приступить к выбору и установке солнечной батареи на крыше, необходимо разобраться в принципах работы устройства, а также рассчитать рабочие узлы гелиосистемы.

Технические характеристики

Основным элементом каждой солнечной батареи является фотоэлектрический преобразователь.

В массовом производстве используется три типа элементов из кремния.

  • Монокристаллические – искусственно выращенные кремниевые кристаллы нарезаются на тонкие пластины. В основу модуля входит очищенный чистый кремний. Поверхность больше похожа на пчелиные соты или небольшие ячейки, которые соединяются между собой в единую структуру. Готовые маленькие пластинки соединяются между собой сеткой из электроводов. В данном случае процесс производства более трудоемкий и энергозатратный, что отражается на конечной стоимости солнечной батареи. Но монокристаллические элементы обладают большей производительностью, а средний КПД составляет около 24%. Срок службы монокристаллических батарей больше, они прослужат в среднем около 30 лет.
  • Поликристаллические – в основе кремниевый расплав. Такие модули считаются оптимальным решением для жилого частного дачного дома. Несколько кристаллов из кремния объединяются в один фотоэлемент. Поверхность поликристаллической солнечной батареи имеет неоднородную поверхность, из-за чего хуже поглощает свет. И КПД, соответственно, ниже, находится в пределах 20%. Срок службы поликристаллической панели составляет 20-25 лет. Они имеют характерное отличие – темно-синий цвет покрытия. Такие модули дешевле аналогов, что позволяет окупить всю систему примерно за 3 года.
  • Тонкопленочные – имеют гибкую подложку, что позволяет монтировать батарею на любую поверхность с углами и изгибами. Тонкий слой полупроводников наносится методом напыления на поверхность батареи. Такие системы имеют очевидный недостаток – маленький КПД. Производительность в среднем составляет около 10%. То есть для обеспечения энергией дома потребуется в два раза больше тонкопленочных батарей, чем поликристаллических. И срок службы таких панелей меньше других аналогов – в среднем ресурс работы составляет около 20 лет.
Читайте также:
Мебель из германии: прямая доставка — гарантия качества

Идеально, если солнечные батареи могут полностью обеспечить дом электроэнергией. Но довольно часто энергия Солнца используется для горячего водоснабжения или же для отопления. Но чтобы выполнить любую из этих целей, необходимо высчитать реальную мощность на квадратный метр и необходимое количество модулей. Мощность солнечного модуля зависит от количества солнечных лучей, которые попадают на поверхность батареи. Чтобы правильно сделать выбор, также следует изучить принцип действия домашней мини-электростанции.

Принцип действия

Первый прототип гелиоколлектора, который всем известен еще с прошлого века – это дачный летний душ. Он представлял собой большую емкость, которая окрашивалась в черный цвет, в течение дня вода в ней нагревалась, что позволяло каждому дачнику вечером принимать теплый душ.

Гелиоколлектор – это плоская панель, которая располагается на улице, как правило, на крыше, и способна преобразовывать 90% солнечного излучения в энергию. В дальнейшем энергия отправляется в систему и распределяется на нужды электроснабжения. Но если гелиосистема используется для отопления или горячего водоснабжения, то энергия при помощи маломощного насоса направляется в бак-аккумулятор.

В разное время суток и в разные сезоны уровень освещения меняется. Поэтому для обеспечения бесперебойной поставки энергии в дом солнечная батарея имеет целую систему. Ученые научились управлять таким микрофизическим явлением, как фотоэлектрический эффект. И хотя, на первый взгляд, принцип действия кажется технически сложным, в действительности, принцип действия и схема электрической цепи выглядят очень просто.

Основная задача всей системы заключается в том, чтобы преобразовать энергию солнца и выдать постоянный ток определенной величины.

Плюсы и минусы

Установить солнечные батареи в своем доме может каждый желающий.

К тому же они имеют множество преимуществ.

  • Энергоэффективность – в зависимости от своего вида солнечные батареи имеют разный показатель. Но в среднем КПД составляет от 14 до 30%.
  • Солнечные батареи особенно востребованы на дачных участках. И этому есть два разумных объяснения. Во-первых, дачные участки зачастую находятся вдали от централизованных источников энергоснабжения в районах с малоразвитой инфраструктурой. И во-вторых, преобразование солнечных лучей в энергию особенно актуально именно в разгар дачного сезона – летом.
  • При необходимости мини-электростанцию можно дополнять новыми солнечными батареями для увеличения мощности.
  • Экономия – для южных регионов страны использование солнечной батареи для горячего водоснабжения позволяет сэкономить до 60% энергии в среднем за год: 30% зимой и 100% летом.
  • Подобные системы актуальны не только для частного использования, например, для дома, но и для предприятий, образовательных и медицинских учреждений. В производственном цехе солнечную батарею можно использовать в качестве дополнительного источника тепла для центрального отопления зимой, а летом – для подачи технологической горячей воды.
  • Выгода – заплатить за оборудование необходимо только один раз, впоследствии система не требует никаких вложений и обслуживания.
  • Экологический источник энергии – особенно важный аспект в планетарном плане, потому что запасы энергоносителей на Земле не безграничны.
  • Надежность – в данном случае многое зависит от выбранной модели и правильности установки.

Несмотря на множество плюсов, солнечные батареи имеют один весомы недостаток: их разумнее использовать в регионах с малым числом пасмурных дней в году, а таких на территории России очень ограниченное количество.

Стоит отметить, что система окупается через несколько лет и позволяет владельцу в будущем экономить колоссальные деньги. К примеру исходя из сегодняшних тарифов на электричество и дизель, можно с уверенностью сказать, гелиосистема окупится за 3-4 года в частном загородном коттедже для семьи из 5-7 человек. А при переходе с газа – окупаемость составит до 8-10 лет.

Солнечные панели (батареи): виды свойства и принцип действия

Солнечные батареи (солнечные панели) относятся к альтернативным источникам энергии. Они состоят из солнечных элементов, которые преобразуют солнечный ( и не только) свет в электричество. А полный комплект состоящий из солнечных панелей, инверторов, аккумуляторов, контроллеров называется солнечной электростанцией. Может показаться, что у таких устройств нет недостатков, но перед покупкой и установкой следует изучить основные характеристики. Это позволит ответить на вопрос, как подобрать солнечные батареи для дома с учетом Ваших нужд, ведь стоимость одного комплекта достаточно высокая.

  1. Область применения
  2. Сколько служат солнечные батареи?
  3. Виды солнечных панелей
  4. Как работают солнечные батареи
  5. Стоимость комплекта, обзор технических характеристик
  6. Коллекторы: получение тепла из солнечной энергии
  7. Обзор производителей
  8. Как выполнятся монтаж
  9. Итоги: есть ли перспективы развития альтернативного источника энергии

Область применения

Сегодня отсутствуют ограничения на использование солнечных батарей. Это обусловлено их преимуществами, в частности, выработкой достаточного количества электроэнергии для энергообеспечения всего объекта или решения локальных проблем (применения в качестве элемента питания и пр.). Освещение – это пока основное направление применения таких модулей. Реже их используют для обогрева, причем в большинстве случаев солнечные батареи обсуживают малогабаритные объекты. Их применяют:

  • в частных и многоквартирных домах;

Применение солнечных батарей в многоквартирных домах

  • коммерческих зданиях;

Использование солнечных панелей на промышленных зданиях

  • теплицах;

Солнечная энергетика в аграрном секторе

  • на придомовой территории.

Крытый навес из солнечных панелей

Условия, при которых предпочтительно устанавливать такие модули:

  • для обогрева/освещения местности, где отсутствуют ЛЭП, в данном случае применение преобразователей солнечной энергии позволит сократить затраты на энергообеспечение объекта, это более выгодный метод, если сравнивать с применением дизельных генераторов;
  • в некоторых многоквартирных домах, построенных за последние годы, использовался альтернативный источник энергии (в системах водоснабжения) или в качестве резервного;
  • в местности (селах, деревнях) время от времени случается отключение электричества, такие модули позволяют обеспечить бесперебойную работу техники.
Читайте также:
Крепление алюминиевого профиля: особенности проведения работ

Сколько служат солнечные батареи?

Производители часто указывают срок эксплуатации – 20-30 лет (в среднем -25 лет). На протяжении указанного периода устройство может работать без потери мощности, сбоев. Однако это не значит, что по окончании данного срока модули перестанут функционировать. Это заблуждение, т. к. солнечные батареи могут служить намного дольше (до 60 и более лет, как первая из запущенных в эксплуатацию конструкций). Только в данном случае будет постепенно снижаться производительность. Но скорость развития этого процесса низкая. Так, за 10 лет батареи могут потерять не более 10% мощности.

При регулярной эксплуатации, максимальной нагрузке модули быстрее теряют свойства. Чтобы остановить этот процесс, а также увеличить срок службы устройства, рекомендуется придерживаться рекомендаций:

  • обеспечение защиты фотоэлементов: необходимо снизить вероятность механического повреждения, солнечные батареи нужно устанавливать на участках, где риск падения деревьев нулевой, а также уровень воздействия ветровой нагрузки умеренный (что позволит исключить срыв ветром);
  • установка на открытой местности ветрозаградительных конструкций;
  • выполнение обслуживания, своевременная очистка модуля от сора.

В продаже есть также готовые комплекты – устанавливаются преимущественно для энергообеспечения частного жилья. Они состоят из батарей, силовой электроники. Длительность эксплуатации каждого из элементов, узлов разная. Так, батареи могут прослужить 2-15 лет, силовая электроника – до 20 лет.

Виды солнечных панелей

Солнечные батареи функционируют долго, могут вырабатывать постоянный ток, даже если погода пасмурная. Вместе с тем появляется возможность предупредить возникновение скачков напряжения. Как результат, техника на объекте, подключенная к такому источнику электроэнергии, служит дольше, т. к. созданы более щадящие условия эксплуатации (исключается риск повышения, падения напряжения, отключение питания).

Модуль представляет собой панель, состоящую из нескольких преобразователей, объединенных между собой. Чтобы изменить характеристики солнечной батареи, добавляют такие конструкции. Но эффективность работы подобных устройств зависит не только от количества модулей, а еще и от того, насколько правильно была выполнена установка (учитывают углы наклона панелей, интенсивность солнечного освещения на участке). Модули представлены видами:

  • Монокристаллические. Производятся из чистого материала – монокристаллического кремния. Его отличает высокие показатели эффективности. Причем КПД солнечных элементов – около 22%, а панелей на их основе – не более 18%. Такие модули рекомендуется применять в местности, где уровень освещенности часто низкий.

Монокристаллическая солнечная панель

  • Поликристаллические. По стоимости они предпочтительнее, т. к. производятся из мультикристаллических пластин. Еще одна причина низкой цены – недостаточно высокая производительность. Рекомендуется применять такие модули, если в местности сравнительно одинаковый уровень освещенности в разное время, отсутствуют резкие перепады.

Поликристаллические солнечные панели

  • Аморфные. Другое название – тонкопленочные солнечные батареи. Они отличаются универсальным действием (применяются на разных объектах, в различных целях). Могут устанавливаться там, где жаркое солнце внезапно сменяется облачной погодой. Теоретически аморфные панели в будущем будут использоваться не только на крышах, но и на сумках, других бытовых изделиях. Минусом таких панелей является более низкая производительность, если сравнивать с поли-, монокристаллическими.

Тонкопленочные (аморфные) солнечные панели

  • Гетероструктурные. Считаются наиболее эффективными, их КПД достигает 25%. Панели вырабатывают электроэнергию при солнечной и пасмурной погоде. В России такую продукцию представляет марка «Хевел». Компания-производитель разрабатывает и внедряет собственную технологию производства гетероструктурных панелей.

Гетероструктурные солнечные панели

Основные элементы конструкции:

  • аккумулятор, позволяющая устранить перепады напряжения, вызванные изменением освещенности панели, а еще одна накапливает энергию;
  • инвертор – преобразователь тока (из постоянного в переменный);
  • контроллер: обеспечивает стабильную работу модуля, т. к. контролирует все параметры (температуру, зарядное напряжение аккумулятора и др.).

В продаже встречаются готовые системы, а также отдельные элементы для сбора с учетом собственных потребностей.

Как работают солнечные батареи

Солнечный свет попадая на элементы солнечных панелей, преобразуется в постоянный электрический ток. Инвертор преобразовывает постоянный ток в переменный ( в привычные нам 220в), а он, попадая в контроллер, отправляется к потребителям (бытовой технике, осветительных устройств). Аккумулятор же выполняет роль буфера между солнечными батареями и инвертером. Мощность инверторов может быть разной: 250-8000 Вт. Главные параметры, на которые следует обращать внимание: напряжение, мощность. Причем нужно не просто изучить характеристики, а соотнести эти параметры друг с другом. Отмечают наиболее подходящие варианты, исходя из напряжения (В) и мощности (Вт):

  • 12 В, 600 Вт;
  • 24 В, 600-1500 Вт;
  • 48 В, от 1500 Вт и выше.

Существующие разновидности преобразователей:

  1. Автономные. Функционируют без подключения к основной энергосети. При выборе автономных преобразователей учитывают мощность всей подключаемой техники. Дополнительно делают запас, т. к. некоторые устройства при включении создают повышенную нагрузку из-за существенных значений пусковых токов.
  2. Синхронные. Модуль подключен к основной энергосети. Он также оснащен аккумуляторной батареей, имеет свойство накапливать энергию. Излишки «сбрасываются» обратно в сеть. При возникновении перебоев (отмечается недостаток электроэнергии), модуль снова получает требуемое количество от основного источника.

Существуют также многофункциональные устройства. Они объединяют возможности первого и второго варианта. Кроме того, различают преобразователи по форме сигнала напряжения:

  • синусоида: модули с таким элементами стоят дороже, т. к. обеспечивают более высокое качество тока, появляется возможность подключить крупногабаритную технику;
  • прямоугольный: недорогие преобразователи, чаще всего используются для обеспечения питания осветительных приборов, многие виды техники несовместимы с источниками напряжения данной формы;
  • псевдосинусоидальный: представители низкой ценовой категории, т. к. качество сигнала ниже, чем в первом случае, они подключаются к любым приборам.
Читайте также:
Как правильно делать укладку половой доски

Стоимость комплекта, обзор технических характеристик

Цена устройства формируется с учетом комплектующих:

  • модуль;
  • аккумуляторная батарея;
  • контроллер;
  • инвертор;
  • кабель;
  • клеммы;
  • стеллаж.

Цена солнечных батарей разная. В зависимости от комплектующих стоимость меняется в пределах диапазона: от 300 тыс. руб. до 2 млн руб. Малогабаритные изделия для локального применения можно приобрести и за 10 тыс. руб., однако их допустимо применять для простейших нужд (в качестве элемента питания и др.). При выборе устройства обращают внимание на параметры:

  • энергоэффективность;
  • габариты панелей (могут составить несколько метров по одной стороне);
  • мощность;
  • температурный коэффициент (оказывает влияние на мощность и другие электрические параметры).

Несмотря на высокую стоимость, солнечные батареи приобретают достаточно часто. Это обусловлено сравнительно быстрой их окупаемостью. Срок возврата затраченных средств зависит от количества потребителей. Для сравнения, панели, обслуживающие дом, где проживает семья из 4 человек, окупятся уже через 4 года (средний показатель).

Для удовлетворения простых нужд может быть достаточно панелей «Хевел» сетевой солнечной электростанции мощностью не выше 5 кВт. Их допустимо устанавливать на крыше частного дома, объектах малого и среднего бизнеса (кафе, небольшие магазины, павильоны, гостевые дома). Такой способ позволяет снизить затраты на электроэнергию от основного источника.

Однако самостоятельно сложно понять, какой комплект следует приобрести. Не всегда просто рассчитать и достаточную мощность солнечных батарей. Если выбор пал на панели «Хевел», консультант поможет подобрать модель. От компании приходит специалист, ориентируется на месте: делает замеры, расчеты. Дома останется выполнить пусконаладочные работы. Производитель «Хевел» предоставляет гарантию (до 25 лет) на все комплектующие, а также модули.

Коллекторы: получение тепла из солнечной энергии

Солнечные батареи могут применяться для обогрева объектов, нагрева жидкости. Возможность получения тепла обусловлена способностью батареи накапливать энергию. Это позволяет повышать температуру теплоносителя в трубах, за счет чего обеспечивается не только нагрев жидкости, но и обогрев всего объекта. Солнечные коллекторы функционируют по определенной схеме. Их основные элементы конструкции:

  • насосная станция;
  • бак-аккумулятор;
  • контроллер;
  • трубы и фитинги.
  • плоские: состоят из плоского абсорбера, покрытия, теплоизолирующего слоя;
  • вакуумные (трубчатые): состоят из стеклянной колбы, теплоизоляционный материал заменен на вакуум, который заполняет емкость (в ней также находится абсорбер).

У второго варианта есть существенное преимущество – низкие теплопотери. По этой причине вакуумные коллекторы применяются повсеместно там, где не могут быть установлены плоские аналоги.

Обзор производителей

Лидером продаж является продукция китайских марок. Это обусловлено их доступностью. Для сравнения, цена китайских солнечных батарей в 2 раза ниже, чем немецких со сходными характеристиками. Популярные марки:

  • Suntech Power Ко;
  • Yingli Green Energy;
  • HiminSolar.

Распространены также отечественные панели марок:

  • «Sun Shines» (ООО «Автономные Системы Освещения»);
  • ООО «Хевел»;
  • ОАО «Рязанский завод металлокерамических приборов»;
  • «Телеком-СТВ»;
  • ЗАО «Термотрон-завод» и др.

Как выполнятся монтаж

Выбирают место, где будут фиксироваться панели. Оценивают факторы:

  • тень: следует найти наиболее ярко освещаемый на протяжении всего дня участок;
  • ориентация по сторонам света: если объект расположен на севере, модуль располагают лицевой панелью к югу и, наоборот;
  • угол наклона: он должен соответствовать широте, в которой находится объект (в зависимости от положения относительно экватора осуществляется коррекция 12°).

Крепить панели можно на крыше дома или при помощи специальных ферм. В первом случае достаточно зафиксировать профили. К ним уже крепят модули при помощи болтового соединения. Когда же солнечные батареи монтируются на специальных конструкциях (фермах), этапы работ будут отличаться:

  1. Выполняется сборка профилей, уголков.
  2. Подготавливают болты нужного размера, инструмент.
  3. Фиксируют панели так, чтобы не было люфта между ними и опорной конструкцией.

Подключение электроники предполагает необходимость присоединения батареи посредством проводов. Соединяют контроллер, инвертор согласно схеме. На последнем этапе вся конструкция подключается к потребителю (обслуживаемому объекту).

Итоги: есть ли перспективы развития альтернативного источника энергии

Сегодня многие страны ведут разработку различных проектов: подключение панелей в космическом пространстве, монтаж дорожных покрытий. К слову, уже сейчас создана и функционирует велодорожка, которая за год производит 9800 кВт/ч. Такой проект реализован в Голландии. Его эффективность уже подтверждена практическим путем. Чтобы батарея не повредилась, предусмотрено покрытие толщиной 1 см (прозрачным). Кроме того, в планах разработчиков – создание альтернативного источника питания малых габаритов, характеризующегося высокой производительностью.

Солнечная энергия — огромный, неисчерпаемый и чистый ресурс

Солнечная выработка электроэнергии представляет собой чистую альтернативу электроэнергии из добываемого топлива, без загрязнения воздуха и воды, отсутствием глобального загрязнения окружающей среды и без каких-либо угроз для нашего общественного здравоохранения. Всего 18 солнечных дней на Земле содержит такое же количество энергии, какая хранится во всех запасах планеты угля, нефти и природного газа. За пределами атмосферы, солнечная энергия содержит около 1300 ватт на квадратный метр. После того, как она достигнет атмосферы, около одной трети этого света отражается обратно в космос, в то время как остальные продолжают следовать к поверхности Земли.

Усредненные по всей поверхности планеты, квадратный метр собирает 4,2 киловатт-часов энергии каждый день, или приблизительный энергетический эквивалент почти барреля нефти в год. Пустыни, с очень сухим воздухом и небольшим количеством облачности, могут получить более чем 6 киловатт-часов в день на квадратный метр в среднем в течение года.

Читайте также:
Монтаж перегородки из ГКЛ

Преобразование солнечной энергии в электричество

Фотоэлектрические (PV) панели и концентрация солнечной энергии (CSP) объектов захвата солнечного света могут превратить его в полезную электроэнергию. Крыши PV панели делают солнечную энергию жизнеспособной практически в каждой части Соединенных Штатов. В солнечных местах, таких как Лос-Анджелес или Феникс, система 5 киловатт производит в среднем 7000 до 8000 киловатт-часов в год, что примерно эквивалентно использованию электроэнергии типичного домохозяйства США.

В 2015 году почти 800 000 фотоэлектрических систем были установлены на крышах домов по всей территории Соединенных Штатов. Крупномасштабные PV проекты используют фотоэлектрические панели для преобразования солнечного света в электричество. Эти проекты часто имеют выходы в диапазоне сотен мегаватт, а это миллионы солнечных панелей, установленных на большой площади земли.

Как работают панели солнечных батарей

Солнечные фотоэлектрические (PV) панели на основе высокой, но удивительно простой технологии, которая преобразует солнечный свет непосредственно в электричество.

В 1839 году французский ученый Эдмонд Беккерель обнаружил, что некоторые материалы будут испускать искры электричества при ударе с солнечным светом. Исследователи обнаружили, что в ближайшее время это свойство, называемое фотоэлектрический эффект, может быть использовано; первая фотоэлектрическая (PV) ячейка изготовлена была из селена в конце 1800-х годов. В 1950 году ученые в Bell Labs пересматривали технологии и, используя кремний, произведенный в фотоэлементы, смогли преобразовать энергию солнечного света непосредственно в электричество.

Компоненты PV ячейки

Наиболее важными компонентами PV ячейки являются два слоя полупроводникового материала, обычно состоящего из кристаллов кремния. Сам по себе кристаллизирующийся кремний является не очень хорошим проводником электричества, поэтому в него намеренно добавляют примеси — процесс, называемый допинг-этап.

Нижний слой из фотоэлементов обычно состоит из легированного борома, который в связке с кремнием создает положительный заряд (p), в то время как верхний слой, легированный фосфором, взаимодействуя с кремнием — отрицательный заряд (n).

Лишние электроны из n-слоя могут покидать свои атомы, тогда как p-слой эти электроны захватывает. Лучи света «выбивают» электроны из атомов n-слоя, после чего они летят в p-слой занимать пустующие места. Таким способом электроны бегут по кругу, выходя из p-слоя, проходя через нагрузку и возвращаясь в n-слой.


беспилотные самолеты на солнечной энергии

Каждая ячейка генерирует очень мало энергии (несколько ватт), поэтому они сгруппированы в виде модулей или панелей. Панели затем либо используются как отдельные единицы или сгруппированы в более крупные массивы.

Переход к электрической системе с большим количеством солнечной энергии дает много преимуществ.

Стоимость солнечных батарей быстро уменьшается (в 1970 году -1кВт-ч электроэнергии, вырабатываемой с их помощью стоил 60 долларов, в 1980 году – 1доллар, сейчас -20-30 центов). Благодаря этому спрос на солнечные батареи растет на 25% в год, а ежегодный объем от продаваемых батарей превышает (по мощности) 40мВт. КПД солнечных батарей, достигавший в середине 70-х годов в лабораторных условиях 18%, составляет в настоящее время 28,5% для элементов из кристаллического кремния и 35% — из двухслойных пластин из арсенида галлия и антимода галлия. Разработаны многообещающие элементы из тонкопленочных (толщиной 1-2мкм) полупроводниковых материалов: хотя их КПД низок (не выше 16%), стоимость очень мала (не более 10% от стоимости современных солнечных батарей). В скором времени ученые предполагают, что стоимость 1кВт-ч будет равна 10 центам, что поставит солнечную энергетику на первые места в энергетической независимости многих стран.

Перовскит «удешевит» солнечную энергию

Еще в 2013 году новость разнеслась по просторам сети: минерал перовскит произведет революцию в солнечной энергетике. Применение вместо кремния перовскита позволит снизить стоимость производства электроэнергии при помощи солнечных батарей. Перовскит (титанат кальция) был обнаружен в начале 19 века в Уральских горах, назван в честь Л.А. Перовского (известного любителя минералов). Как компонент фотоэлемента начал использоваться в 2009 году.

Батареи покрываются инновационным недорогим фотоэлементом, основное достоинство которого в том, что он может конвертировать в энергию намного большее количество частей солнечного света. Перовскиты представляют собой кристаллическую структуру, которая позволяет с максимальной эффективностью впитывать солнечный свет. По предварительным оценкам использование батарей на основе перовскита может снизить стоимость киловатта энергии в семь раз.

«Главное преимущество новых фотоэлементов заключается не столько в эффективности, сколько в том, что материал чертовски дешев. Батареи на основе перовскита, в которых не используется кремний, могут сделать солнечную энергетику по-настоящему массовой».

Солнечная энергия для ЦОД

10 % всей производимой в мире электроэнергии потребляют серверные фермы. Так как энергоэффективные сети и возобновляемые источники энергии сейчас внедряются во всех отраслях, ЦОД не остались в стороне. Негативное влияние серверных ферм на окружающую среду давно уже на устах экологов. Поэтому владельцы дата-центров стремятся к снижению негативного воздействия своих ЦОД, прибегая к передовым энергосберегающим и «зеленым» технологиям выработки электроэнергии, сюда можно отнести фрикулинг, системы локальных генерирующих мощностей на базе возобновляемых источников энергии.

Как выход — солнечная электростанция рядом с серверной фермой, в тех странах, где это позволяют климатические условия. Она идеальна для серверных ферм, которые развернуты в тропиках или субтропиках. Ведь использование солнечных панелей на крыше ЦОД, кроме того что предоставит «зеленую энергию», так еще и поможет уменьшить тепловую нагрузку на здание, так как создаваемая ими тень минимизирует количество поглощаемого крышей тепла. Гелиоэлектростанция снизит общий негативный эффект дата-центра на экологию, и повысит надежность ЦОД расположенных в регионах, где наблюдаются перебои в работе центральной электросети.

Читайте также:
Трубы подогрева пола


крупная электростанция на базе возобновляемых источников энергии рядом с дата-центром Apple в городе Мейден, штат Северная Каролина (США)

Switch совместно с энергетической компанией Nevada Power начала сооружение рядом с Лас-Вегасом солнечной станции Switch Station мощностью 100 МВт. В американских СМИ компанию Switch называют «возмутителям спокойствия» на рынке коммерческих ЦОД, это один из крупнейших игроков, данной отрасли. Компания занимается сооружением и поддержкой datacenter facilities – зданий и и инженерной инфраструктуры без собственно вычислительной аппаратуры, ее основная модель взаимодействия с клиентами – colocation.


крупнейшая в мире гелиотермальная электростанция Айванпа мощностью 400 МВт

В 2015 году США и Япония начали разрабатывать новый механизм электроснабжения ЦОД за счет солнечной энергии. Проект предполагает исследование новых возможностей “… использования связки генерирующих мощностей на базе солнечной энергии и систем класса HVDC (высокое напряжение постоянного тока), применяемых для распределения генерируемой солнечными батареями электроэнергии на уровне ЦОД”. Такое комбинирование HVDC и солнечных панелей даст возможность развернуть единую систему резервного электропитания на базе аккумуляторных батарей, при этом можно будет экономить на капитальных и эксплуатационных расходах.

Интересно

Немецкий архитектор Андре Броезель из компании Rawlemon создал солнечую батарею в форме движущего стеклянного шара. Он называет его генератором нового поколения, который будет ловить максимальное количество лучей, так как он оснащен системой отслеживания перемещения солнца и датчиками смены погоды, а это на 35 % эффективней в сравнении с стандартными солнечными батареями.

Японская энергетическая компания Shimizu Corporation в 2015 году обьявила о своем намерение построить крупную солнечную электростанцию на естественном спутнике нашей планеты — Луне. Электростанция в виде колец с солнечными батареями будет опоясывать Луну по примеру планеты Сатурн и передавать энергию на Землю. От такой солнечной станции Shimizu Corporation ожидает 13 тысяч тераватт энергии/ год. Еще не известна стоимость и дата начала такого космического строительства.

В институте прогрессивной архитектуры в Каталонии разработали солнечную панель, которая может функционировать на растениях, мхе и почве. Плюсом такой технологии является отказ от опасных токсичных материалов и тяжелых металлов в производстве солнечных панелей. Тут используются специальные бактерии в крохотных топливных ячейках, размещенных в земле под корнями растений. Бактерии нужны для выработки дешевой энергии в мини-батареях. Растения будут обеспечивать жизненный цикл бактерий, а вода служить в качестве подпитки для всей системы. Такая инновационная система может работать на территориях, где солнечного света не так уж и много, если заменить растения мхом, так как он может расти в тени.

Солнечные батареи: особенности и сферы применения

Солнечные батареи – это популярный во многих странах источник дешевого электричества. Используя природные ресурсы, человек научился добывать электроэнергию не только из воды, потоков ветра и горения полезных ископаемых, но и из солнечных лучей. Стоит понимать, что солнечные панели являются частью системы, сами по себе они не будут генерировать полезный электрический ток. Разберемся, какие бывают солнечные батареи, и стоит ли их устанавливать.

История развития

Свое развитие батареи солнечные начали еще в далеком XIX веке. Предпосылкой этому стали революционные исследования о преобразовании энергии Солнца в более материальную составляющую.

Первые солнечные панели имели КПД всего 1%, а их химической основой являлся селен. Первый вклад в развитие таких элементов питания внесли А. Беккерель, У. Смит, Ч. Фриттс.

Но использование всего 1% от всей энергии, поступающей на солнечную панель – это очень мало. Данные элементы не могли обеспечить бесперебойное питание техники, поэтому исследования продолжались.

В 1954 году трое ученых – Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер – изобрели батарею уже с КПД 4%. Она работала на кремнии, а впоследствии ее КПД было увеличено до 20%.

На данный момент солнечные батареи продуцируют только 1% от всей энергии в мире. Их в основном проводят в места труднодоступные для электрификации. Широко применяют этот источник питания в космической промышленности. Специалисты считают, что такому аккумулятору открыты все пути, ведь с каждым годом солнечная активность возрастает.

В наших широтах данные элементы питания устанавливают в частных домах при экономии энергопотребления и заботе об окружающей среде.

Плюсы и минусы солнечных батарей

Солнечная батарея обладает своими преимуществами и недостатками. Рассмотрим их более подробно.

Плюсы:

  • Высокая экологичность. При эксплуатации не используются невосполнимые ископаемые, не возникает отходов.
  • Отсутствие шума.
  • Доступность. Каждый уголок Земного шара освещается Солнцем.
  • Постоянство. Если ископаемые могут закончиться, их выработка уменьшиться, то наcчет солнечной энергии беспокоиться не стоит. По данным ученых, нашему светилу еще долго ничего не грозит.
  • Обширная область использования. Панели могут применяться как в сельской местности, так и в космосе.
  • Новые технологии. На солнечных батареях проводят испытания, на их усовершенствование тратятся громадные суммы, данная область постоянно модернизируется, подвергается инновациям.

Минусы:

  • Дороговизна. Не каждый человек может позволить себе установить достаточное количество солнечных элементов питания для обеспечения своих нужд. Электрификация небольшого дачного домика обойдется в 1000-1200 долларов, в то время как на двухэтажных особняк может уйти до 10 000 у.е.
  • Солнечное освещение – непостоянная единица. КПД батареи будет снижаться в ночное время, пасмурную погоду.
Читайте также:
Все про технические характеристики металлических дверей

Комплектация батарей

О солнечных батареях множество людей думают ошибочно. Ведь сама по себе панель на крыше не может дать переменный ток.

Чтобы обеспечить жилище электричеством, придется приобрести:

  1. Собственно солнечные панели. Это тот элемент конструкции, который крепится на стены или крышу дома. При попадании кванта солнечного света кремниевые кристаллы начинают колебаться, и создается электрический ток.
  2. Аккумулятор. Энергия, которая не пошла на расход бытовых нужд, аккумулируется в этом приборе, и потом ночью или в ненастную погоду она расходуется.
  3. Контроллер напряжения. Этот элемент является скорее не обязательным, а желательным. Он повышает продолжительность жизни аккумулятора, сообщает о его предельно низком и высоком заряде.
  4. Инвертор, или преобразователь энергии. В аккумуляторе электрический ток находится в постоянном значении, а для бытовых нужд необходим переменный. Инвентор и совершает данное преобразование.

Как мы видим, солнечные панели – это лишь малая часть системы. Они сами состоят из более мелких элементов – модулей. Раз устройство данных элементов питания модульное, при необходимости посредством подсоединения составляющих вы можете добавить панели или убрать лишние.

Виды солнечных батарей

Солнечная панель состоит из компонентов, и они могут быть разными:

  • монокристаллическими;
  • поликристаллическими;
  • пленочными.

В первом случае один фотоэлемент – это один кристалл кремния. Данные батареи имеют наибольший КПД (до 25%), но они являются очень дорогими. Пластины насыщенного синего цвета, а их края немного скругленные.

Поликристаллические фотоэлементы объединяют несколько кристаллов кремния. Они широко распространены, их КПД колеблется в районе 20-23%. Структура неоднородна, и они хуже поглощают солнечный свет, нежели монокристаллические панели. По стоимости они более доступны.

Тонкопленочные (аморфные) фотоэлементы представляют собой напыление полупроводника на подложку. Основное преимущество в том, что их можно расположить буквально на любой поверхности, они гибкие. Недостаток – небольшая производительность.

По техническому принципу электрификацию солнечными элементами делят на:

  • открытые системы;
  • закрытые системы (автономные);
  • комбинированные.

Открытой система называется, когда солнечная панель подключена к общей электросети. В таком случае необходимость приобретения аккумулятора и контролера отпадает. Солнечные батареи подсоединяются к общей сети с помощью инвертора. Если потребляемая бытовыми приборами мощность не превышает ту, которую производят панели, то из общей электросети ток не берется. В случае, когда вы включили приборы повышенного энергопотребления, и батареи не могут их обеспечить током, электричество берется из общей сети. Особенностью является то, что если тока не будет в основной сети, то батареи работать не станут.

С автономными системами все понятно: они замкнутые и не требуют внешней сети. Энергия накапливается в аккумуляторе и расходуется по мере необходимости.

Комбинированные сети не получили широкого распространения, так как они дороги. Сложная конструкция объединяет тип открытой и закрытой системы. При излишке электроэнергии, вырабатываемой батареями, ее можно перенаправить в общую сеть.

Применение солнечных батарей

Кроме космонавтики и обеспечения частных домов электроэнергией, панели или батареи солнечные применяют в следующих сферах:

  • Автомобилестроение. Экологичный транспорт приобретает популярность, ведь выхлопы бензина и газов загрязняют атмосферу, а цены на топливо постоянно растут. Машины на солнечной энергии способны развивать скорость до 140 км/ч.
  • Эксплуатация водного транспорта (барж, катеров, яхт). Такой транспорт можно встретить в Турции. Лодки развивают небольшую скорость (до 10 км/ч), и это позволяет туристом осмотреть достопримечательности и роскошные пейзажи этой страны.
  • Энергообеспечение зданий. В развитых странах Европы многие муниципальные здания и сооружения полностью обеспечивают свои нужды с помощью энергии, которую выделяют солнечные панели.
  • Самолетостроение. Благодаря наличию батарей, самолет в полете может длительное время не расходовать топливо.

Отрасль постоянно развивается. Уже изобрели зарядки для телефонов и ноутбуков, работающие от энергии Солнца.

На что обратить внимание при покупке солнечных батарей для дома

Данная информация будет полезна, если вы решили перейти на солнечный источник энергии. Приобретая все комплектующие для такой системы, нужно знать, где можно сэкономить, а на что обратить особое внимание:

  1. Покупайте составляющие (панели, аккумулятор, инвертор) в конце зимы-начале весны . Как правило, магазины в это время предоставляют большие скидки.
  2. Не покупайте сразу много солнечных батарей. Помните, что эта система модульная, и добрать необходимое количество для обеспечения нужд бытовой техники очень просто.
  3. Желательно заменить все лампы накаливания в доме на светодиодные или LED . Они потребляют меньше энергии, а срок службы у них дольше.
  4. Для дома приобретайте с олнечные батареи с выходным напряжением в 12 В . Именно такие значения подойдут для бытовой техники, очень мало приборов используют 24 В и 48 В. Все показатели напряжения вы можете найти в паспорте устройств.

При выборе солнечных батарей обратите внимание, что каждая должна быть помещена в защитный корпус из алюминия. Этот металл легкий, прочный, стойкий к коррозии. Сверху защитное стекло должно быть матовым, не давать глянца и бликов.

Обеспечивать свой дом уютом, теплом и не платить за электричество вполне возможно. Для этого нужно установить такую систему энергоснабжения. Но стоит учитывать, что она тоже требует значительных вложений и обладает рядом нюансов. Изучив все положительные и отрицательные стороны, мы надеемся, что вы сделаете правильный выбор.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: