Глубоководная добыча полезных ископаемых позволить развить солнечную энергетику

Поделиться



Недавно ученые обнаружили огромное количество редкого металла, называемого теллуром, который является ключевым элементом в передовых солнечных технологиях. Однако месторождения находится на дне моря, в нетронутой части океана.





Люди нередко идеализированное представление о солнечном свете как об идеальном источнике чистой энергии.

Прямое преобразование солнечного света в электричество, отсутствие выбросов, разливов нефти или загрязнений — безупречная чистота. Однако упускается из виду производство солнечных панелей.

Хотя произведенная энергия действительно чиста, некоторые материалы, необходимые для генерирования этой энергии, являются токсичными или редкими. В случае одной конкретной технологии солнечные элементы делаются на основе теллурида кадмия. Кадмий является токсичным, а теллурид трудно найти.

Теллурид кадмия является одним из материалов необходимых для тонкопленочных солнечных элементов второго поколения. Они намного лучше поглощают свет, чем кремний, на котором основано большинство фотопанелей,  и значительно тоньше. Слой теллурида кадмия толщиной всего лишь тысячную часть миллиметра будет поглощать около 90% падающего на него света. Это гораздо дешевле и компактнее обычных кремниевых батарей.





На данный момент на солнечные модули на основе теллурида кадмия приходится около 5% глобальных установок, и могут производить более дешевую энергию, чем кремниевые солнечные батареи.
 Но главным недостатком теллурида кадмия является сам теллур, один из редчайших металлов в земной коре. Поэтому еще большой вопрос, стоит ли массово использовать технологии, основанные на таком редком металле.

Данные о распространенности теллура указывают на реальную проблему, но контраргумент заключается в том, что никто не активно ищет новые запасы материала. В конце концов, платина и золото так же редки, но спрос на ювелирные изделия и каталитические нейтрализаторы (первичное использование платины) означает, что на практике запасов может оказаться гораздо больше.

Открытие массивного нового месторождения теллура в подводных горах в Атлантическом океане, безусловно, подтверждает эту теорию. И это особенно богатая руда, считают британские ученые, участвующие в проекте MarineE-Tech, который и нашел залежи. Хотя большинство теллура добывается в качестве побочного продукта добычи меди и, следовательно, образцы с морского дна содержат концентрацию в 50 тысяч раз боле высокую, чем на суше.

Но извлечение окажется очень рискованным.

Вершина горы, где был обнаружен теллур, находится на километр ниже волн, а ближайшая суша находится за сотни километров.

Даже на суше горная промышленность никогда не оказывает хорошего влияния на окружающую среду. Она уничтожает общины, леса и оставляет огромные шрамы на ландшафте. Это часто приводит к загрязнению грунтовых вод, несмотря на всевозможные предосторожности. А на морском дне?

Однако фотомодули из теллурида кадмия могут быть повторно переработаны по истечении их 20-летнего срока службы.  Поэтому вполне возможно, что воздействие горных работ на экологию для создания таких солнечных панелей, вероятно, будет минимальным по сравнению с нефтяной или угольной промышленностью, но оно не будет равно нулю. опубликовано  

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: //solarpanels.com.ua/news/glubokovodnaya-dobycha-poleznykh-iskopaemykh-pozvolit-razvit-solnechnuyu-energetiku/

Ученые придумали, как повысить КПД солнечных элементов на 50%

Поделиться



Новая конструкция солнечных элементов, представленная учеными Университета Кобе (Япония) способна увеличить эффективность конверсии более чем на 50%, поглощая более длинные волны, чем обычно.

Для того чтобы сократить потери энергии и повысить эффективность конверсии, команда профессора Такаши Кита использовала два фотона из энергии, передаваемой через солнечный элемент и содержащий гетеро-интерфейс, сформированный из полупроводников с разным поглощением. При помощи этих фотонов они разработали новую структуру солнечного элемента.





В ходе теоретических испытаний солнечные элементы новой конструкции достигли эффективности конверсии 63% и преобразования с повышением частоты на основании этих двух фотонов. Сокращение потерь энергии более чем в 100 раз, продемонстрированные на основании этого эксперимента, оказалось более эффективным, чем другие методы, при которых используются средние диапазоны частот.

Ученые собираются продолжить совершенствовать конструкцию солнечных элементов и повышать их КПД, чтобы снизить стоимость выработки электроэнергии.





Теоретически, верхний предел КПД обычных солнечных элементов составляет 30%, и большая часть солнечной энергии, попадающей на элемент, теряется впустую или становится тепловой энергией. Эксперименты, которые проводятся по всему миру, пытаются обойти это ограничение. ктричестваЕсли коэффициента конверсии ячейки превысит 50%, это окажет значительное влияние на стоимость производства эле.

Недавно о новом рекорде эффективности кремниевых мультиконтактных солнечных элементов сообщили ученые Германии и Австрии, добившись производительности 31,3%. Они использовали технологию сращивания пластин, которая часто применяется в сфере микроэлектроники. Кстати, предыдущий рекорд принадлежит им же — в ноябре прошлого года КПД солнечных элементов составил 30,2%. опубликовано  

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: //hightech.fm/2017/04/25/solar-cells

Создан первый в мире полноразмерный двусторонний IBC-солнечный модуль

Поделиться



Группа ученых из Исследовательского института солнечной энергии Сингапура (SERIS), Национального университета Сингапура и Международного исследовательского центра солнечной энергии Konstanz в Германии воплотили свою идею в жизнь, разработав и изготовив первый в мире полноразмерный двусторонний IBC-солнечный модуль (interdigitated back contact). Новаторский модуль может работать дольше и генерировать больше энергии, чем обычные солнечные батареи.





Благодаря новому двустороннему солнечному модулю производство энергии в ближайшем будущем может стать более эффективным. Революционные солнечные панели могут поглощать свет как обращенной к солнцу плоскостью, так и нижней  поверхностью. Прототип был разработан на основе двусторонних солнечных фотоэлементов ZEBRA IBC, эффективность которых достигает 22%. По словам генерального директора Исследовательского института солнечной энергии Сингапура Armin Aberle, эти IBC-фотоэлементы известны своей надежностью и долговечностью.

Двойное изолирующее стекло, покрывающее модуль, увеличивает гарантийный срок использования, по сравнению с большинством солнечных модулей, он может составлять 30 лет или больше. Солнечная панель благодаря двусторонней рабочей поверхности может вырабатывать на 30% больше энергии.





Директор кластера PV-модулей в SERIS Wang Yan в восторге от нового продукта: «С новым дизайном модулей, разработанным SERIS, панели мощностью 350 Вт на верхней стороне могут быть изготовлены с использованием 60 IBC-фотоэлементов, напечатанных с помощью трафаретной печати, их эффективность составляет 23%. Учитывая дополнительные 20% мощности, получаемые за счет прозрачной нижней поверхности, каждый 60-элементный двусторонний IBC-солнечный модуль будет производить в действительности ошеломляющие 400 Вт энергии».

Революционный солнечный модуль будет показан на мероприятии International Photovoltaic Power Generation Conference & Exhibition, которое пройдет с 19 по 21 апреля в Шанхае, Китай.

Armin Aberle отметил, что „следующим шагом является передача технологии промышленным партнерам, и продукт может появиться на рынке примерно через два года“. опубликовано  

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: //www.energy-fresh.ru/solarenergy/researches/?id=14272

Бак для солнечного коллектора своими руками

Поделиться



От того, какой бак для солнечного коллектора вы предпочтете, будет зависеть тепловая инерция системы, объем запаса горячей воды в холодные периоды и производительность системы в целом. Речь идет о резервуаре, предусмотренном прототипом коллектора с PEX трубой. Такой вариант резервуара дешев и эффективен.





 

Плюсы самодельного бака-ящика для солнечного коллектора:

  • Можно создать емкость любого объема, который вам необходим. Чем вместительнее теплоизолированный бак, тем лучше производительность системы.
  • Баки с этилен-пропиленовым каучуком (EPDM) долговечны (более 15 лет).
  • Каучук выдерживает температуру 80 градусов, но идеальной для долгосрочной работы покрытия бака является температура около 60-65 градусов.
  • Форма резервуара для коллектора может быть максимально приближенной к ограниченному пространству — хоть трапеция.
  • Конструкция позволяет использовать столько теплоизоляции, сколько вы считаете нужным.
  • Бак достаточно вместителен для большого мотка труб.
  • Возможность утечек исключается.
Минусы:

  • Бак для солнечного водонагревателя должен стоять на сухом ровном постаменте.
  • Он не такой красивый, как новехонький резервуар из нержавейки.
  • На его создание требуется время.

 

Размещение и установка бака для солнечного коллектора

Разместить бак необходимо на ровную горизонтальную поверхность, способную выдержать вес наполненного резервуара. Постамент должен максимально изолировать древесину бака от влажности. Подвал или полуподвал подходит, если контролировать уровень влажности (резервуар закрыт, но не герметичен).

Вариант с установкой бака в землю, ниже уровня пола, тоже используется — если земля сухая, есть возможность установки дополнительной теплоизоляционной плиты. Только контроль бака, его осмотр на предмет коррозии или каких либо других повреждений будет невозможен. Для помещений с повышенной влажностью можно использовать влагостойкую фанеру или специальные пропитки.

Система построена на принципе водостока (drainback), поэтому уровень резервуара должен быть ниже уровня нижней части коллектора и ниже всего водопровода от коллектора к резервуару. Вся вода в коллекторе и водопроводе должна стекать под действием силы тяжести, когда насос выключен. Чем короче и прямее этот водопровод, тем лучше. Трубы, идущие от коллектора, должны иметь уклон в сторону резервуара.

Место установки должно быть как можно ближе к действующему домашнему баку для нагрева. Труба подачи холодной воды будет перенаправлена в резервуар от коллектора, а потом обратно к нагревателю. Слишком длинный путь от коллектора к нагревателю может терять слишком много тепла.

 

Как сделать бак для солнечного коллектора

Следует сразу определиться, пройдет ли готовый бак в двери помещения, в котором будет размещен, или его нужно будет собирать уже на месте. Возможно, окончательную сборку удобнее проводить уже в помещении.

Короб и рама бака

Стенки и дно вырезаны из фанеры. Верхняя и нижняя рама, поддерживающие ребра бака по периметру, сделаны из балок 2,5х10 см. Вес воды в резервуаре будет около 680 кг, поэтому прочности бака следует уделить особое внимание.

Размеры резервуара подбирайте в соответствии с доступным пространством и потребностям. Не забудьте добавить при расчетах объем теплоизоляции, который займет немало места. В бак должна свободно помещаться бухта змеевика.

Размеры, используемые в данном прототипе:

В основании лежит лист фанеры 120 на 120 см. После помещения внутрь изоляции (в данном случае 5 см), внутренняя площадь бака составит около 95 квадратных сантиметров вместе с уложенным резиновым бассейном. Высота стенок резервуара 89 см. С учетом теплоизоляции по дну 5 см и 5 см воздушного пространства над водой — 79 см для воды и змеевика. Общая высота с крышкой и изоляцией составляет 104 см. Итоговый объем коллекторного бака ≈ 620 литров. Используя девяностометровую катушку PEX трубы, резервуар должен быть не меньше 90 см в поперечнике.



 

На фото дно бака с оребрением, слева стенки. Установка угловых армирующих уголков на одну из стенок бака. Стенки резервуара проходят подгонку к нижней раме.

Дно должно быть достаточного размера для дополнительного оребрения. Вертикальное армирование устанавливается в каждый угол коллекторного резервуара. Автор прототипа сделал треугольные армирующие вставки, но можно делать их квадратными в размер изоляции.





 

На фото показана установка рамы. Окончательное закрепление рамы по периметру.

Оребрение вверху ящика обеспечивает поверхность соприкосновения с крышкой. Пиломатериалы для оребрения должны быть очень хорошего качества, ровные и просушенные.

Качественное армирование чрезвычайно важно, так как должно оказывать сопротивление давлению воды весом в 700 кг. Верхняя рама обеспечивает необходимую площадь для сдвига крышки и хорошее сцепление.

 

Изоляция коллекторного резервуара

Когда бак собран, можно приступить к его термоизоляции. Хорошим выбором является полиизоциануратная изоляция с закрытыми порами. Коэффициент тепловой проводимости от R-5.6 до R-14, срок службы около 15 лет, со временем газ из пор может выйти. В данном случае используется жесткая форма, лист толщиной 5 см (R14). Полистирол не выдержит те температуры, в которых придется работать баку. Можно использовать дополнительную изоляцию снаружи, если в этом есть необходимость. Теплоизоляция бака изнутри исключает тепловые мосты.

Под бак установлен пятисантиметровый лист полистирола. Крышка так же утеплена полиизоляцией плюс лист полистирола поверх.





 

На фото изолированное дно бака в процессе подгонки размера листа теплоизолятора. Утепленные стенки резервуара. Изготовление крышки бака.

Приклеить утеплитель к стенкам бака можно полиуретановой пеной. Зазоры и щели тоже необходимо запенить.

Желательно покрасить резервуар.

 

«Бассейн» прокладка для коллекторного бака из EPDM

Прокладка из каучука должна быть цельной. Замеры производятся по внутренней стороне бака. Примерный размер 2 х высота стенки + ширина дна + 25 см. К примеру, если внутренняя высота составляет 84 см, ширина дна по внутреннему замеру 94 см, то размер лоскута резины 2 х 84 + 94 + 25 = 287 см. Если бак не квадратный, то лоскут будет иметь прямоугольную форму.

Каучук хорошо режется ножницами. Перед тем, как сложить лоскут, отметьте центр каждой стороны маркером — это поможет быстрее и точнее разместить его внутри бака. Для резервуара прямоугольной формы отметьте более длинную сторону.





 

На фото кройка резинового полотна. Примерка лоскута в баке.

Пометьте середину каждой стенки бака. Вставьте прокладку в резервуар и сопоставьте отметки. Воспользуйтесь зажимами, чтобы прокладка «не гуляла» по баку. Теперь придется забираться внутрь. Лоскут не должен быть установлен в натяжку. Складывайте лишнюю «ткань» в аккуратные складки. Между стенками резервуара и каучуком не должно быть пустот.





 

Укладывание прокладки.





 

Складки с излишками материала в углах резервуара, прижмите чем-то во время работы эти складки к раме.





 

Наполните резервуар водой на 15-20 см и убедитесь, что из-под резины выходит воздух и материал не всплывает нигде.

Когда укладка материала произведена успешно, проклейте зазор между рамой и прокладкой силиконом и закрепите ее степлером по внешнему периметру рамы.

Следующим шагом будет установка уплотнения между резервуаром и крышкой. Получается, что в некоторых местах у нас 3 слоя резины внахлест. Используйте лоскуты резины, чтобы выровнять поверхность верхней рамы перед установкой дополнительного уплотнения. Стыки между лоскутами и прокладкой изолируйте герметиком. Мастер использовал пластиковые палубные рейки для последнего слоя оребрения бака. Стыки проклеиваются силиконом, рейки сажаются на винты из нержавейки.





 

Вход для теплообменника вырезается позже.

 

Размещение резервуара

Бак готов, его можно устанавливать в подготовленное место.

У автора резервуар размещается в полуподвале. Под бак он положил толстый полиэтилен, на него кирпичи, далее еще один лист фанеры, слой полиэтилена и лист экструдированного полистирола. Далее уже резервуар.





Для всех деталей резервуара необходимо использовать и винты, и клей.

 

Крышка для бака

Крышка имеет важное значение. Она должна обеспечить пароизоляцию и теплоизоляцию. Что представляет из себя крышка солнечного коллектора в данном прототипе: слой резины, 5 см теплоизоляции, фанера. Размер крышки должен совпадать с рамой.





 

Склеивать слои можно полиуретановой пеной, не забывайте о грузиках, чтобы предотвратить расширение пены.

На этом баке сан-тех соединения идут через крышку. От той стороны крыки, которая ближе к коллектору, отрезается треугольник (фото). Эта чаcть крышки станет фиксированной. Теперь резервуар можно открывать, не нарушая соединения труб и узлов.





 

Оранжевая труба подключена к нижней части коллектора (одна к левой, другая к правой стороне). Они соединены тройником и одна линия проходит сквозь крышку резервуара и подсоединяется к насосу. Электрический провод насоса проходит через крышку рядом с трубой. Белая труба идет от верхней части коллектора, идет через крышку и заканчивается над уровнем воды в баке. Когда начинается процесс слива, воздух идет в эту трубу и происходит слив.

Отрежьте кусок резины, который сможет обернуть съемную часть крышки — прикрыть края теплоизоляции с небольшим нахлестом на верх крышки. Приклейте резину силиконом и прибейте степлером. То же самое сделайте с зафиксированной частью крышки.





 

Воспользуйтесь зажимами, чтобы зафиксировать треугольник и сделайте 2 отверстия для труб. Понадобится так же отверстие для провода. Крышку зафиксируйте длинными палубными винтами. После установки труб отверстия необходимо обработать силиконовым герметиком, то же проделайте со стыком зафиксированной части крышки и коллектора.





 

Слои крышки бака:

Резиновая прокладка 5 см теплоизоляции Фанера Еще один слой изоляции. Выход пара предупреждается фиксированием крышки зажимами. опубликовано  

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: //ehome.ironws.com/energiya/solnechnye-kollektory/bak-dlya-solnechnogo-kollektora-svoimi-rukami/

Солнечное отопление дома коллекторами

Поделиться



Основные узлы системы отопления

Источником нагрева гелиосистемы служат солнечные коллекторы, целью которых является максимально эффективная передача теплоносителю энергии инфракрасного спектра солнечного излучения. Тепловой диапазон солнечного света составляет 40–45% от общего радиационного потока, в конкретных цифрах это 200–500 Вт/м2 в зависимости от широты, времени года и суток.

В принципе, для построения простейшей гелиосистемы достаточно одних только коллекторов. По их каналам может циркулировать обычная вода, используемая для хозяйственных нужд и обогрева жилья. Однако такой подход недостаточно эффективен по ряду причин, первая из которых — отсутствие восполнения энергопотерь в течение полных суток. Поэтому одним из важнейших элементов системы солнечного отопления служит тепловой аккумулятор — ёмкость с водой.



Схема отопления дома солнечными коллекторами: 1 — подача холодной воды; 2 — теплообменник; 3 — теплоаккумулятор; 4 — датчик температуры; 5 — контур теплоносителя; 6 — насосная станция; 7 — контроллер; 8 — расширительный бак; 9 — горячая вода; 10 — трёхходовой кран; 11 — солнечный коллектор

Также своеобразным ограничением выступает техническое устройство солнечного коллектора. Его каналы имеют довольно малое проходное сечение, из-за чего возникает риск засорения механическими примесями. Также существует высокая вероятность замерзания теплоносителя в ночное время, верхняя же граница диапазона рабочих температур составляет 200–300 °С. Коллекторы рассчитаны на быструю непрерывную циркуляцию теплоносителя, который поступает с низкой температурой, быстро нагревается солнечным светом и так же быстро отдаёт тепло аккумулятору.





Трубки вакуумного U-образного солнечного коллектора

По этим причинам для непосредственного нагрева в тепловых трубках принято использовать пропиленгликоль с набором специальных присадок. Итак, третий обязательный элемент нагревательной гелиосистемы — специальный теплоноситель и обменный контур, который зачастую конструкционно включён в состав теплоаккумулятора, либо может быть частью самого коллектора.

 

Разновидности и отличия коллекторов

Если не вдаваться в технические тонкости устройства, основное различие между плоскими и вакуумными коллекторами заключено в целесообразности их использования в разных климатических зонах. Плоские коллекторы лучше использовать в южных широтах с преобладающими температурами выше нуля, вакуумные — ближе к северным.



Конструкция плоского солнечного коллектора: 1 — выход теплоносителя; 2 — рама коллектора; 3 — структурированное градостойкое стекло; 4 — абсорбер; 5 — медные трубки; 6 — теплоизоляция; 7 — вход теплоносителя

Целесообразность применения отдельных разновидностей солнечных коллекторов обусловлена рядом особенностей:

  • неспособностью вакуумных коллекторов самостоятельно очищаться от снега;
  • высокими теплопотерями плоских солнечных коллекторов, растущими вместе с разницей температур;
  • низкой устойчивостью плоских коллекторов к ветровым нагрузкам;
  • высокой стоимостью проекта на вакуумных солнечных коллекторах;
  • низким температурным диапазоном эффективного применения плоских коллекторов.


Конструкция вакуумного коллектора с косвенной теплопередачей: 1 — вход охлаждённого теплоносителя; 2 — теплообменник (коллектор); 3 — герметичная пробка; 4 — вакуумная трубка; 5 — алюминиевая пластина (абсорбер); 6 — тепловая трубка; 7 — рабочая жидкость; 8 — выход нагретого теплоносителя; 9 — корпус теплосъёмника; 10 — конденсатор тепловой трубки; 11 — изоляция

Одно из важнейших отличий кроется в процессе монтажа. Плоские коллекторы требуют доставки на крышу в собранном виде, в то время как вакуумные могут собираться по месту. Также плоские коллекторы обычно не имеют собственного теплоаккумулятора и обменного контура.

 

Проблемы солнечной энергетики

Нагревательные солнечные системы не лишены минусов, из них самый главный — непостоянство источника энергии. В ночное время нагрев системы не происходит, а при затяжной пасмурной погоде ожидать ясного неба, чтобы нагреть дом — удовольствие ниже среднего. Если аккумулятор при достаточно большом объёме способен сохранить нужное количество теплоты хотя бы до утра, то на несколько суток автономной работы в условиях недостаточной освещённости можно рассчитывать только при существенном расширении солнечной фермы. Это, в свою очередь, вызывает обратную проблему: при выходе на режим максимальной мощности (например, в весенний ясный день) такая гелиосистема потребует более интенсивного теплосъёма или временного отключения нескольких абсорберов с их затенением.





 

Важно понимать, что гелиосистемы в реалиях российского климата не могут использоваться как единственный или основной источник отопления. Однако они способны существенно снизить расход энергоносителей в отопительный период. Особенно эффективно работают гибридные коллекторы, в которых нагреватели совмещены с фотоэлементами. Если облачность задерживает большинство ИК излучения, то потери фотоэлектрической части спектра не столь значительны.

Другой минус солнечных коллекторов заключён в необходимости принудительной циркуляции теплоносителя в системе коллектор-аккумулятор. Некоторые вакуумные коллекторы оснащают баком, рассчитанным на естественную циркуляцию и расположенным выше поглотителя. Такие установки обычно используют в системах горячего водоснабжения с забором воды под давлением холодного водопровода. Но способы наладить совместную работу таких солнечных коллекторов с отопительной системой всё же имеются.





Вакуумный солнечный коллектор с баком

 

Интеграция в систему отопления

Есть два пути совмещения солнечных коллекторов со сколь угодно сложной системой отопления на жидком теплоносителе. Основным источником энергии может выступать либо газ, либо электричество — существенной разницы в том нет.

Первый вариант — нагрев общего суточного аккумулятора. Накопитель связывается с котлом совместно и последовательно, при недостаточно высокой температуре последний включается в работу и подогревает жидкость. Правильно спроектированная система такого рода может эффективно работать даже без принудительной циркуляции.



1 — контур отопления; 2 — греющая жидкость; 3 — датчик температуры; 4 — насосная станция; 5 — контроллер; 6 — насос; 7 — расширительный бак; 8 — санитарная вода; 9 — холодная вода; 10 — ГВС; 11 — солнечный коллектор; 12 — отопительный котёл

Второй тип совмещения подразумевает использование теплового аккумулятора с двумя контурами. Через один осуществляется съём тепла от коллектора, через второй — нагрев теплоносителя в системе, вода из аккумулятора служит источником ГВС. Поскольку контуры изолированы друг от друга, в отопительной системе и цикле теплообмена от солнечного коллектора можно использовать более теплоёмкие жидкости или антифриз. Основной недостаток — энергозависимость системы, ведь в обоих контурах циркуляция осуществляется принудительно.



1 — подача холодной воды; 2 — датчик температуры; 3 — теплообменник солнечного коллектора; 4 — теплообменник котла; 5 — контур теплоносителя коллектора; 6 — насосная станция; 7 — контроллер; 8 — расширительный бак; 9 — циркуляционный насос; 10 — выход горячей воды; 11 — отопительный котёл; 12 — солнечный коллектор

 

Расчёт мощности и этапы монтажа

Переход на солнечную энергетику не приемлет спешки и поверхностного подхода. Зачастую выводы о целесообразности установки гелиосистемы можно сделать только через несколько лет наблюдений и расчётов.

К сожалению, полагаться на инсоляционные карты не имеет особого смысла, ибо местные погодные условия могут сильно искажать среднестатистические показатели. Поэтому первое, что нужно сделать — самостоятельно составить отчёт по интенсивности солнечной радиации в месте установки коллекторов. Для измерений используют пиранометры, в пределах 5 тысяч рублей можно приобрести бюджетный прибор с достаточным набором функций.



Пиранометр

Измерения следует проводить в разное время суток с периодичностью около недели в течение всего года. В процессе замеров нужно учитывать угол наклона и ориентацию коллекторов. Полученные данные в итоге сверяются со статистикой гидрометцентра о процентном содержании пасмурных дней в году.

Чтобы обеспечить высокую эффективность работы гелиоустановки, следует рассматривать самый негативный сценарий, то есть принимать за точку отсчёта наиболее продолжительный период с самой низкой освещённостью. В идеале можно сделать поправку на вероятность возникновения ещё более неблагоприятных погодных условий, пользуясь метеорологической статистикой за последние 15–20 лет. Полученные данные о поступающей солнечной энергии помогут установить необходимую общую площадь абсорбционного поля и определиться с количеством коллекторов, которые необходимо приобрести.





 

Как упоминалось, коллекторы очень редко используют как основной источник нагрева, обычно они играют вспомогательную роль. Но долю участия рассчитать можно, она указывается в виде процентной части от совокупной мощности энергосистемы дома или его теплопотерь. Получив требуемое количество киловатт, его умножают на оптический КПД абсорберов, добавляют несколько коэффициентов — поправок на ориентацию, наклон, температурный режим, а также запас надёжности.

По «чистому» значению генерируемой мощности подбирается:

  • нужное число коллекторов определённой модели и в среднем по одному резервному солнечному коллектору на 10–15 находящихся в работе;
  • система трубопроводов с рекомендуемой производителем пропускной способностью и термостойкостью;
  • циркуляционная группа, запорная арматура, прочие вспомогательные устройства;
  • объём и место размещения аккумуляторного бака. В системах с суточным накопителем или мощностью теплового отбора более 20 кВт имеет смысл строить изолированные бетонные резервуары объёмом от 15–20 м3.




Для самостоятельного монтажа и обслуживания необходимо составить проект системы, выделить место для размещения вспомогательных устройств и закрепить солнечный коллектор на южном (для северного полушария) склоне кровли с учётом рекомендаций поставщика техники по части ветровых нагрузок. Не забывайте, что приобретая полный комплекс оборудования у одного дистрибьютора, вы получаете возможность бесплатно составить если не проект отопительной гелиосистемы, то как минимум список хорошо совместимого оборудования и комплектующих.





 

 

Нужен ли тепловой насос

Один из основных недостатков солнечных отопительных систем — это высокая стоимость. В то время как технология производства плоских коллекторов хорошо освоена, вакуумные абсорберы остаются дорогими, а ведь при определённых погодных условиях с успехом получится эксплуатировать только их. Но есть и другая альтернатива — коллекторы воздушного типа.





 

Солнечный коллектор воздушного типа

Ввиду более простого устройства их стоимость меньше, плюс имеется возможность автономной работы. Эффективность воздушных коллекторов повышается с установкой нагнетающего вентилятора, питающегося от встроенной солнечной панели. За счёт ускоренного, но пропорционального нагреву охлаждения каналов обратные теплопотери через коллектор сводятся к минимуму. Ограничение мощности можно обеспечить управлением скоростью вентилятора или простым перекрытием протока — теплового удара воздушные коллекторы не боятся, к тому же легко настроить естественную рециркуляцию.

Недостаток воздушных систем в малой степени нагрева теплоносителя. Теплоёмкость воздуха меньше, плюс практически всегда абсорбер греется без фокусировки. Чтобы получить возможность интеграции в отопительную систему (что наиболее часто необходимо из-за невозможности проложить вентканал в обогреваемое помещение) тепловой насос или сплит-система действительно нужны.





 

Но воздушные тепловые насосы можно применять и для прироста эффективности кондиционирования воздуха. С ними скорость циркуляции удаётся поднять до значений, не приемлемых в бытовых вентиляционных системах, что даёт 2–3 кратный прирост выработки за счёт высокой разницы температур. В ночное время коллектор также будет обладать малой долей выработки при рабочем диапазоне температур.

Используемый как теплоноситель воздух можно подвергнуть осушению или заменить на углекислоту или другой более теплоёмкий газ. Однако тепловые насосы с водяным первичным контуром использовать не имеет смысла: они изначально рассчитаны на работу с высокой разницей температур и потому прироста мощности оказывается недостаточно для обоснования стоимости установки.

 

Стоимость солнечной отопительной установки

За удовольствие от пользования чистой энергией вообще приходится платить достаточно дорого, по крайней мере, на сегодняшний день. Справедливости ради, есть и позитивные новости: за последние пять лет стоимость производства плоских коллекторов упала в 2–2,5 раза, подобного можно вскоре ожидать и от устройств с вакуумными абсорберами.





 

Стоимость плоских и вакуумных коллекторов определяется объёмом выработки — значением солнечной радиации в идеальных условиях освещения, то есть удельной мощностью. В среднем за 1 кВт гелиоколлекторов плоского типа придётся выложить порядка $350–500, а за комплектную установку с внешним аккумулятором — около $800–1000. Стоимость вакуумных солнечных коллекторов колеблется в более высоком диапазоне — от $600 до $1000–1200 за комплекс в зависимости от качества исполнения, материала трубок, изоляции теплообменника и прочих особенностей.

Для ёмкостных коллекторов действует норма измерения в литрах воды, нагретой на максимально возможную температуру. Вычислить количество вырабатываемой электроэнергии можно либо по общей площади абсорбера, либо выразив через удельную теплоёмкость воды. В зависимости от сложности системы стоимость сильно разнится, цена одного из примеров из среднего сегмента рынка достигает $1500 за 300 литров (на 4–5 жильцов) с разницей температур около 50 °С, что эквивалентно 2,5 кВт удельной мощности.  опубликовано  

 

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: www.rmnt.ru/story/heating/1304414.htm

Самый быстрый электромобиль на солнечной энергии

Поделиться



Стартап из Великобритании планирует создать самый быстрый в мире электромобиль на солнечной энергии. Для этого команда Solar Team Great Britain запустила кампанию на Kickstarter, которая должна помочь собрать необходимые для строительства машины средства. Таким образом британцы хотят стать лидерами гонок «солнечных» автомобилей World Solar Challenge, которые ежегодно проходят в Австралии.





С помощью народного финансирования энтузиасты намерены собрать 20 тысяч фунтов стерлингов. Команда не сомневается в успехе, поскольку над разработкой солнечного электрокара трудились лучшие британские инженеры в области альтернативных автомобильных технологий и энергоэффективности, а также группы студентов ведущих университетов страны.

Собранные на «Кикстартере» средства покроют лишь часть необходимых финансов для выпуска электромобиля. Основной вклад будет сделан членами команды и спонсорами. Но проект на краудфандинговой площадке также выполняет и дополнительную задачу – максимальное распространение информации и популяризация экологичного транспорта.





«Солнечное» ралли World Solar Challenge состоится в октябре месяце, а 2017 год станет юбилейным – гонка отметит свою 30-ю годовщину. Британская команда будет соревноваться в категории Cruiser Class (семейные автомобили), участники которой должны создать не только быстрый, но и экономичный электромобиль. Командам «зеленых» автогонок предстоит проехаться от Дарвина до Аделаиды, пересечь Австралию с севера на юг и преодолеть при этом более 3000 км. опубликовано  



 

Источник: ecotechnica.com.ua/transport/1993-samyj-bystryj-elektromobil-na-solnechnoj-energii-khotyat-sobrat-britantsy.html

Российские ученые предлагают удлинить день с помощью орбитального солнца

Поделиться



Орбитальная система освещения Земли солнечным светом предложена учеными РКК «Энергия». Это позволит увеличить продолжительность светового дня и сделать безопасным спектр светового потока, говорится говорится в докладе специалистов корпорации, который будет представлен на Академических чтениях по космонавтике.





«Они (системы орбитального освещения земной поверхности – прим. Йод) построены на основе космических аппаратов-рефлекторов с отражателями, находящимися на околоземной орбите», – говорится в докладе.

В докладе будут рассмотрены проблемы эксплуатации таких спутников, безопасность их функционирования, исследован спектр излучения, отраженного от различных металлических покрытий, которыми предлагается покрывать «зеркало» космического аппарата.





Также ученые предлагают при освещении Земли отраженным солнечным светом понижать количество отраженной ультрафиолетовой радиации и синего света, чтобы не нарушать биологические реакции у живых организмов, привыкших к темноте в ночное время. опубликовано  

  P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: yodnews.ru/2017/01/21/rossijskie-uchenye-predlagayut-udlinit-den-s-pomoshhyu-orbitalnogo-solntsa/

В России работают над созданием космических ракет на солнечных батареях

Поделиться



Российские специалисты предлагают использовать при выведении на орбиту разгонные блоки с солнечными тепловыми ракетными двигателями, эффективность которых в полтора-два раза выше, чем у разгонных блоков с жидкостными двигателями. Об этом говорится в докладе представителей Московского авиационного института, который будет представлен на Академических чтениях по космонавтике.





«В настоящее время возможности традиционных жидкостных разгонных блоков близки к предельным. Для повышения их эффективности требуются прорывные технологии, позволяющие повысить выводимую на орбиты массу полезного груза. Одним из возможных путей решения этой проблемы является использование разгонных блоков с солнечными тепловыми ракетными двигателями», — считают они. Предлагаемый конструкторами двигатель, в частности, должен будет содержать приемное устройство солнечного излучения, выполненное в виде солнечной батареи с фотоэлектрическими преобразователями, которые преобразуют падающую на поверхность солнечной батареи лучистую энергию в электрическую. 


 «Баллистическая эффективность разгонных блоков с солнечными двигателями в полтора-два раза превышает возможности жидкостных средств межорбитальной транспортировки», — отмечают специалисты.  Это сделает возможным использование ракет-носителей более легкого класса для выведения на геостационарную орбиту полезных грузов. «Так, тяжелая ракета „Протон-М“ с разгонным блоком „Бриз-М“ может быть заменена на носитель среднего класса типа „Союз-2“ с „солнечным“ разгонным блоком», — уточнили в МАИ. опубликовано    

Источник: www.energy-fresh.ru/news/?id=14047

Лондонские ученые представили новую гибридную солнечную систему для домов

Поделиться



Вполне логичным бы было думать, что чем больше солнечного света попадает на фотоэлектрическую панель, тем больше вырабатывается электроэнергии. Однако, на практике это далеко не так – фотоэлементы под действием солнечного тепла нагреваются и теряют часть своей эффективности. Но ученые из университета Брунеля в Лондоне придумали новое применение солнечному теплу, нагревающему солнечные панели, — они создали гибридную систему, которая превращает всю крышу в солнечный генератор.



 
Запатентованная система сочетает в себе плоские тепловые трубы с фотоэлектрическими элементами, поэтому она не только вырабатывает электроэнергию, но и нагревает воду. Тепловые трубы используются для отвода тепла от поверхностей техники и оборудования, которое должно поддерживаться в охлажденном состоянии (например, персональные компьютеры, центры обработки данных и т.д.).

В данной системе используются плоские тепловые трубы, размерами 4мм х 400 мм, которые оптимизируют сбор солнечного излучения. Отводя тепло от солнечных панелей, тепловые трубы предотвращают перегрев фотоэлементов и тем самым поддерживают их эффективность на должном уровне. В ходе тестирования гибридной системы ученые обнаружили, что тепловые трубы способствовали охлаждению фотоэлементов на 15 процентов, по сравнению со стандартным механизмом охлаждения, используемого сегодня в крышных солнечных установках. 





В настоящее время прототип гибридной солнечной системы тестируется учеными на стандартном трехкомнатном жилом доме в НИИ по строительству в Уотфорде, Великобритания. Уже сейчас они отметили некоторые интересные особенности системы. Так, тепловые трубы оказались настолько эффективными, что они могли захватить энергию от утренней росы, испаряющейся с поверхности панелей.

Остается надеяться, что такая энергоэффективная и производительная система в недалеком будущем появится в продаже на потребительском рынке. опубликовано  

 

Источник: www.smrte.biz/blog/energy_efficiency/116.html

Японские инженеры удвоили КПД солнечных элементов

Поделиться



Ученые Университета Киото применили оптические технологии, чтобы создать надежные преобразователи тепла в электричество, которые вдвое увеличивают производительность солнечных элементов. «Современные солнечные элементы плохо справляются с конверсией видимого света в электричество. Лучший КПД приблизительно равен 20%», — говорит Такаши Асано из Университета Киото.





Высокие температуры выделяют свет на коротких волнах, вот почему пламя газовой горелки становится при нарастании температуры синим. Чем выше жар, тем больше энергии и тем короче волны.

«Проблема, — объясняет Асано, — в том, что тепло рассеивает свет всех длин волн, но солнечный элемент работает только в узком диапазоне волн. Для ее решения мы создали новый полупроводник наноразмера, который сужает диапазон волн для концентрации энергии».

Для выделения видимых длин волн требуется температура в 1000° С, но обычный кремний плавится при температуре свыше 1400° С, поэтому ученые протравили на кремниевых платах множество одинаковых и равноудаленных цилиндров высотой примерно 500 нм, находящихся на определенном расстоянии друг от друга и оптимизированных под нужный диапазон.



Этот материал позволил ученым поднять КПД полупроводников как минимум до 40%.

«У нашей технологии есть два важных преимущества, — говорит глава лаборатории университета Сусуми Нода. — Во-первых, ее энергетическая продуктивность — мы можем превращать тепло в электричество эффективнее, чем раньше. Во-вторых, ее конструкция. Теперь мы можем создать преобразователи меньшего размера и более надежные, и им найдется практическое применение в ряде отраслей».

Пиковый для солнечных элементов КПД — 26% — был достигнут учеными Калифорнийского университета в Беркли в прошлом году. Прорыв произошел благодаря сочетанию двух перовскитовых материалов, каждый из которых впитывает разные длины волн солнечного света. опубликовано  

  P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! ©

Источник: hightech.fm/2017/01/19/kioto-solar-cell