ТЕХНОЛОГИЯ ВНЕДРЕНИЯ СОЛНЕЧНЫХ БАТАРЕЙ В ФАСАД ЗДАНИЯ

TECHNOLOGY OF USING SOLAR PANELS IN THE FACADE OF A BUILDING

Enna Ismailova

master's student, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

Rozina Victoria Evgenievna,

scientific supervisor, Ph.D. tech. sciences, Assoc. Department of Construction Production, Irkutsk National Research Technical University,

Russia, Irkutsk

АННОТАЦИЯ

В последнее время в мире солнечная энергетика развивается высокими темпами и интеграция солнечных батарей в фасад здания становится популярной темой в архитектуре и строительстве. Развитие солнечных технологий проявляет важное воздействие на экономику. Можно ждать, как в ближайшие десятилетия солнечная энергетика станет стимулом для экономического раскручивания краев и регионов, обладающих наибольшим «солнечным» ресурсом.  Встраивание солнечных батарей в фасад здания дает массу преимуществ, батареи защищают фасад от разрушительных процессов, таких как выветривание.

Основная задача исследования – рассмотреть солнечные панели, определить преимущества и недостатки, а так же рассмотреть экономический аспект. Результаты исследования показали, что солнечные батарее выгодно ставить в отдаленных от электричества регионах и с большим количеством солнечных дней. Также были предложены полезные рекомендации по выбору и технологии внедрения солнечных панелей.

ABSTRACT

Recently, solar energy has been developing at a rapid pace in the world and the integration of solar panels into the facade of a building is becoming a popular topic in construction and architecture. The development of solar technology has an important impact on the economy. We can expect how, in the coming decades, solar energy will become an incentive for the economic development of the edges and regions that have the largest “solar” resource. Embedding solar panels into the facade of a building provides many advantages; the batteries protect the facade from destructive processes such as weathering.

The main objective of the study is to consider solar panels, determine the advantages and disadvantages, and also consider the economic aspect. The results of the study showed that it is beneficial to install solar panels in regions remote from electricity and with a large number of sunny days. Helpful recommendations on the selection and implementation technology of solar panels were also offered.

Ключевые слова: технология, солнечные батареи, Фасад, солнечная энергетика, энергоэффективное строительство.

Keywords:  technology, solar panels, facade, solar energy, energy efficient construction.

Введение

Изготовление солнечных панелей стремительно развивается и быстро достигнет больших оборотов. Эти панели быстро развиваются в их способах установки.

Солнечные батареи могут гарантировать экологически безопасное и бесперебойное снабжение зданий электричеством, так же они улучшают энергетические и эксплуатационные характеристики здания.

Процесс внедрения включается в себя разработку документации для подключения к электрической сети, составление рабочего проекта фотоэлектрической системы, а также выбор и покупку определенных панелей.

Потребление электроэнергии зданий и сооружений составляет около 40% мирового пользования энергии за год и растет постоянно. В наше время всё больше и больше придают внимания энергоэффективности, экологичности и использованию преобразователей возобновляемой энергии.

Очистные сооружение находятся в месте, куда трудно и дорого провести электричество. Так же для получения электричества используется дизельная электростанция, которая выбрасывает в атмосферу очень много вредных веществ, что вредит экологии.

Рассмотрим применение солнечных панелей для избежания данных проблем и выясним насколько это будет рентабельно.

Технология внедрения

Фотоэлектрические панели- это обычно комплект двухсторонних гетероструктурных ячеек. Их помещают между двумя закаленными стеклами, что помогает получить повышенную устойчивость к влиянию влаги и высокую надежность панели. Дополнительно на стекла наносят специальные антиотражающее покрытие, которое сокращает потери солнечного излучения почти до нуля.

Рисунок 1. Строение панели

Рассматриваемая система состоит из профиля развитого сечения, который собирается в раму. Габариты рамы ограничиваются только размерами ФЭМ, которые в нее интегрируются. Установка облицовки в раму происходит с помощью вклеивания. По периметру рамы наносится ЭПДМ-лента, далее клей-герметик. После чего происходит вклеивание модуля в раму и установка прижимного профиля по периметру (страховочной планки). При рассмотрении готового модуля с торца можно увидеть классический крепежный блок, состоящий из:

• несущего опорного кронштейна;
• вертикальной направляющей для монтажа сборного готового элемента.

Солнечные панели скапливают в себе лучи. Они попадают на фотоэлектрический слой. Солнечный свет приводит к освобождению электронов из двух слоев. На освободившиеся место из первого слоя встают электроны второго слоя. Происходит неприрывное движение электронов, что приводит к естественному формированию напряжения на внешней цепи. В результате один из фотоэлектрических слоев приобретает отрицательный заряд, а второй – положительный.

Хотя солнечные панели – это лишь часть всей электростанции. Вдобавок в нее входят другие элементы:

1. Аккумуляторная батарея.
2. Контролер заряда.
3. Инвертор.
4. Стабилизатор.

Каждый из упомянутых устройств осуществляет свою функцию.

Для данных очистных сооружений, которые находятся в пгт. Приаргунск Забайкальского края , подобрали солнечный модуль Jinko.(рис.2) Длин панели – 2180мм, Ширина – 1130мм.

Рисунок 2. Солнечный модуль Jinko

Всё необходимое оборудование будет находится в отведенном помещении станции очистки (202).

Рисунок 3. План станции очистки

Подключение солнечных панелей исполняется путем задействования встроенных соединительных проводов сечением в 4мм2. Выполнив соединение, необходимо проверить полярность и определить напряжение холостого хода панелей. Если показатель отличается от паспортного значения – соединение выполнено неправильно. На завершающем этапе солнечную батарею необходимо заземлить. Чтобы минимизировать риск короткого замыкания, в местах соединения между аккумулятором, инвертором и контроллером устанавливают предохранители.

Схема крепления солнечной панели на фасад

Закрепляют L-образное крепление на фасаде с помощью саморезов и уплотняющей прокладкой. Далее монтажный профиль устанавливается на L-образные уголки параллельно друг другу. Солнечную панель крепят на монтажный профиль с помощью центрального зажима.

Рисунок 4. Узел крепления солнечных панелей

Стоимость электричества в Забайкальском крае составляет 5руб/кВт.

Построив график окупаемости, можно сделать следующие выводы:

1. Срок окупаемости солнечных панелей составляет 7 лет.

2. Стоимость солнечной установки – 28 035 000 р.

В стоимость входит: солнечные панели, кабели, аккумулятор, инвентор, контролер и крепления.

Стоимость монтажа электричества на очистные сооружения.

1. Дизельная электростанция – 1 145 000р
2. Кабели, лотки, щиты – 1 100 000р.
3. Трансформаторная подстанция – 420 000р.

В итоге: 28 035 000 – 2 565 000 = 25 470 000 р , первоначально переплачивая 25 млн.руб. через 7лет солнечные панели окупятся и будут приносить прибыль без вреда экологии.

Тариф платы на электричество – 5р за 1кВт. Следовательно, при потреблении 150кВт/сутки за 7 лет оплата за электричество составит 1 890 000р, в то время как солнечные панели начнут приносить прибыль.

Достоинства и недостатки

Достоинства

• Бесплатное электричество. Сразу после установки и пуска солнечной электростанции вам уже не нужно будет оплачивать счета за электроэнергию.
• Тишина. В отличие от генераторов и других источников электроэнергии, солнечная станция работает абсолютно бесшумно.
• Длительный срок службы. Сегодня средняя продолжительность гарантии на солнечные панели достигает 25 лет.
• Простое обслуживание. регулярно смахивать пыль и снег с панелей.
• Экологичность. В процессе эксплуатации панелей не вырабатывается никаких вредных выбросов и неприятных запахов, по сравнению с дизельной элекстростанцией.

Недостатки

• Цена. Высокая цена на солнечные панели.
• Сложность установки

Вывод

Использовать солнечные батареи в Забайкальском крае выгодно, так как высокая стоимость электроэнергии и много солнечных дней в году.

Солнечная энергетика в настоящее время это достаточно дорогое удовольствие, однако, как известно, настоящее время чревато будущим. Уже сейчас можно смело утверждать, что пройдет 5-10 лет и использование солнечных батарей станет рентабельным, фасадные системы кроме защитного и эстетического значения будут выполнять функции источника энергии.

Так же, с каждым годом дорожает электричество, с помощью солнечных батарей снижаются затраты на электричество, но и получается прибыль.

Список литературы:

1. Инновации в разработке солнечных элементов / А. А. Петрушкин, А. В. Савилов.
2. Классификация адаптивных фасадных систем и перспективы их применения. Е.К.Калинин.
3. Савинкова М.Е., Ермоленко Б.В. ПЕРСПЕКТИВЫ СТРОИТЕЛЬСТВА МНОГОЭТАЖНЫХ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНЫХ ЗДАНИЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В РОССИИ.
4. Бессель В. В., Кучеров В. Г., Мингалеева Р. Д. Изучение солнечных фотоэлектрических элементов : Учебно-методическое пособие . – М . :  Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина, 2016. – 90 с.
5. The adaptive solar faсade : from concept to prototypes. Zoltan M.,Bratislav S.,2016.