О производстве солнечных панелей

Модератори: Valentin, igor1965

Відповісти
Аватар користувача
Oleg-mersedes
Повідомлень: 2286
З нами з: Сер березня 09, 2011 03:45
Ім'я: Олег
Техніка: Мерседес 124/300D + Tabbert - 430
Країна, місто: Днепропетровск
Звідки: Днепропетровск
Контактна інформація:

О производстве солнечных панелей

Повідомлення Oleg-mersedes »

Цель этой темы – давать всем заинтересованным доступную информацию о ВИЭ ( возобновляемые источники энергии), показать преимущества и новые подходы по энергообеспечению на возобновляемых и альтернативных источниках энергии, помочь в выборе и создании на своей крыше (своем поле) солнечной электростанции.


Я хочу, чтобы каждый заинтересованный благодаря это теме подходил к выбору какой-либо конкретной системы на ВИЭ не только как к дани моде или под влиянием рекламы и пропаганды в СМИ, а осознанно, технически и экономически выверено.


И так начнем......

осматриваясь вокруг мы видим двойственную картину:

1.
с одной стороны - огромный интерес - караванеров - в первую очередь, а так же собственников отдельных жилых домов, коттеджей, предпринимателей-владельцев небольших объектов – мини-гостиниц, кафе, заправок, а также главных инженеров, энергетиков промышленных предприятий, - к солнечным батареям, солнечным коллекторам и другим альтернативным источникам энергии.

2. с другой стороны - неготовность людей решиться к внедрению их у себя в своем хозяйстве.

Но оценивая ситуацию объективно, стало понятно - дело даже не в дороговизне ВИЭ, это заложено в природе человека - осторожно подходить ко всему новому, непривычному, необычному.

Добавлено спустя 14 минут 5 секунд:
Итак начнём с самого начала....

Сегодня мы поговорим о том, откуда берется кремний для солнечных батарей, как производятся фотоэлектрические преобразователи (ФЭПы).

Прежде всего – что такое кремний?

Кремний — элемент главной подгруппы четвертой группы третьего периода периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 14 и атомной массой 28,09. Обозначается символом Si (лат. Silicium).
Зображення
В аморфной форме — коричневый порошок, в кристаллической — тёмно-серый, слегка блестящий

Содержание кремния в земной коре составляет по разным данным 27,6—29,5 % по массе. Таким образом, по распространённости в земной коре кремний занимает второе место после кислорода. Концентрация в морской воде 3 мг/л.

Основные физические свойства:

- плотность при 20 °С - 2,33 г/см3;
- температура плавления 1440 °С;
- температура кипения 2630°С.

По химическим свойствам кремний—металлоид;
по электрическим свойствам он относится к полупроводникам, но при 1000 °С становится хорошим проводником тока.

Практически весь кремний в природе находится в виде химических соединений.
Чаще всего кремний встречается в виде кремнезёма – соединений на основе диоксида кремния SiO2.
Вторую по распространённости в природе группу соединений кремния составляют силикаты и алюмосиликаты.
Самородный кремний диагностирован лишь в двух пунктах земного шара в очень малых количествах (Новгородова М.И. Самородные металлы в гидротермальных рудах / М.И. Новгородова. – М.: Наука, 1983).

Таим образом, несмотря на то, что кремний является вторым элементом в земной коре, в чистом виде его нет для промышленного использования.

Производство и доведение до нужной кондиции для применения в фотовольтаике является технологически сложным и энергоемким процессом.

Поэтому одним из сдерживающих факторов еще более быстрого развития солнечной электроэнергетики, является дороговизна исходного материала – солнечного кремния.

Процесс изготовления солнечного кремния и создание пластин – исходного материала для ФЭПов, - проходит как бы 4 этапа производства:
1. Горно-добывающее производство.
2. Металлургическое.
3. Химическое.
4. Электронное.


1. Этап. Подготовка исходного сырья

Исходным сырьем для производства солнечного кремния является кремнезём, или диоксид кремния SiO2 (около 12 % массы земной коры в свободной форме и более 60% в составе других минералов в виде смесей и силикатов). Температура плавления кремнезема 1713 °С, плотность 2,65 г/см3.

Известно более двухсот разновидностей природного кремнезема: песок, кварц , кварцит , горный хрусталь, опал и многие другие. Для выплавки кремния и его сплавов используют наиболее дешевые и в то же время богатые кремнеземом материалы: кварцит, кварц и кварцевый песок.

Главным минералом кварцитов и большей части песчаников является кварц — широко распространенный минерал, представляющий собой более или менее чистый кремнезем SiO2.

Зображення
Кристалл кварца.


Основные виды горных пород, которые используются для производства кремния, это кварцит и кварцевый песок. Более широко используется кварцит.

Зображення
Горная порода кварцит.

Перед выплавкой кремния кварциты дробят, и часть примесей удаляется с мелочью. Дробление совмещается с промывкой для удаления глинистых намазок, пылевидных наносов и кальцийсодержащих корок.
Кварц или кварцит для плавки на технический кремний поступают в виде кусков размером 20—80 мм, которые должны обладать определенной механической прочностью. Механическая прочность зависит от содержания примесей в сырье.
Требование к кварцитам для изготовления кремния по содержанию SiO2 - не менее 97%.

Технический кремний получают восстановлением SiO2 углеродом в электродуговых печах.
Поэтому несколько слов об углеродных восстановителях.

Углеродистые материалы, применяемые в качестве восстановителя при выплавке кремния, должны обладать высокой реакционной способностью, достаточной механической прочностью, высоким электросопротивлением, содержать минимальное количество золы и быть дешевыми. Опыт промышленного производства кристаллического кремния показывает, что этими качествами обладают:

древесный уголь,
нефтяной кокс,
некоторые сорта малозольного каменного угля и
древесная щепа.

Однако нужно отметить, что полностью всем предъявляемым требованиям к восстановителю не удовлетворяет ни один из названных материалов. Только использование их в различных комбинациях позволяет создать наиболее благоприятные условия для протекания процесса восстановления кремния.
Древесный уголь измельчают до 80 мм, частицы менее 5 мм отсеивают.
Нефтяной кокс, имеющий относительно высокую электропроводность, измельчают до кусков не более 15 мм. Кокс крупностью менее 2 мм отсеивают.

Процесс получения кремния методом углеродного восстановления кремнезема в электродуговых печах является на данном этапе самым распространенным промышленным способом. Технологию выплавки кремния и получения металлургического (другое название – технического) кремния рассмотрим дальше.

Добавлено спустя 35 минут 50 секунд:
Возможно написанное будет кому то не интересно, но что бы правильно оценивать ситуацию и производить расчёты хотелось бы написать о том, чтобы мы с Вами могли «говорить на одном языке».

Что имеется ввиду?
Дело в том, что неважно, чем Вы занимаетесь и почему интересуетесь солнечными батареями –

Может Вы просто хотите поставить у себя дома (на даче) солнечную мини-электростанцию,
может быть Вам нравится быть «кулибиным» и хотите сами собрать ее,

Может Вы в руководстве какого-либо предприятия и у вас животрепещущая проблема энергосбережения, и вы поняли, что в ваших условиях наилучшим способом решения этой проблемы является использование для этого энергии солнца,

А может, работаете в администрации муниципалитета, или региона и отвечаете за вопросы внедрения инновационных технологий и энергосбережения, и у вас стоит вопрос – какую новую электростанцию построить в районе (регионе) – солнечную, ветряную, биогазовую или может быть малую ГЭС?

Или Вы работаете в инвестиционном отделе крупного банка и Вам объявили, что банк выделяет средств на создание крупной СЭС и поставлена задача разработать проект строительства крупной сетевой СЭС мегаваттного класса,

Или может Вы пока еще студент и ищите материалы для реферата или курсовой по дисциплине «Возобновляемые источники энергии», -

Неважно чем Вы занимаетесь, но раз уж Вы интересуетесь этой темой, то в любом случае, чтобы понимать физическую суть вещей, говорить в дальнейшем с поставщиками, проектировщиками, монтажниками на одном языке, нужно четко разбираться в основных физических величинах и размерностях, которыми описываются СЭС.

Зачем это надо ?

Я бы хотел, чтобы Вы НЕ попадали в неловкое положение из-за этих вещей. Например, часто приходится слышать или читать про «фотогальванические модули». И более того, иногда даже на конференциях некоторые путают киловатты с киловатт-часами.

Я не предлагаю изучать или вспоминать все физические величины и их размерности.
Здесь все просто – я вам напомню из курса школьной физики всего лишь два понятия – что такое энергия и мощность и дам некоторые коэффициенты перевода. Это наиболее важные понятия, величины, чтобы оценивать характеристики любой СЭС.

Итак, начнем с энергии.
Для простоты начнем с механической энергии.

Как Вы помните –
Энергия(обозначим Е) – это мера способности тела совершить работу,
а работа (А) - мера воздействия на тело, вызывающего перемещение под действием силы:

A = F • s,
Т.е. сила, умноженная на расстояние.
Измеряется в джоулях (Дж = Н • м).
Работа равна энергии, следовательно
E = A= F • s,
Также измеряется в джоулях (Дж = Н • м).

Теперь вспомним про мощность.
Мощность - мера скорости совершения работы, а также мера скорости расхода или поступления энергии:

W = A / t = ΔE / t.

Т.е. по-простому – энергия, деленная на время.

Измеряется в ваттах

Вт = Дж / с.

Таким образом, даже если ваша деятельность далека от использования этих величин, и Вы уже забыли школьный курс физики, просто запомните две простые формулы:

1. Энергия = работа = сила умножить на расстояние = F • s,
Измеряется в Джоулях.

2. Мощность = энергия, деленная на время= F • s / t,
Измеряется в ваттах, Вт.

Помня это, легче будет с электрическими величинами разобраться.

Работа электрического тока на участке цепи (а также потраченная электроэнергия) определяется силой тока I и напряжением U на этом участке, а также временем их действия t:

A = U • I • t.
Соответственно, мощность электрического тока (а мы помним, что мощность – это энергия, деленная на время):
W= U • I.
Мощность измеряется также в ваттах (Вт), но на практике чаще в киловаттах – кВт.

А количество энергии (потраченной или выработанной), которое измеряется, как мы помним в джоулях, в электротехнике принято измерять в киловатт-часах, т.е. - т.к. мощность это энергия, деленная на время, а здесь как бы мы снова возвращаемся к энергии, - умножая мощность на время.
Обратите внимание – количество электроэнергии измеряется в кВт•час (кВт•ч).

Здесь иногда возникает путаница – многие думают, иногда даже пишут – в кВт/час.
Вы можете "для прикола" набрать в поисковиках в интернете «кВт/час» и посмотреть, сколько такой путаницы гуляет по разным СМИ, сайтам и т.д.

Приведем упрощенный пример. Если один солнечный модуль мощностью 200 Вт за солнечный день в течение 5 часов вырабатывает 1 кВт•ч электроэнергии, то если включить утюг мощностью 1 кВт или 10 лампочек накаливания по 100 Вт, то они за 1 час израсходуют эту энергию.

Теперь посмотрим на соотношения размерностей.
1 кВт·ч равен энергии, потребляемой устройством мощностью 1 киловатт в течение одного часа. Отсюда
1 кВт·ч = 1000 Вт · 3600 с = 3,6 МДж.

Также Вам будет еще встречаться измерение энергии в калориях:
1 Дж = 0,24 Кал

1 кДж = 0,278 Вт·ч (1 МДж = 0,278 кВт·ч)

1 Кал = 4,19 Дж
1 ккал = 4,19 кДж = 1,163 Вт·ч;
1 л.с. ·ч = 2,65 МДж.

Соответственно, соотношение размерностей мощности:

1 Вт = 1 Дж/с
1 кКал/ч = 1,163 Вт
1 Гкал/час = 1,163 мВт
1 л.с. = 0,74 кВт или 1кВт =1.36 л.с.

Таким образом, теперь Вам будет легче разбираться в этих основных величинах – энергии и мощности, а также легко подбирать основные характеристики для Ваших СЭС.

И, как небольшое задание для закрепления:
Посмотрите по записям платежей за электроэнергию в Вашей квартире или дому - какое количество электроэнергии в кВт·ч у вас расходуется в среднем за месяц?
Затем разделите на 30 дней, а потом на 24 часа – и Вы получите усредненную суммарную мощность ваших потребителей в квартире (доме), если бы они работали круглосуточно.
И отдельно посчитайте суммарную мощность всех Ваших потребителей, если бы разом все включить - какая мощность потребовалась бы?

... дальше мы вернёмся к производству кремния и солнечных панелей......

Добавлено спустя 21 минуту 37 секунд:
и так мы продолжаем начатую выше тему о производстве кремния и солнечных модулей.
Как вы помните, мы условно разделили процесс производства солнечного кремния и создание кремниевых пластин, - исходного материала для ФЭПов, - на 4 этапа производства:

Горно-добывающее производство.
Металлургическое.
Химическое.
Электронное.


В прошлом выпуске было подробно рассказано о первом этапе – технологиях добычи и производства сырья для последующего этапа, а именно: о добыче кварцевого сырья и доведения его до нужных кондиций для использования при производстве технического кремния.

Сегодня более подробно остановимся на втором этапе – производстве технического кремния. Иногда его называют металлургическим кремнием.
Технический кремний по действующему ныне в России, Украине, возможно в Казахстане ГОСТу 2169 – 69 имеет чистоту 96-99% содержания кремния.

Технологический процесс основан на реализации химической реакции
восстановления кремнезема углеродом:

Si02 + 2C = Si + 2CO.

(Помните из курса школьной химии: есть реакции окисления – получаются оксиды, а при восстановлении – кислород забирается).

Как это реализуется?
Сырье – гранулированный кварцит с восстановителем (это может быть древесный уголь, нефтяной кокс, некоторые сорта малозольного каменного угля или древесная щепа), - подают в электродуговые печи.
Энергия подается с помощью графитовых электродов.
Бывают однофазные печи мощностью 5 - 6 кВА, они имеют производительность 430-450 кг/ч. Удельный расход электроэнергии при этом составляет 11,7-12,4 тыс. кВт∙ч/т.
Применяются также и трехфазные дуговые печи мощностью от 9 до 25 тыс. кВА. Наиболее мощные дуговые печи 25 МВА производительностью 22000 т/год установлены на заводе фирмы Electrosilex в Бразилии. Годовая производительность трехфазных печей:
мощностью 15 МВт — 9 000 т кремния;
мощно­стью 25 МВт — 22 000 т.
Реакция идет при температуре около 1800 °С.

После этого — выдержка в печи расплавленного кремния при температуре 1500-1600°С. Это снижает содержание примесей алюминия до 0,26% и кальция до 0,1%. Потери кремния при отстаивании в печи составляют 1,2-2,6%.

Кремний выпускается из плавильной печи в чугунные изложницы, футерованные угольными блоками, при температуре 1500-1600°С. Масса слитков достигает 1200 кг, масса шлака, образую­щегося при выплавке, — в среднем 1,5% от массы кремния.

После остывания кремний дробят на мелкие куски гидромолотом.

Зображення
Кремний технический

Для получения наглядного представления об этом технологическом процессе посмотрите видео, снятое на одном из предприятий в Казахстане.



У многих возникнут вопросы –
Где производится технический кремний?
Как обстоят дела в других странах?

Так исторически сложилось, что еще со времен СССР традиционно выпуск технического кремния осуществлялся в электротермических цехах алюминиевых заводов, которые большей частью расположены вблизи мощных источников дешевой электроэнергии и крупных месторождений кварцитов.
Самые значимые мощности по производству технического кремния сосредоточены на 4 предприятиях:
– ОАО «Кремний-Урал» (Уральский алюминиевый завод, г. Каменск-Уральский, Свердловская обл.) ныне - ООО «СУАЛ-Кремний-Урал»
– ЗАО «Кремний»– (Иркутский алюминиевый завод, г. Шелехов, Иркутская обл.);
– ОАО «Братский завод ферросплавов» (Братский алюминиевый завод (г. Братск, Иркутская область);
– ОАО «Запорожский алюминиевый комбинат» – (ЗаЛК г. Запорожье, Украина).

Забегая вперед, следует отметить, что технический кремний используется не только для производства «солнечного кремния», что является темой нашей рассылки, но и в других отраслях:
кремний может использоваться в черной металлургии, как легирующая добавка,
в цветной металлургии, например производство силумина и других алюминиево-кремниевых сплавов,
в химической промышленности, например, для производства кремнийорганических соединений,
а также в полупроводниковой (микроэлектронной) индустрии, которая развивается очень быстрыми темпами во всем мире.


Мировыми лидерами производства и технологии по металлургического кремния являются - Китай, Норвегия, Франция,США, Япония, Германия, Италия, Южная Корея..
Конечно, в настоящее время идет реализация крупных проектов по производству поликремния электронного и солнечного качества, таких как НИТОЛ, Красноярский ГХК и др. проектов. Успешно идут работы на Украине на базе бывших советских предприятий в Запорожье, ведутся работы в Казахстане.

Но вряд ли в одиночку этим странам удастся выйти если не в лидеры, хотя бы в ведущие производители.
Вероятно, объединив усилия, эти республики могли бы достичь весомого положения не только на рынке производства поликремния электронного и солнечного качества, но и встать на уровень стран с развитым высокотехнологическим производством.

Поживем – увидим.

Добавлено спустя 31 минуту 27 секунд:
Далее придлагаю просмотреть пару видео о принципе работы панели и о её производстве в заводских условиях.





Глупца можно узнать по двум приметам: он много говорит о вещах, для него бесполезных, и высказывается о том, про что его не спрашивают.
Аватар користувача
Oleg-mersedes
Повідомлень: 2286
З нами з: Сер березня 09, 2011 03:45
Ім'я: Олег
Техніка: Мерседес 124/300D + Tabbert - 430
Країна, місто: Днепропетровск
Звідки: Днепропетровск
Контактна інформація:

Re: О производстве солнечных панелей

Повідомлення Oleg-mersedes »

На днях был в Вознесенске ( Николаевская обл.) на подъезде к городу увидел такую картину, на сколько хватало взора ...... :sh_ok: и монтаж не прекращался.... :co_ol: :co_ol:


Зображення


Зображення


Зображення


Зображення


Зображення


Зображення


Зображення


фото с телефона, так что сори за качество.. :smu:sche_nie:
Глупца можно узнать по двум приметам: он много говорит о вещах, для него бесполезных, и высказывается о том, про что его не спрашивают.
jurabike
Повідомлень: 1735
З нами з: Суб серпня 14, 2010 09:25
Ім'я: Юрій
Техніка: Skoda SuperB+Dethleffs
Країна, місто: Україна, Івано-Франківськ
Звідки: Івано-Франківськ
Дякував (ла): 22 рази
Подякували: 62 рази
Контактна інформація:

Re: О производстве солнечных панелей

Повідомлення jurabike »

Після установки жорстких квот на виробництво сільгосппродукціі уся Європа вже давно вирощує на огірки , а КВт-и )). Дуже показова в цьому плані Австрія .
http://www.reimo.com - корисні речі для караванерів, замовлення та доставка
+38050 373 17 51
+380503377465 viber
Аватар користувача
Hobbyt
Модератор
Повідомлень: 6850
З нами з: Пон січня 11, 2010 13:03
Ім'я: Олег
Техніка: LexusLX570,Avento390,LMC Liberty723
Країна, місто: Украина, Кировоград
Skype: lungul_oleg
Подякували: 7 разів
Контактна інформація:

Повідомлення Hobbyt »

jurabike писав:Після установки жорстких квот на виробництво сільгосппродукціі уся Європа вже давно вирощує на огірки , а КВт-и )). Дуже показова в цьому плані Австрія .
:-) :-) :-)
+38-О67-52О-О1-О4 ....Зображення.............+38-О63-52О-О1-О4 . Зображення
+38-О66-52О-О1-О4 Зображення...........+38-О94-52О-О1-О4 Зображення
Відповісти

Повернутись до “Сонячна енергія”

Хто зараз онлайн

Зараз переглядають цей форум: Немає зареєстрованих користувачів і 3 гостей