Сгради с енергийно захранване от слънцето

Възможности на съвременните софтуерни платформи за видеонаблюдение

Софтуерът за управление на IP системи за видеонаблюдение (VMS) е инструментът, който осигурява висока гъвкавост и функционалност. Хардуерно, той изисква стандартно IT оборудване и Интернет мрежа. Благодарение на него, неограничен брой камери, рекордери и монитори, разположени в различни части на света, могат да бъдат свързани в мрежа и наблюдавани едновременно от голям брой оторизирани потребители.

Инсталацията на системи, базирани на VMS е по-лесна, по-бърза и икономически ефективна” уверяват специалисти в областта на сигурността. При монтажа им обикновено се използва съществуващата в повечето сгради инфраструктурна мрежа, с което отпада необходимостта от допълнително прокарване на коаксиални кабели.

Софтуерни елементи на VMS
Софтуерът за видеомениджмънт (VMS) управлява всички мрежови IP и цифрови устройства, както и цялата секретна информация, преминаваща през информационната мрежа на контролирания обект. VMS поддържа функции за мрежовите камери и енкодерите, DVR , платките и матричните превключватели.
В съществуващите видеосистеми софтуерът за видеомениджмънт може да се използва като допълнение или заместител на DVR устройствата.
Софтуерът за видеомениджмънт би могъл да обхваща четири софтуерни елемента:
n софтуер за централния сървър, който осигурява управлението, наблюдението и контрола над цялата система;
n софтуер за запис (NVR), който е оторизиран за създаването на записа и възпроизвеждането на изображения и аудиоданни от камерите;
n софтуер за конфигурация, с който клиентът настройва и управлява интерфейса;
n клиентски оперативен софтуер за наблюдение и работа със системата.

Фотоволтаиците - все повече част от фасадата на сградите
С оглед на географското положение на България и климатичните особености на страната ни, използването на слънчевата енергия за производство на електричество е сред рентабилните решения, уверяват от бранша. Средногодишният лъчист поток (количество лъчиста енергия за всички дължини на вълните, падащ върху единица площ от повърхността на страната) за България е 1300 - 1500 kWh/m2. В полза на изграждането на фотоволтаични системи е и фактът, че подобни проекти се субсидират от Европейския съюз, а съгласно решение на Държавната комисия за енергийно и водно регулиране, обществените снабдители на електроенергия са длъжни да изкупуват цялата продукция на фотоволтаичните системи на преференциални цени. Желаещите да инвестират в подобни схеми могат да ползват 20% субсидия за първоначалните си вложения. Субсидиите са още по-големи, ако става въпрос за публично-частни партньорства, и достигат 100%, когато бенефициентът е община. И не на последно място, производството на електрическа енергия от слънцето е екологично чисто производство.
Използването на фотоволтаичните соларни модули има и редица други предимства. Освен че осигурява енергийна независимост на сградата, спестява разходите и за топлинна изолация, тъй като фотоволтаикът успешно изпълнява и тази функция. Може да се постави върху покрива, но често се явява елемент от фасадата на сградата, като определя архитектурния й облик.

За принципа в работата на фотоелементите
Известно е, че с термина фотоволтаик се означава фотоелемент, преобразуващ светлинната енергия в електрическа, т.е. предназначен за работа като генератор на електроенергия. Всички фотоелементи работят на принципа на вътрешния фотоефект, открит от френския учен Хенри Бекерел през 1839 г. Същността на вътрешния фотоефект се обяснява най-лесно с помощта на зонната теория. Падащият върху атома светлинен фотон повишава енергията на електрон от валентната зона, което му позволява да премине в зоната на проводимост. По такъв начин се освобождават електрически заряди, чието насочено движение във външна верига представлява електрически ток.
Основните фотоелементи се произвеждат от полупроводници. Базови материали за фотоелементи са монокристален силиций, поликристален силиций и тънкослойни фотоелементи.
Монокристални фотоклетки. Цялата клетка представлява един монокристал от силиций, в който е образуван р-n преход. Монокристалите се произвеждат на основата на скъпи технологии, което определя и високата цена на този тип клетки. Те, обаче, осигуряват относително висок коефициент на полезно действие - от порядъка на 14% за предлагани на пазара фотоволтаици. Съществуват данни за експериментални фотоелементи от този тип, които в лабораторни условия постигат до 24 % КПД.
Поликристални фотоелементи. Принципът им на работа не се отличава от описания за монокристалния силиций, но единичната фотоклетка вече не се изгражда от един монокристал. Това прави тази технология по-евтина, но и по-неефективна. Постиганият КПД е от порядъка на 12%. Както монокристалните, така и поликристалните фотоелементи се приемат за устройства с дълъг живот - повече от 20 години, като производителността им се понижава относително слабо за този период - около 1 % годишно. Една от основните характеристики на фотоволтаиците - плътността на инсталираната мощност (б.ред. показва каква максимална мощност би могла да се получи от фотоволтаичен панел с площ 1 m2), за фотоволтаици с кристален силиций е около 120 Wp/m2.
Тънкослойни фотоелементи. С този термин се означава по-скоро технология за производство на фотоелементи, отколкото тип фотоелементи. На основата на технологията се произвеждат клетки от различни материали, които са отложени във вид на много тънък слой върху дадена подложка. За сравнение, при класическите силициеви елементи дебелината на фотоклетката е от порядъка на 0,2 mm или 200 mm, докато при тънкослойните елементи дебелината на генериращия слой е само няколко микрометра. Дебелината на слоя се определя от коефициента на поглъщане на светлината на даден материал. В случай че слоят е много тънък, светлината би преминала през него, без да бъде погълната, а следователно и без да се генерира електричество. Чрез използването на тънкослойната технология се намалява сериозно цената на фотоелементите. Сред елементите, които се отлагат във вид на тънкослойни покрития, е кадмиевият телурит (СаТе), който се приема като един от перспективните материали за фотоволтаици, произвеждани на основата на тънкослойната технология. Фотоелементите са евтини, дори с по-ниска цена в сравнение с тези от аморфен силиций, с КПД около 8%. Друг използван материал е аморфният силиций. Клетките от този тип се произвеждат на основата на тънкослойна технология, като генериращият слой няма кристална решетка, а атомната му структура е аморфна. КПД на фотоелементите е в диапазона 6 - 9%, цената им - относително ниска, а плътността на инсталираната мощност - 62 Wp/m2.
Основното предимство на тези фотоелементи, освен ниската цена, е способността на фотоволтаиците с аморфен силиций да работят добре и при малка интензивност на лъчистия поток. В момента се експериментира и с други материали за изработване на фотоелементи. За много перспективни се считат фотоелементите от медно-индиев селенид (CuInSe2), както и тези от т.нар. трето поколение, които са базирани на полимери. Съществуват и хибридни фотоелементи, при които върху подложка от кристален силиций се нанася тънкослойно покритие. То пропуска част от падащата светлина върху кристалната фотоклетка, като така и двете технологии генерират електрическа енергия едновременно.
Тъй като най-разпространените днес фотоволтаици са от кристален силиций, всички характеристики, описани в статията, се отнасят до тях.

Зона на максимална мощност на фотоволтаик
Основна характеристика на всяка фотоволтаична клетка е мощността й. Тъй като фотоволтаикът е постояннотоков източник, неговата мощност се изчислява по зависимостта Р=U.I. Ако за всяка точка от волтамперната характеристика се изчисли мощността на фотоволтаичната клетка, се получава крива с максимум, показана на фиг. 1.
Във волтамперната характеристика на фотоволтаика могат да се обособят три зони, означени на фиг. 1 с римски цифри. В първата зона (I), токът остава относително постоянен с изменение на напрежението. В тази зона фотоволтаичната клетка се държи като източник на ток.
Втората зона (II) е зоната на максимална мощност. Системата за управление трябва да осигурява работната точка да попада в тази зона във всеки момент от времето на използване на фотоволтаика. Характеристиката не се отнася нито към идеалните източници на напрежение, нито към идеалните източници на ток. Фотоволтаикът в този участък се държи подобно на източниците, осигуряващи захранване при наличие на дъгов разряд.
В третата зона (III) фотоволтаикът се държи като източник на напрежение с вътрешно съпротивление, равно на Rc, на което се дължи и намаляването на напрежението с нарастването на тока.
Идеалната характеристика би представлявала права линия, успоредна на абцисата, за напрежения от 0 до U0, и права успоредна на ординатата за токове от 0 до тока на късо съединение Iкс. При идеалната характеристика се приема, че отсъстват токът на утечка и падът на напрежение във вътрешното съпротивление.

Качествените фотоволтаици с фактор на запълване 0.7 - 0.8
Като груба оценка на качествата на фотоволтаика се използва т.нар. фактор на запълване или коефициент на запълване (fill factor), който се дефинира като отношение на максималната мощност на реалния фотоволтаик към максималната мощност, получена от идеалната V-А характеристика: FF = UmIm/IkcU0.
В знаменателя на израза стоят тока на късо съединение и напрежението на празен ход, чието произведение формира максималната мощност при идеална V-А характеристика. Множителите в числителя са напрежението и токът в точката на максимална мощност - фиг. 1.
На фиг. 2 е показана реална и идеална V-А характеристики на фотоволтаик. Означена е и точката на максимална мощност върху реалната характеристика. Факторът на запълване FF представлява отношение на площите на правоъгълника, образуван от прекъснатата линия и правоъгълника с плътна линия. Колкото по-близки по площ са тези два правоъгълника, толкова по-добра се определя фотоволтаичната клетка. Качествените фотоволтаици на пазара са с фактор на запълване 0.7 - 0.8.
Температурата оказва влияние върху ефективността на фотоволтаичната клетка, като обикновено с намаляване на температурата факторът на запълване расте. Следователно, с нарастване на температурата на фотоволтаиците с кристален силиций, коефициентът им на полезно действие намалява.

Локалното затъмняване е опасно за фотоволтаиците
Масово произвежданите в момента фотоволтаични клетки от кристален силиций осигуряват напрежение около 0,6 V и максимален ток при пълно осветяване от порядъка на 1.2 А. При изграждането на фотоволтаичен панел, отделните клетки се свързват последователно и паралелно. В зависимост от напрежението на панела, определен брой фотоклетки се свързват последователно, като формират един клон. Например, двадесет последователно свързани клетки ще формират един клон, генериращ около 12 V. След това, няколко такива клона се свързват в паралел. Схематично това е показано на фиг. 3.
Обикновено към отделните последователни клонове се свързва антипаралелно по един диод, който има за цел да шунтира целия клон, ако случайно той е затъмнен. Затъмняването само на част от фотоволтаичния панел, в частност само на една фотоволтаична клетка, е опасно. Обикновено съпротивлението на затъмнената фотоволтаична клетка - Rsh, е много по-голямо от това на товара - RT.
Затова във верига, в която има затъмнени и незатъмнени клетки, товарното съпротивление играе ролята на свързващо съпротивление, а ролята на товар се поема от затъмнената клетка. Това би могло да причини нейното термично разрушаване. Антипаралелните диоди ограничават този ефект, но само ако е затъмнен цял клон, а затъмняването на единична клетка остава опасен режим. Затова фотоволтаиците трябва периодично да се почистват - особено от зацапвания от птици, които причиняват точно такова локално затъмняване.

Стандартни условия за фотоволтаици
Ефективността на един фотоволтаик зависи от много фактори, включително температура на кристала, спектър на светлината, ориентация към слънцето, географско местоположение, където е инсталиран и др.
Прието е всички параметри на фотоволтаиците да се дават за точно определени условия, наречени стандартни, а именно:
n интензивност на светлината, с която се осветява фотоволтаикът - 1000 W/m2;
n температура на фотоволтаика - 25 °С;
n слънчев референтен спектър - AM1.5;
Последната величина се дава в единица, наречена въздушна маса (Air Mass - AM). В космоса отсъства атмосфера, затова се казва, че въздушната му маса е 0 - АМ0. Точно по обед, светлината пада почти перпендикулярно на земната повърхност и изминава най-кратко разстояние в атмосферата. Това разстояние е прието за единица и се означава като АМ1. Пътят на светлината през атмосферата влияе на спектралния й състав, а от там и на ефективността на фотоволтаиците. По тази причина е прието мощността на панелите да се дава за АМ1.5, което отговаря на осреднения път на светлината за целия ден при фотоволтаици, монтирани в географски ширини с умерен климат, към който принадлежи и България.
Инсталираната мощност при фотоволтаични модули се изразява в Wp - пикова мощност, която фотоволтаиците ще генерират при посочените стандартни условия.