Автономное электроснабжение частного дома своими руками: Страница не найдена – Совет Инженера

Содержание

готовые решения — схемы и фото автономного электроснабжения загородного дома

Автор: Кургузов А.В, инженер по электроснабжению

Постоянный рост тарифов на услуги поставщиков электроэнергии ведет к неоправданному увеличению расходов на содержание частного жилья. Автономное электроснабжение дома, организованное одним из многочисленных, существующих на данный момент способов, поможет эффективно решить эту проблему и обрести независимость от централизованных энергосетей

Требования к автономным системам электроснабжения

Чтобы автономное электроснабжение частного коттеджа оправдало вложенные в его организацию средства, надежно функционировало в течение длительного периода времени с обеспечением должного уровня безопасности, необходимо, чтобы оно соответствовало целому ряду требований:

  1. Неукоснительное соответствие эксплуатируемого оборудования нормам пожарной и электробезопасности
  2. Невысокий уровень шумов или наличие соответствующей звукоизоляции
  3. Возможность работы энергосистемы без вмешательства человека в течение длительного периода времени
  4. Экономичность за счет низкого потребления энергоносителей
  5. Ремонтопригодность и несложное эксплуатационное обслуживание
  6. Надежная работа независимо от времен года и погодных условий
  7. Экологическая безопасность устанавливаемого оборудования

Но главным требованием является бесперебойность и устойчивость электропитания всех энергопотребителей и электрооборудования, составляющего систему жизнеобеспечения вашего жилища.

Монтажу независимой системы должен предшествовать этап создания проекта электрики с предварительными расчетами всех необходимых параметров.

Более подробно о требуемых характеристиках можно прочесть в ПУЭ, а так же других действующих нормативах, регламентирующих данную область деятельности.

Плюсы и минусы автономного электроснабжения

Современные достижения науки и техники позволяют применять в автономных схемах электроснабжения самые разнообразные энергоресурсы и способы преобразования энергии. Все они имеют, как свои преимущества, так и недостатки.

Плюсы независимых энергосистем

  • Возможность организации полноценного энергоснабжения коттеджа в удаленных и малонаселенных пунктах с отсутствием доступа к централизованной подаче электроэнергии
  • Отсутствие необходимости платить за услуги поставки электричества и соблюдать социальные нормы потребления энергии
  • Независимость качества и бесперебойности электрики от внешних факторов и энергопоставляющих компаний
  • Отсутствие риска выхода из строя бытового электрооборудования из-за внезапных скачков напряжения (при правильных предварительных расчетах и соблюдении эксплуатационных норм для используемых систем)
  • Возможность получения дополнительного дохода от продажи излишков электроэнергии государственным структурам в рамках одной из действующих экспериментальных программ

Минусы:

  • Оборудование независимых систем электропитания является дорогостоящим
  • Независимое энергоснабжение имеет длительный срок самоокупаемости
  • Все расходы на ремонт и обслуживание ложатся на плечи домовладельца
  • Необходимость самостоятельного регулярного ухода и обслуживания установленного оборудования

Виды и выбор источников энергии

Проблема выбора того или иного вида независимого электроснабжения для загородного коттеджа сводится к поиску доступного и недорогого источника энергии. К таковым относятся топливные электрогенераторы, работающие на бензине, солярке, других нефтепроизводных и природном газе.

Наиболее дешевым топливом считается природный газ. Но, чтобы такая энергосистема работала бесперебойно, необходимо наличие газификации.

Генераторы, использующие дизельное топливо, бензин и пр., потребуют наличия специальной емкости для хранения горючих жидкостей с необходимостью регулярного пополнения их запасов.

Среди автономных систем, преобразующих общедоступные природные виды бесплатной энергии, наибольшее распространение сегодня получили:

  • Полупроводниковые панели, преобразующие солнечную энергию в электрическую – солнечные батареи
  • Ветровые генераторы, вращаемые энергией ветра
  • Небольшие гидроэлектростанции

Выбирая тот или иной вид электроснабжения для своего коттеджа, необходимо учесть все его технические характеристики, плюсы и минусы, имеющиеся потребности в электроэнергии, а также экономическую составляющую вопроса.

Далее рассмотрим более подробно каждую из перечисленных независимых энергетических систем в плане использования их на практике.

Готовые решения – какие бывают?

В настоящее время промышленность предлагает множество вариантов по организации независимого электроснабжения частных домов. В зависимости от поставленных целей, а так же имеющегося бюджета, Вы можете выбрать для себя одно из них. А предоставленная ниже информация поможет сориентироваться в достоинствах и недостатках каждого из вариантов и определиться с выбором.

Генераторы, работающие на жидком горючем

Это наиболее распространенные виды электрогенерирующих установок. Они позволяют быстро организовать независимое снабжение электричества Вашего коттеджа и участка, обладают для этого достаточной мощностью и надежностью.

Главным преимуществом жидкотопливных генераторов является их независимость от внешних погодных и других условий. Однако, из-за дороговизны дизельного топлива, бензина и других нефтепроизводных, данные системы получили распространение только в качестве резервных, используемых при отключении централизованной подачи электроэнергии.

Мало кто может себе позволить сжигать от 0,25 до 1 литра топлива в час круглосуточно и ежедневно. Да и требующееся регулярное техническое обслуживание подобных агрегатов обходится недешево.

Еще один недостаток жидкотопливных энергетических установок – это высокий уровень шумов и повышенные требования безопасности. По этим причинам под дизельный или бензиновый генератор приходится оборудовать отдельное помещение, включая установку отдельной емкости для хранения запасов топлива.

Газовые электрогенераторы

Еще один вариант, с помощью которого можно реализовать автономное электроснабжение загородного дома – готовые решения с использованием оборудования, работающего на природном газе. Данные установки считаются экономически более выгодными в сравнении с жидкотопливными генераторами.

Однако их монтаж требует большого количества разрешительной документации, а так же профессиональных монтажных работ, выполняемых специалистами газовой компании. Также, при выборе данного варианта необходимо заказать проекта установки и последующего его согласование со всеми заинтересованными инстанциями.

Солнечные батареи

Солнечные батареи состоят из множества полупроводниковых элементов, в которых происходит преобразование световой энергии солнца в электричество.

Солнечная домашняя электростанция не требует никакого дополнительного топлива. А расходной частью при ее обустройстве является лишь стоимость закупаемого оборудования (солнечные панели, аккумуляторные батареи, инверторы, контроллеры, прочая аппаратура и материалы).

Эксплуатационное обслуживание солнечных батарей заключается в их правильной ориентации относительно солнца, а так же в регулярном протирании панелей от пыли, грязи, посторонних предметов, включая уборку снега в зимний период. Впрочем, установка панелей под определенным углом (около 70° относительно поверхности), препятствует скоплению на них снежных масс.

Возможность круглосуточного использования солнечной энергии обеспечивают накапливающие ее в течение дня аккумуляторы. При этом солнечная электростанция абсолютно бесшумна и экологически безвредна.

Заявленная производителем мощность солнечных батарей сохраняется в течение первых 20-25 лет эксплуатации. Затем уровень вырабатываемой электроэнергии снижается примерно на 20% и сохраняется в течение следующих 20 лет.

Облачность и другие погодные условия незначительно снижают производительность такого энергогенерирующего комплекса. Серьезно повлиять на эффективность солнечных панелей может только искусственная затененность и неправильное расположение их относительно солнца. Как правило, батареи должны «смотреть» на юг своей лицевой частью, где и расположены полупроводниковые элементы.

При размещении солнечных батарей на крыше коттеджа стоит позаботиться о дополнительном креплении кровли. Панели имеют немалый вес, что может пагубно сказаться на прочности не усиленных несущих конструкций.

Мощность солнечной электростанции можно наращивать в широких пределах, добавляя дополнительные панели и аккумуляторные банки, в зависимости от имеющихся энергетических потребностей.

Ветровые генераторы

Еще один источник альтернативной энергии – ветрогенератор. Он позволяет организовать экологически чистое автономное электроснабжение частного коттеджа за счет бесплатной энергии ветра.

Технически устройство представляет собой турбину, вращаемую атмосферными воздушными потоками. Ветряки располагают обычно на крышах зданий, а так же на стойках, мачтах и башнях высотой более 3 м.

В подобных генераторах происходит преобразование кинетической энергии вихревых воздушных потоков в механическую энергию вращающегося ротора, который и вырабатывает электричество для бытовых целей.

Чтобы определить целесообразность монтажа ветровой установки и ее будущую эффективность, необходимо тщательно изучить статистические данные метеослужб о силе и направлении ветров в районе проживания. Это надо сделать хотя бы за последние пару десятков лет. Подобную информацию можно почерпнуть в интернете, на сайтах погодной тематики.

Оптимальным условием для полноценной работы ветрового электрогенератора считается наличие постоянных ветров со скоростью 14 км/ч и более. Иначе, дорогостоящий агрегат просто не будет справляться со своими функциями, и вырабатывать достаточно электроэнергии для нужд вашего жилища.

К дополнительным достоинствам ветровых электрогенераторов можно отнести высокую надежность, отсутствие вредных выбросов и отходов, загрязняющих атмосферу и окружающую среду.

Бытовые гидроэлектростанции

Использование бесплатной энергии воды в целях вырабатывания электрической энергии требует наличия вблизи коттеджа естественного водоема. Системы переработки гидроэнергии в электрическую обладают высоким КПД, отличными показателями безопасности и экологичности.

Современные гидравлические турбогенераторы имеют высокую степень автоматизации и обеспечивают надлежащее качество вырабатываемой электроэнергии – стабильные показатели по частоте и напряжению.

Установка подобного агрегата в личных целях требует наличия проекта, согласованного с ведомством, управляющим водными ресурсами данной местности, а также иной разрешительной документации.

Как сделать автономную электростанцию своими руками

Полноценную систему независимого электроснабжения коттеджа можно сегодня собрать самостоятельно. Для этого необходимо обладать определенным опытом, техническими навыками, а так же знаниями о составе и принципе действия независимых энергетических комплексов.

В состав любой альтернативной схемы снабжения коттеджа электроэнергией входят следующие компоненты:

  1. Исходный источник электрической энергии – топливный генератор или один из альтернативных источников, описанных выше (солнечные батареи, ветровая или гидравлическая турбина)
  2. Блок заряда аккумуляторов, преобразующий параметры электроэнергии от первичного источника для передачи и накопления ее в аккумуляторных батареях
  3. Накапливающие электроэнергию аккумуляторные батареи
  4. Инверторное устройство, преобразующее напряжение аккумуляторов до необходимых параметров бытовой электросети (220 В, 50 Гц)
  5. Кабели и провода электропроводки, выключатели, автоматы, розетки, распределительные щитки и т. д.

Подобрать и приобрести необходимые составляющие не составит труда. Все упирается лишь в финансовые возможности и существующие потребности в электроэнергии.

Эффективность будущей энергосистемы будет зависеть от правильности первоначальных расчетов, качества подобранного электрооборудования и ваших умелых действия как монтажника.

Поскольку стоимость большей части необходимых устройств довольно велика, если Вы не уверены в своих навыках и умениях, лучше обратиться за советом и помощью в монтаже к профессионалам. Только так Вы получите гарантию эффективности и окупаемости своей независимой системы энергоснабжения.

Читайте другие статьи по данной тематике
Услуги по данной тематике

Автономное электричество для дома: сравнение эффективности и стоимости

Современная цивилизация целиком и полностью зависит от электричества. Без него не может быть и речи о комфорте и тепле в доме. К сожалению, наличие в сети тока ни коим образом не зависит от воли хозяина дома. Часто случаются аварии или регламентные работы, которые порой на несколько часов могут оставить пользователей без электроснабжения. В условиях суровой зимы это может привести к достаточно серьезным последствиям вплоть до размораживания системы отопления. Особенно эти проблемы актуальны для жителей частного сектора или загородных домов. В таких условиях вполне логичной видится возможность устройства автономной системы электроснабжения, которая может быть использована в случае аварийных ситуаций с целью временного поддержания работоспособности хотя бы основных электроприборов. Мы предлагаем вашему вниманию несколько способов, позволяющих подвести автономное электричество для дома: сравнение эффективности и стоимости этих моделей.

Пример энергонезависимого домохозяйства

Автономное электроснабжение загородного дома: выбор подходящего источника

Вся большая проблема создания системы автономного электроснабжения для дома упирается в сами источники альтернативного обеспечения электричеством, которых в современном мире придумано пока еще не очень много. Их можно с легкостью сосчитать на пальцах одной руки – это бензиновый, дизельный или ветряной электрогенератор, аккумуляторы и солнечные батареи. Все эти альтернативные источники обладают не только преимуществами, но и определенными недостатками, с которыми требуется непременно разобраться в первую очередь.

  • Различного рода генераторы являются наиболее простыми и дешевыми техническими устройствами, которые могут эффективно обеспечить домовладение определенным количеством электроэнергии. Большинство из них работает от двигателя внутреннего сгорания, бензинового или дизельного. Поэтому для их эффективного и бесперебойного функционирования требуются достаточно большие запасы бензина или дизельного топлива. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии на протяжении хотя бы 2 – 3 дней, потребуется не менее 100 – 200 л. топлива. В этом плане выгодно отличаются особые газовые электрогенераторы, которые работают от природного газа, подведенного к дому. В этом случае автоматически решается проблема с источником топлива. Также отличным вариантом обеспечения дома беспрерывной подачей электроэнергии является ветряной генератор, но у него имеется достаточно большой недостаток – чаще всего, подобные установки обладают немалыми размерами, и к тому же для своей эффективной работы они требуют наличия целого комплекса дополнительного электротехнического оборудования. Но об этом поговорим позже, а сейчас рассмотрим иные источники резервного автономного электроснабжения для частного дома.

Генератор с двигателем внутреннего сгорания, выполняющим функцию силовой установки

  • Солнечные фотоэлементы способны обеспечить «дармовой» электроэнергией не только ваш дом, но соседей. В западных странах излишки полученной таким путем электроэнергии скупают у собственников энергетические компании. Контроль учета проданной электроэнергии измеряется счетчиком, только хозяин не платит по нему, а получает деньги. Нам пока еще до этого далеко, но первые дома, оборудованный солнечными панелями уже появляются. У такого источника имеется недостаток – это его габариты. Для обеспечения дома достаточным количеством энергии вся его крыша должна быть покрыта солнечными батареями. Кроме того, к ним еще нужно большое количество различного дополнительного оборудования, которое призвано не только накопить, но и преобразовать низковольтный ток в подходящий для электроприборов. Обычно такие приборы занимают площадь не менее 6 м2, поэтому для них требуется отдельное помещение.

Солнечные батареи, покрывающие крышу частного дома

  • Аккумуляторные батареи, которые можно использовать только в качестве аварийного электроснабжения, либо в качестве накопителей для различного рода генераторов. Во время присутствия в сети электричества эти батареи будут заряжаться, а в его отсутствии они начнут отдавать энергию потребителям. Этот процесс регулирует так называемый инвертор, который просто повышает напряжение в 12V до пригодных нам 220V. Очевидно, что такой источник нужно использовать только для обеспечения энергией жизненно важных приборов, и то в течение короткого времени. Чем больше суммарная емкость аккумуляторов, тем больше времени они смогут обеспечивать электроэнергией приборы.

Система аккумуляторов для аварийного электроснабжения

Это все возможные источники электроснабжения, если не брать во внимание совсем уж экзотические вроде геотермальных, водяных или работающих по принципу термопары. Теперь рассмотрим то, как они устроены и работают.

Системы на топливных генераторах

Основная мега задача дизельного, бензинового либо газового генератора в схеме работы системы бесперебойного снабжения электроэнергией жилого или нежилого объекта – вовремя подключаться к работе и обеспечивать необходимое оборудование дома автономной электроэнергией. Кроме того, не менее важной задачей такого источника электроэнергии имеет место быть своевременное его отключение. Это важно, так как при столкновении двух встречных потоков заряженных электронов в проводниках произойдет, как минимум полное перегорание некоторых приборов, возможно дорогостоящих, а как максимум настоящий пожар со всеми тяжелыми вытекающими последствиями.

Исходя из этих принципов уже давно разработана принципиальная схема и алгоритм включения любых топливных генераторов в работу. В случае, когда в электрической сети имеется напряжение, они просто спят тихим и непоколебимым сном, но как только по какой-то причине оно пропадает, специальное электромеханическое реле тут же замыкает цепь между блоком аккумуляторов и генератором, в результате чего последний просыпается, заводится и начинает исправно вырабатывать электроэнергию. Обратный процесс происходит при внезапной подаче электроэнергии в сеть из вне. Контакт контроллера размыкается и генератор останавливается, поток электронов прекращается.

Схема подключения генератора к сети внутри дома

По такому немудреному принципу работает автономное резервное электроснабжение при участии топливных электрогенераторов. А вот когда речь идет о постоянном, а не резервном электроснабжении, то здесь все еще элементарнее – вместо единственного генератора используется два. При этом второй является просто резервным и включается только тогда в работу, когда первый ломается или в нем заканчивается топливо. Также существуют грамотные схемы поочередного подключения генераторов – такой принцип позволяет не слишком перегружать один из агрегатов, что значительно увеличивает срок их службы. Системы, основанные на топливных генераторах не так дороги, как бестопливные устройства и менее сложны. Их эффективность тоже гораздо выше. Однако для их функционирования требуется топливо.

Принцип работы и устройство бестопливных источников электроснабжения

Автономная система снабжения электроэнергией с участием бестопливных источников энергии в настоящее время является самой технологичной и сложной. Это обусловлено тем, что кроме технологичности данных устройств, которые способны из «ничего» вырабатывать электричество, существует и значительный по объему комплекс вспомогательного, но необходимого оборудования. Его назначением является накопление и переработка электрической энергии в абсолютно пригодный для бытовых приборов электрический ток.

Схема рассматриваемых нами систем работает по вполне понятному и простому принципу, несмотря на большую сложность используемого в ней оборудования. Ее можно разделить на три главные части:

  • Сам источник, вырабатывающий электроэнергию, в качестве которого чаще всего выступают ветрогенератор, солнечные батареи и прочие другие источники низковольтного тока.
  • Массивная и объемная накопительная часть, которая представлена блоком аккумуляторов.
  • Система преобразования, в основу работы которой положен принцип действия инвертора. Он является той необходимой частью системы, которая определенным образом способна преобразовывать низкое напряжение в более высокое.

Все эти составные части являются важными составляющими элементами системы автономного энергоснабжения. Существование и работа их друг без друга невозможны.

Каким должна быть система резервного электроснабжения

В заключение нужно сказать несколько слов о том, как можно сделать достаточно эффективный источник бесперебойного электропитания своими собственными руками. Для этой цели понадобятся всего три составляющие: несколько щелочных или кислотных аккумуляторов, которые соединяются по параллельной схеме для увеличения их суммарной емкости, зарядное устройство для них и инвертор. Пока в сети имеется штатное напряжение, аккумуляторы спокойно заряжаются от зарядного устройства, которое просто включено в сеть, а как только электрическая энергия в сети общего пользования исчезает, они начинают стабильно выдавать электроэнергию во внутридомовую проводку посредством этого самого инвертора. Стоимость бестопливных установок пока еще очень высока, чтобы в нашей стране осуществлялось их массовое использование. Однако они не требуют никакого топлива и полностью экологически безопасны.

Инверторов в магазинах продается великое множество. Они рассчитаны на работу с потребителями определенной мощности. В зависимости от поставленной задачи, можно купить инвертор, на выходе которого будет мощность всего 300Вт, что достаточно для освещения в одной двух комнатах или поддержания работоспособности газового котла отопления, а можно и на 4кВт, что уже обеспечит энергией весь дом. От этой мощности напрямую зависит количество тех электроприборов, которые смогут подпитываться от такого источника. Нужно только понимать, что чем большее количество приборов вы подключаете к такому бесперебойнику, тем больше понадобится увеличить суммарную емкость аккумуляторов. Если емкость подобрать неправильно, то батарей разрядятся быстро и толку от такой системы не будет никакого.

Вот, в общем то, и все способы, при помощи которых возможно оборудовать автономным электроснабжением частный дом. Как видим, выбор не особенно велик, но, все же, он есть. А что касается финансовой стоимости создания таких систем, то большинству людей она может показаться слишком высокой, особенно если брать во внимание топливные расходы. В этом отношении более привлекательнее смотрятся такие неиссякаемые и совершенно бесплатные источники энергии, как солнце либо ветер. Такие системы хотя и стоят намного дороже, но они с запасом окупаются тем, что отсутствуют затраты на топливо для генератора.

Автономное электроснабжение дома своими руками

Автономное электроснабжение дома – это обеспечение необходимого количества электроэнергии для жилого помещения или загородного участка без перебоев питания и перепадов подачи напряжения. Вопрос о самостоятельном создании автономной системы электроснабжения является актуальным для людей, проживающих вдали от городской жизни.

Такая потребность может возникнуть по целому ряду причин:

  • сложность подключения к уже существующей сети электроснабжения;
  • отсутствие стабильности подаваемого напряжения;
  • перебои питания.

Электроэнергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности в загородном доме, должна вырабатываться бесконечно, независимо от внешних факторов. При выборе источника энергии предпочтение следует отдать возобновляемому и безвредному для окружающей среды и людей варианту.

Требования к автономному электроснабжению

Автономное электроснабжение частного дома зависит от суммарной мощности потребителей электроэнергии и характера их «потребностей». Чаще всего, к числу энергопотребителей относятся:

  • система отопления дома;
  • холодильное оборудование;
  • кондиционирование;
  • различная крупная и мелкая бытовая техника;
  • насосное оборудование, обеспечивающее подачу воды от скважины или колодца.

Любой вид потребителя электроэнергии имеет свою мощность. Однако требования, предъявляемые к сети электропитания у всех одни. Это, в первую очередь, стабильность подаваемого напряжения и его частота. Для многих потребителей также важна синусоидальность формы переменного напряжения.

Следующим этапом является определение необходимой суммарной мощности, которую должно обеспечить автономное электроснабжение дома, а также технические характеристики электропитания. Специалисты рекомендуют завышать суммарную мощность на 15-30%. Это делается с целью обеспечения роста потребления электроэнергии в дальнейшем.

Далее следует определиться с техническими характеристиками, на основе которых будет строиться система автономного электроснабжения дома (САЭ). Они зависят от того, какую функцию будет выполнять САЭ: полностью автономное энергоснабжение или резервный источник питания. Если система играет роль «подстраховки» подачи энергоресурсов, необходимо установить длительность работы САЭ в период отсутствия централизованного энергоснабжения.

Немаловажным фактором при планировании системы автономного электроснабжения частного дома являются финансовые возможности домовладельца. Бюджет проекта определяет, насколько дорогим будет приобретаемое оборудование, и какая часть работ подлежит выполнению своими руками. Известно, что самостоятельное выполнение работ обойдется значительно дешевле, чем оплата услуг специалистов, привлекаемых со стороны. При этом стоит учитывать наличие необходимого оборудования и навыки работы с ним, а также уровень технического образования домовладельца.

Достоинства

Одним из основных преимуществ САЭ является отсутствие платы за потребление энергии. Это весомая экономия в условиях загородной жизни. Автономное электроснабжение дома, в отличие от централизованного, не имеет каких-либо социальных норм потребления энергии.

Качество электроэнергии зависит от правильного подсчета суммарной мощности на стадии проектирования системы и введения нужного оборудования в эксплуатацию. Благодаря этому, не возникает риск перепадов напряжения или отключения электричества. Не стоит опасаться, что резкий скачок мощности выведет из строя домашнюю технику. Качество и количество электроэнергии будет именно таким, какое было запланировано изначально, а не таким, которое способна выделить ближайшая подстанция.

Оборудование САЭ достаточно надежное и редко выходит из строя. Данное преимущество сохраняется при должном уходе и правильной эксплуатации всех элементов системы.

Разрабатываются специальные программы, благодаря которым существует возможность продажи излишков электроэнергии государству. Однако об этом стоит подумать заранее (на стадии проектирования САЭ). Для этого придется подготовить разрешительную документацию, которая подтверждает, что оборудование вырабатывает электроэнергию заявленного качества и в определенном количестве.

Автономное электроснабжение дома имеет еще одно несомненное преимущество: полная независимость. Какова бы ни была стоимость потребляемого электричества, у домовладельца всегда будут собственные энергоресурсы.

Автономное электроснабжение загородного дома: недостатки

Несмотря на множество преимуществ, САЭ имеет ряд минусов, среди которых не только дорогостоящее оборудование, но и высокие расходы на его эксплуатацию. Перед выбором приборов и материалов следует тщательно все рассчитать, для того чтобы оборудование не вышло из строя раньше, чем успело окупиться.

Если автономное электроснабжение частного дома по каким-либо причинам перестало функционировать, не следует ждать дежурную бригаду электриков с местной подстанции. Обо всем придется позаботиться самостоятельно – вызвать специалистов и оплатить услуги по ремонту САЭ. Для того чтобы этого не произошло и оборудование прослужило как можно дольше, следует регулярно приглашать специалистов для профилактического осмотра и технического обслуживания автономного электроснабжения дома.

Выбор альтернативного источника энергии

Главная проблема автономного электроснабжения дома – выбор альтернативного источника энергии, которых на данный момент не так уж и много. Наиболее распространенными считаются следующие виды:

  • бензиновые и дизельные генераторы;
  • солнечные батареи;
  • ветровая энергия;
  • гидроэлектроэнергия;
  • аккумуляторы.

Каждый из этих источников обладает определенными характеристиками и особенностями, с которыми следует внимательно ознакомиться.

Генераторы

Это наиболее простой и дешевый способ обеспечения дома необходимым количеством электроэнергии. Устройство работает по принципу сжигания топлива. Если речь идет про автономное электроснабжение дома, генератор предполагает создание достаточной базы для хранения топлива. В запасе должно находиться как минимум 200 л дизельного топлива, бензина или других горючих веществ. В данном случае выгодно отличаются газовые генераторы. Для их бесперебойной работы требуется подключение к газопроводу, и проблема с хранением топлива отпадает автоматически.

Солнечные элементы

Автономное электроснабжение дома на солнечных батареях — довольно распространенное явление в западных странах. Существует несколько методов преобразования солнечной энергии в электричество:

  1. Фото-вольтовые клетки – используются для концентрации солнечной энергии. С помощью специальных зеркал солнечные лучи генерируются в определенном направлении либо нагревают жидкость, проходящую через паровые турбины электрогенератора (теплового двигателя).
  2. Фото-ячейки – энергия, накопленная фотоэлементами на крыше дома, является постоянным током. Для того чтобы ее можно было использовать в домашнем хозяйстве, она подлежит обязательному преобразованию в переменный ток.

Автономное электроснабжение дома своими руками с использованием солнечных батарей является наиболее эффективным и экономичным вариантом. Данное оборудование служит около 40 лет. Однако в зависимости от погодных условий подача электричества в течение дня может прерываться.

Ветровая энергия

Если погодные условия не позволяют использовать солнечные батареи, альтернативным вариантом может стать энергия ветра. Она берется через турбины, расположенные на высоких башнях (от 3 м). Автономные ветряки преобразовывают энергию при помощи установленных инверторов. Главным условием является наличие постоянного ветра со скоростью не менее 14 км/ч.

Гидроэлектроэнергия

Если поблизости загородного дома расположена речка или озеро, можно воспользоваться водяными источниками энергии. Гидроэлектроэнергия в небольших масштабах является наиболее реальным и выгодным вариантом автономного электроснабжения дома. Использование одной турбины не считается экологически и социально опасным явлением. Микротурбины просты в эксплуатации и имеют долгий срок службы.

Аккумуляторы

Для полноценного электроснабжения дома данный вариант не подходит. Аккумуляторы используются в качестве аварийной подачи электроэнергии либо как дополнение к альтернативным источникам энергии. Принцип работы достаточно прост – пока в сети есть электричество, батареи заряжаются, если подача электроэнергии прерывается, аккумуляторы отдают энергию через специальный инвертер.

Схема автономного электроснабжения дома

Общая схема САЭ состоит из последовательно расположенных элементов:

  1. Первичного источника электроэнергии – могут быть использованы вышеописанные солнечные батареи, генераторы, работающие на различных видах топлива и другие.
  2. Зарядного устройства – преобразует напряжение от первичного источника до величин, необходимых для обеспечения нормальной работы аккумулятора.
  3. Аккумуляторной батареи – используется для накопления и отдачи энергии.
  4. Инвертора – предназначен для создания нужного напряжения.

Все эти элементы являются неотъемлемой частью автономного электроснабжения дома, и работать друг без друга не могут.

Монтаж САЭ

Выполнить автономное электроснабжение дома своими руками достаточно просто. Для этого понадобятся составляющие: несколько аккумуляторов, которые для увеличения емкости подключаются по параллельной схеме, зарядное устройство и инвертор. При наличии электроэнергии в сети, аккумуляторы накапливают энергию от зарядного устройства. Если электроэнергия отключается, аккумуляторы обеспечивают подачу электроресурсов посредством инвертора.

Производители предлагают широкий ассортимент инверторов, рассчитанных на потребителей с определенной мощностью. От этих показателей зависит количество электроприборов, которые могут работать от этого источника. Чем больше количество техники в доме, тем больше должна быть суммарная емкость аккумуляторов. При неправильном подборе емкости, батареи будут быстрее разряжаться.

Это наиболее распространенные варианты создания автономного электроснабжения дома. Стоимость таких систем достаточно большая, особенно если учитывать расходы на топливо для генераторов. Самыми приемлемыми в этом плане считаются бесплатные источники энергии, такие как солнце, ветер и вода. Стоит такое оборудование значительно дороже, однако оно быстро окупается и служит многие годы. Монтировать САЭ своими руками достаточно просто. Нужно четко следовать инструкции и придерживаться схемы.

Книга: Автономное электроснабжение частного дома своими руками — Андрей Кашкаров

Загрузка. Пожалуйста, подождите…

  • Просмотров: 3817

    Убежище 3/9

    Анна Старобинец

    Фотокорреспондентка Маша во время парижской командировки вдруг с недоумением замечает,…

  • Просмотров: 1484

    Лекарство для империи. История…

    Борис Акунин

    Восьмой том проекта «История Российского государства» можно было бы назвать «Зигзаги»,…

  • Просмотров: 1150

    21 секрет улучшения семейной кармы

    Олег Торсунов

    Никто не будет любить нас больше, чем наши близкие люди. И в то же время никто не…

  • Просмотров: 863

    Поцелуй багрового змея. Часть 2

    Сильвия Лайм

    Я думала, что умру, когда в мою шею вошли отравленные клыки нага. Мало того, что он один…

  • Просмотров: 823

    Станционный смотритель. Долг платежом…

    Григорий Шаргородский

    Вот и подошел к концу сезон на почтовой станции Туманный перевал. Он не был простым, и…

  • Просмотров: 707

    Малышка для боссов

    Лана Ричи

    Так вышло, что у меня теперь два босса. В одного влюблена я, а другой проявляет интерес…

  • Просмотров: 702

    Знаки

    Дэвид Балдаччи

    Уилл Роби – лучший ликвидатор на службе правительства. Сравниться с безупречным мастером…

  • Просмотров: 694

    Любовь зла! Полюбишь и…

    Александра Черчень

    Истинные пары – это всегда так романтично и заставляет вздыхать юных дев от счастья. Но…

  • Просмотров: 616

    Брось мне вызов

    Лорен Лэндиш

    Подруга бросила мне вызов, от которого стоило бы отказаться. Но я зависима от адреналина,…

  • Просмотров: 585

    Долина

    Бернар Миньер

    Меньше всего офицер тулузской полиции Мартен Сервас ожидал этого звонка из прошлого.…

  • Просмотров: 581

    Книга гор: Рыцари сорока островов. Лорд…

    Сергей Лукьяненко

    Даже в самом обычном городе – в твоем, читатель, городе, среди пыльных скамеек старого…

  • Просмотров: 536

    Комендант Пыльного замка

    Антон Рябиченко

    Что может быть интереснее мира магии? Мира, в котором действия совершаются силой воли, по…

  • Просмотров: 524

    Скрытые глубины

    Энн Кливз

    Очередное жаркое лето на побережье Нортумберленда. Джули Армстронг возвращается домой…

  • Просмотров: 504

    Тьма императора. Жизнь на двоих

    Анна Шнайдер

    Венец Альго не предполагает выбора между долгом и любовью. Император обязан следовать…

  • Просмотров: 473

    Тень Зверя

    Ольга Аро

    Кажется, ничто не способно изменить преданность Вэл черному зверю, но так ли это на самом…

  • Просмотров: 443

    Павел Чжан и прочие речные твари

    Вера Богданова

    Павел Чжан – талантливый программист крупной китайской компании в Москве. Бывший…

  • Просмотров: 395

    Полночь в кафе «Черный дрозд»

    Хэзер Уэббер

    Анна-Кейт приезжает из Бостона в уютный южный городок, расположенный у горного хребта,…

  • Просмотров: 392

    Дом из тумана

    Александр Конторович

    Большинство происходящих на наших глазах событий навсегда – или очень надолго – остаются…

  • Просмотров: 388

    Девушка в сердце

    Келли Орам

    Когда вас воспитывает легендарный бейсболист, то лучшими подружками автоматически…

  • Просмотров: 386

    Место встречи посещать нельзя

    Дарья Калинина

    Все многочисленное семейство Екатерины Прокофьевны не думало не гадало, что их спокойная…

  • Просмотров: 381

    Чистые сердцем

    Сьюзен Хилл

    Старинный английский городок Лаффертон вновь переживает потрясение. Пропал маленький…

  • Просмотров: 366

    Мрачный залив

    Рейчел Кейн

    Они охотятся за убийцей-невидимкой – настолько скрытным и неуловимым, что лишь череда…

  • Просмотров: 339

    Почему не дышит нос. Насморк,…

    Ксения Клименко

    Ксения Клименко – врач-оториноларинголог, кандидат медицинских наук, член Американской…

  • Просмотров: 324

    Неудобная женщина

    Стефани Бюленс

    Клэр знает – это Саймон, бывший муж, убил их дочь. И способен снова убить. Когда жизнь…

  • Андрей Кашкаров — Автономное электроснабжение частного дома своими руками читать онлайн

    Андрей Петрович Кашкаров

    Автономное электроснабжение частного дома своими руками

    Глава 1

    Элементы и устройства для автономного электропитания

    1.1. Старое-новое изобретение А.С. Попова

    О первенстве изобретения Александра Степановича Попова, которому 7 мая 2014 года исполнилось бы 155 лет, возникло гораздо меньше споров, чем о первенстве изобретения радиотелеграфа.

    Речь пойдет о детектировании. Детекторный приемник происходит от слова детектор, выпрямитель. Однако, в истории известны несколько способов детектирования сигналов или, иначе говоря, несколько разных устройств, осуществляющих детектирование – трубка Бранли, радиокондуктор Попова, «кошачий ус» Г. Пикарда (США, 1906), «карборунд» Г. Данвуди (США, март 1906), двухэлектродная лампа Флеминга, детектор Д. Боше (Индия, патиент США 1904 года), ртутный когерер Маркони – все они, созданные в разное время и разными исследователями считаются детекторами по своим свойствам.

    Каждый из перечисленных по-своему ценен для международной науки, и каждый добавил в нее что-то свое. К примеру, именно Боше ввел понятие «детектор».

    Оказывается, над темой детектирующих ток устройств, в свое время работали не только Попов и Маркони. Но А.С. Попов прославился изобретением нового типа когерера, свойства которого связаны с реакцией платины и окисных пленок, что позволило слышать сигнал даже с помощью наушника от телефонов, которые ранее использовали в опытах Минного класса в Кронштадте. Таким образом, доподлинно известно, что в Минном классе «лаборатории Попова» телефон уже употреблялся для изучения электрических колебаний.

    Попов запатентовал свое изобретение детекторного приемника в нескольких странах (Российская Империя, Радиокондуктор, 1900, Англия, 1900, Декогер (декогерирующий прибор), США, 1903, Испания, 1900, а также в Швейцарии, и Франции). «Неразбериха» не только с датами, а значит и с первенством, но и с названиями, ведь каждое запатентованное изобретение А.С. Попова в области детектирования и радио имело разное уточняющее название. Более того, в американском патенте 1903 года фамилия автора записана как Popoff, а в английском патенте, признанном научным сообществом на три года ранее – Popov. Описания его патентов по смыслу отличаются от патентов американских исследователей. К слову, об американском патенте Попова до последнего времени знали лишь единицы.

    В одном из двух вариантов, запатентованного (март 1903 года) А.С. Поповым в США детекторного приемника, предложена схема с простым – как сказали бы сегодня – согласующим трансформатором, первичная обмотка которого включена в цепь детектирующего элемента – радиокондуктора. Вторичная обмотка трансформатора (который в патенте Попова 1903 года называется индукционной бобиной) подключена непосредственно к катушке телефона. При экспериментах с этой схемой отмечается «повышенная» слышимость в телефоне за счет резонансного усиления сигнала. Во время Попова

    В данном ключе понятия когерер (в некоторых источниках – кохерер) и радиокондуктор, декогерер и детектор по смыслу аналогичны.

    По общему правилу первенство научного открытия остается за исследователем, зафиксировавшим его в соответствующем патенте. К примеру, если заявка поступила в 1900 году, а патент выдан в 1903, то и его действие начинается с 1903 года.

    Но мы не лишены возможности знать историю радио, в связи с великой датой вновь вспомнить подробности, в части того, что 155 лет назад 7 мая 1895 года А.С. Попов реально продемонстрировал первый приемник радиоволн. Случилось это на заседании Русского физико-химического общества.

    За Поповым в части изобретения первого детекторного приемника в научном мире прочно закрепилось первенство изобретения и описания эффект детекторного действия когерера с металлическим окисленным порошком.

    Радиокондуктор Попова в одном из наиболее известных его опытов представлял собой хорошо просушенную, герметичную стеклянную трубку, внутри которой с помощью клея установлены две ленточки из платины, опыленные крупинками стали, и «обладающие многочисленными участками с окисленной поверхностью» – в кавычках фраза из описания запатентованного Поповым изобретения. Мельчайшие частицы угля, помещенные в корпус с вставленными туда двумя электродами-стержнями (в разных опытах – из металла и графита), при подключении этой конструкции в электрическую цепь, показывали интересное явление: при акустическом воздействии на угольный порошок ток в цепи менялся. Так появился угольный микрофон, принцип действия которого на протяжении всего ХХ века оставался неизменным.

    Плоские катушки из «пластиковых» карт-меток (другое их название – транспондеры) – как необычный способ тоже можно использовать в современной радиоэлектронике.

    На рис. 1.1 представлена катушка к магнитной карте, которая выполняла функцию антенны для трансляции (изменения) информации в чипе, его инициализации в устройствах кодового доступа. Сопротивление постоянному току представленной на рис. 1.1 «антенны» (при замере омметром) составило 18 кОм.

    Рис. 1.1. «Плоская» катушка из пластиковой карты-метки

    При подключении такой катушки в приемник, построенный по принципу прямого усиления – вместо «магнитной» антенны и использовании вместо выносной антенны телескопического штыря, вытянутого на максимальное расстояние 45 см, обеспечило прием радиосигнала в диапазоне КВ на частотах 182…450 кГц. Этого локального опыта оказалось достаточно для того, чтобы предположить, что «плоская» антенна из карты доступа может быть применена и в других радиоприемниках.

    Такое решение – по форме – катушки, на мой взгляд, вполне оправдано в ряде случае, к примеру, когда требуется создать компактную антенну, дроссель или трансформатор плоской формы. Это еще одна область применения.

    В качестве магнитной основы для подобного трансформатора или дросселя могут применяться магнитные пластины соответствующей формы из трансформаторной стали или магнитострикционные сердечники плоской формы, или, в подходящих под определенные задачи, даже фольга, уложенная в «корпус карты» в несколько слоев.

    Эта идея для последующей разработки еще ждет своего Попова или Маркони, но уже сегодня по результатам практического опыта очевидно, что плоская катушка из карты доступа может быть и альтернативной антенной для радиоприемника, в том числе и такого, что создан по типу детекторного (классическая схема детекторного приемника) и не имеет отдельного элемента (источника) питания.

    1.2. Выявление зоны неблагоприятного электромагнитного излучения автономным способом


    Конец ознакомительного отрывка
    Вы можете купить книгу и

    Прочитать полностью

    Хотите узнать цену?
    ДА, ХОЧУ

    Автономное электроснабжение частного дома своими руками

    Практический опыт, описанный в книге, предназначен для освоения во время экономического кризиса, когда цены на новое оборудование – в силу разных причин – завышены, а требования и предпочтения пользователя к функционалу оборудования невысоки и ограничиваются «домашними» задачами. Сегодня почти у каждого активного пользователя скопились запчасти или старые компьютеры, компоненты и детали которых исправны. В то же время покупка нового ПК даже без установленного программного обеспечения (ПО) существенно облегчает кошелек. По сути, вся книга пронизана идеей экономии. При покупке блоков и компонентов ПК в магазинах, вы не только переплачиваете «за бренд» и «в карман посредника», но рискуете впустую потратить время из-за того, что новые компоненты (устройства, платы расширения, приводы, HDD, линейки ОЗУ и др.) не стыкуются со старыми материнскими платами и разъемами, то есть не работают. Чтобы правильно подобрать или заменить отдельные – вышедшие из строя компоненты ПК, или провести частичный апгрейд, необходимо обладать знаниями, которые вполне и всесторонне описаны в данном издании. С другой стороны – разница между новым ПК с тем же функционалом и собранным из деталей двух-трехлетней давности существенна и составляет до 500 %. Таким образом, домашний компьютер для работы становится «золотым». Но не для широкого круга читателей книги, у которых сэкономленные деньги – это заработанные деньги.

    То, что сегодня «это наша жизнь» и «рабочие моменты» для специалистов-ремонтников, одновременно является откровением и «секретами» для неподготовленного пользователя персонального компьютера. В книге доступным языком – для непосвященных – описаны приемы восстановления работоспособности ПК, улучшения производительности, рассмотрены часто встречающиеся неисправности ПК и последующие ошибки апргерйда, даются ценные рекомендации практика, которые вы не найдете в Интернете.

    Система бесперебойного электроснабжения частного дома

    Добыча из воздуха

    В атмосфере также присутствуют волны от поля планеты. Оказывается, электричество можно добыть из воздуха своими силами, не применяя сверхсложные устройства.

    Некоторые способы следующие:

    • грозовые батареи используют свойство электрического потенциала накапливаться;
    • ветрогенератор преобразовывает в электричество силу ветра, работая долгое время;
    • ионизатор (люстра Чижевского) — популярный бытовой прибор;
    • генератор TPU (тороидального) электричества Стивена Марка;
    • генератор Капанадзе — бестопливный энергетический источник.

    Рассмотрим подробно некоторые из устройств.

    Ветрогенераторы

    Установка в единственном числе ограниченно обеспечивает нужды электропитания. Поэтому приходится добавлять генераторы, если нужно обеспечить энергией крупное предприятие. В Европе существуют целые поля с ветряными установками, абсолютно не наносящими вреда природе.

    Стоит отметить: недостатком может считаться невозможность рассчитать заранее величины напряжения и тока. Следовательно, нельзя сказать, сколько накопится электричества, так как действие ветра не всегда предсказуемо.

    Грозовые батареи

    Схема прибора включает лишь антенну из металла и заземление, не имея сложных преобразовывающих и накапливающих компонентов.

    Между частями прибора появляется потенциал, который затем накапливается. Воздействие природной стихии не подлежит точному предварительному расчету и данная величина также непредсказуема.

    Важно знать: это свойство довольно опасно при реализации схемы своими руками, так как создавшийся контур притягивает молнии с напряжением до 2000 Вольт.

    Тороидальный генератор С. Марка

    Генератор TPU (тороидальный) может питать бытовые приборы.

    Конструкция состоит из трех катушек: внутренней, внешней и управляющей. Он действует из-за появляющихся резонансных частот и магнитного вихря, способствующих образованию тока. Правильно составив схему, подобный прибор можно сделать самому.

    Генератор Капанадзе

    Генератор Капанадзе — бестопливное устройство, являющееся примером новых технологий.

    Запуск осуществляется от аккумулятора, но дальнейшая работа продолжается автономно. В корпусе осуществляется концентрация энергии, добываемая из пространства, динамики эфира. Технология запатентована и не разглашается. Это практически новая теория электричества и распространения волн, когда энергия передается от одной частицы среды к другой.

    Безопасность электросетей

    Обеспечение безопасности пользования электричеством – задача, пожалуй, более важная, чем даже само электроснабжение. Опасность электричества состоит в его токопоражающей способности по отношению к человеку и в пожароопасности – вследствие экстремального нагрева проводов при коротком замыкании.

    Тема эта довольно обширна. Что же касается схемы электроснабжения, то главное в ее устройстве – именно обеспечить безопасность эксплуатации электросети.

    Что касается безопасности человека, то схема электропроводки предусматривает ряд мер:

    1. Наличие электроизоляции на всех токоведущих частях
    2. Правильное расположение розеток
    3. Заземление всех необходимых элементов
    4. Недоступность большинства электроузлов для случайного контакта
    5. Повышенная защита сетей в детских комнатах
    6. Применение специальных мер для защиты во влажных помещениях

    8. Монтаж электросети по схеме подключения

    Монтаж электричества должен проводиться строго по схеме и с использованием указанных в ней материалов. Ни в коем случае нельзя ставить не соответствующие схеме автоматы. Нельзя произвольно занижать сечение проводов. Нельзя беззаботно относиться к местам соединения проводов.

    Зачастую горе-мастера просто скручивают два или несколько проводов, не заботясь о том, что неплотное соединение – это места перегрева проводов, места искрения. Недопустимо скручивание проводов из разного металла, например, алюминиевого и медного. Все соединения должны осуществляться в специальных соединительных коробках.

    Проведение проводов на изгибах возможно только под прямым углом, иначе будет невозможно определить, где находится скрытый от глаз провод, если вдруг придется сверлить стену.

    Укладка проводов должны быть строго горизонтальна или вертикальна

    Таких правил много, подробнее о них мы расскажем в других статьях.

    Основные требования

    1. Распределительный щит должен находиться на высоте 1,60 м от пола.
    2. Все кабели и провода прокладываются либо перпендикулярно, либо параллельно полу.
    3. Отвод кабелей происходит под углом в 90 градусов.
    4. Поворот или изгиб кабелей осуществляется строго под прямым углом. Диагональное размещение категорически запрещено.
    5. Все провода, кабели должны быть удалены от дверей и окон не менее чем на 15 см.
    6. Розетки монтируются на высоте 0,3 м от пола.
    7. Выключатели должны находиться не ниже чем 0,8 м над полом.

    Для собственного комфорта не забудьте добавить пару розеток у кровати и силовые розетки на кухне там, где предполагает разместить бытовые приборы.

    Солнечные батареи

    Альтернативное электричество от солнца в частном домостроении используется редко. Все дело в дороговизне солнечных элементов, которые устанавливаются в батареях. Отсюда и высокая стоимость всей установки. Хотя необходимо отметить, что это перспективное направление, от которого нельзя отказываться. Ведь ежегодно на один квадратный метр поверхности земли падает 1000 кВт энергии. Представляете, сколько человечество теряет. Если сравнить с другими видами топлива, то это 100 м³ газа или 100 литров солярки.

    Конечно, таким способом получить электрический ток еще дорого. А вот нагреть так воду – это очень дешево. Вот почему солнечные коллекторы сегодня так востребованы у жителей загородных поселков.

    Составление и согласование проекта

    Проект внутренней электропроводки для частного дома состоит из:

    • расчета мощности, вводных устройств и требуемого сечения проводов;
    • расчета систем заземления и молниезащиты;
    • схемы разводки электропроводки;
    • плана расположения в здании кабельных линий и силового оборудования;
    • сметы на расходные материалы.

    Делается такой полноценный проект внутридомовой проводки только по договору в специализированной компании с лицензией. Если его потом придется согласовывать у поставщика электрической энергии, то выполненные самостоятельно чертежи и расчеты приняты к рассмотрению не будут.

    Самому можно сделать лишь электрическую и/или монтажную схему, которые облегчают работы при выполнении монтажа электропроводки своими руками. В них схематично указываются аппараты защиты и линии проводов, чтобы упростить себе составление сметы и сборку всей системы.


    Схема монтажа электропроводки в доме

    Выбор фаз

    Одним из наиболее важных моментов проекта и схем проводки является тип входного напряжения. Здесь особо анализировать, как, например, многочисленные плюсы и минусы свайного фундамента, не придется. Оно может быть однофазным либо трехфазным, на 220 либо 380 Вольт. При выборе исходить надо из имеющихся возможностей питающего трансформатора (что смогут дать энергетики) и потребляющего ток электрооборудования.

    В остальных ситуациях, когда частный дом по площади не превышает 100 квадратов и в нем нет электрических водонагревателей, можно обойтись обычными однофазными 220 В. Требования к трехфазной электропроводке выше. Стоит она дороже, а нужна далеко не всегда. При этом надо учесть, что 380 В на трех фазах могут потребоваться в будущем. И тогда придется согласования начинать сначала. Здесь необходимо все взвесить и предусмотреть заранее.

    Как рассчитать мощность потребления при разводке

    Для расчета общей мощности потребления и необходимой для этого электропроводки дома необходимо просуммировать киловатты всех бытовых и осветительных приборов в жилище. Данные параметры есть в техпаспортах на оборудование и в специальных таблицах. Плюс сюда добавляются пусковые нагрузки и 20% про запас.

    Самыми энергоемкими в коттедже являются проточные нагреватели воды (около 4–5 кВт), электроплиты с духовкой (до 3 кВт), электрообогреватели (1,5–3 кВт), пылесосы (около 1,5 кВт) и стиральные машинки (порядка 2–2,5 кВт). Немало потребляет также вентиляция в частном доме, если она сделана приточно-вытяжной и с подогревом воздуха без рекуператора.


    Средняя мощность потребления бытовой техники

    Для света, особенно если он светодиодный, требуется относительно немного (до 0,5 кВт). Приблизительно также мало сейчас потребляют телевизоры, компьютеры и иная используемая в быту техника. Но все это обязательно надо учесть и сложить, чтобы вычислить суммарную мощность коттеджа. Она нужна, чтобы получить ТУ и рассчитать сечение электропроводки.


    Как рассчитать пропускную мощность электрической проводки

    Группы потребителей

    Чтобы нагрузка во внутридомовой сети распределялась равномерно, на схеме разводки проводов потребители разбиваются на несколько групп. Например, одна идет на уличное освещение придомового участка, вторая на хозпостройки, третья на осветительные приборы в коттедже и четвертая на розетки в нем. Если дом большой, то такая разбивка может производиться по этажам и помещениям.


    Основные группы потребления

    На каждую отдельную линию ставятся свои автоматы и УЗО (устройства защитного отключения). Это повышает безопасность эксплуатации домовой электросети и упрощает поиск проблемных точек в системе при срабатывании защиты. На схеме разводки электропроводки должны быть указаны все защитные аппараты и потребляемый ток на контуре, который запитан с каждого из них.

    Групповое УЗО и провода по сечению за ним подбираются так, чтобы соответствовать потреблению конкретной группы. На мощное оборудование рекомендуется выделять свою линию питания, а на остальных количество потребителей не стоит делать выше 5–6 розеток. Лучше заложить в проекте их больше, но с меньшим риском перегорания жил из-за длительных перегрузок.

    Наружное подключение электричества

    Хотя подключение от линии электропередач до здания – это обязанность электриков вашего поселка, жить в доме вам, и эту работу тоже нужно проконтролировать, как и обеспечить электриков всем необходимым для монтажа проводки. Тем более что вариантов подключения может быть несколько, и определяться вам.

    Вот несколько замечаний по этому этапу работ.

    Подводка проводов может быть осуществлена как по воздуху – от столба к дому, так и под землей. Провод от столба электропередачи к дому не должен провисать больше, чем на 3.5 метра от земли. Он не должен касаться веток деревьев, деревянных частей дома, каких-либо других выступающих узлов. При расстоянии  больше … метров от столба до входного узла в дом, нужно установить дополнительную опору для проводов.

    Для входного кабеля используются провода с минимальным сечением 16мм2. Он может быть двужильным (при использовании напряжения 220В) и четырехжильным  (при напряжении 380В). Всем требованиям эксплуатации (безопасности, минимальным потерям и долговечности) соответствуют провода NYM,ВВГнг, ВВГ и ПУНП.

    Ввод проводов внутрь дома производится через отверстие, тщательно заизолированное негорючим материалом. Провода должны продеваться через защитный кожух, например, пластиковую или металлическую трубу.

    Правила наружного подключения дома

    Внутри дома провода входят в электросчетчик, который учитывает потребленную электроэнергию, а от счетчика  – к распределительному щитку.

    Подземный ввод кабеля в частный дом

    Такой способ считается самым надежным, поскольку кабель лежит в земле на безопасной глубине и не подвержен влиянию погодных и климатических условий. Однако подземный ввод более трудоемок, поскольку надо копать траншею глубиной не меньше 0,7 м от ЛЭП до дома. Если вы решили воспользоваться ВВГ либо АВВГ или их модификациями, лучше защитить кабель на всем пути под землей. Для этого используются стальные или пластиковые трубы. Не надо сваривать их между собой, чтобы соединить, — это долго и дорого. Лучше всего подобрать диаметры труб так, чтобы они входили друг в друга, а границу стыков замотать тканью и пропитать смолой или битумом.

    Подземный ввод кабеля в частный дом

    Глубина траншеи должна быть не меньше 0,7–0,8 м; труба, защищающая кабель, поднимается на столб на высоту 1,8–2 м. Монтаж подземного подвода начинается с крепления трубы на опору и на стену дома. Г-образно изогнутые трубы поднимаются на опору и стену дома на высоту не менее 1,8 м и уходят в землю на глубину пролегания кабеля, где изгибаются и идут под землей (обычно это расстояние не превышает 50 см). В идеале лучше всего, когда труба защищает кабель на всем пути его прокладки, но это необязательно. Если нет трубы достаточного размера, то можно ограничиться защитой входа кабеля в землю и на открытом воздухе. Это самый простой и дешевый способ проводки под землей. Надо сразу сказать, что не всякий кабель годится для прокладки в грунте без защиты. На эту роль лучше всего подойдет бронированный ВББШв.

    Ввод кабеля в частный дом через фундамент

    Кабель можно вводить в здание, не поднимая его на высоту 1,8 м на стену, а скрыто проложить его в стене прямо над фундаментом. В этом случае в стене бурится отверстие немного ниже уровня земли. В такое отверстие вмуровываются асбесто-цементные трубы, через которые кабель заходит в дом. Если проводов несколько, то таких труб тоже должно быть несколько. Глубина траншеи зависит от мощности подаваемой энергии. Когда эта величина меньше 20 кВт, то можно ограничиться глубиной в 70 см, 35–45 кВт — не менее 1 м. Глубина в 1 м также обязательна, если кабель проходит через дорогу любого типа. Если кабель проложен в пластиковых трубах, то можно ограничиться 50 см.

    Нельзя заводить кабель под фундамент! Только через него или над фундаментом.

    №4. Инверторные аккумуляторные батареи для дачи

    Аккумуляторные батареи могут использоваться для накопления энергии от различного рода генераторов, но порой используются и как самостоятельный источник энергии. Естественно, рассматривать этот вариант как способ постоянно питать участок электричеством не стоит, но вот в качестве резервного он пойдет. Если вдруг свет выключат, топливо для генератора закончится или долго не будет солнечных дней, то минимально необходимый набор электроприборов запитать можно будет.

    Инверторный аккумулятор подключают к общей электросистеме дома, он заряжается от сети центрального электроснабжения, а когда возникают перебои с электричеством, он сам отдает энергию.

    Параметры аккумуляторной батареи подбирают в зависимости от потребностей, принимая во внимание то, сколько энергии потребляют электроприборы в доме и на какой период возможно отключение электричества. Например, если необходима батарея, которая даст 3 кВт электроэнергии, а учитывая потери при преобразовании в инверторе (10%) это 3,3 кВт, при напряжении на выходе 12 В необходим будет аккумулятор 275 А*час или 2 по 150 А*ч

    При выборе аккумулятора учитывайте число циклов заряда/разряда (чем больше, тем лучше), отдавайте предпочтение моделям с максимальным сроком службы и лучше не используйте автомобильные аккумуляторы, вопреки тому, что по всем параметрам они, казалось бы, подходят – для их безопасной эксплуатации нужны специфические условия.

    Особенности ИБП для частного дома или коттеджа

    • Быстрый пуск в автоматическом режиме. В случае отключения основного источника электроснабжения резервный включается автоматически за сотые доли секунды. Не требуется осуществлять запуск оборудования вручную, исключается простой техники на время, пока потребуется прогрев двигателя электрогенератора.
    • Отсутствие шума. Не нужно решать проблему с местом установки оборудования, чтобы исключить значительный шум и вибрации. При работе ИБП на базе инвертора нет фонового шума от двигателя, отсутствуют вибрации на раму и, соответственно, фундамент. Установить источник бесперебойного питания для дома можно в подвале или комнате хозяйственного назначения.
    • Нет запаха от продуктов горения топлива. Инвертору не требуется топливо для работы, т.к. он преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи в переменный напряжением 230 В. Если его установить в доме, то не нужно дополнительно монтировать систему вытяжной вентиляции.
    • Надежность и долговечность. Поскольку в оборудовании отсутствуют механические детали, испытывающие значительные нагрузки (термические, механические), и срок службы аккумуляторных батарей достигает 10 лет, то общее время эксплуатации без технического обслуживания, замены деталей, ремонта составляет порядка 8-10 лет в зависимости от условий работы.

    Еще одна полезная особенность инверторных ИБП – возможность интеграции в единую систему резервного и автономного питания вместе с источниками возобновляемой энергии (ветряные генераторы, солнечные батареи и пр.), что особенно актуально для загородных участков, коттеджей вдали от города.

    Электрический потенциал атмосферы

    Разность потенциалов между поверхностью земли и ионосферой составляет около 300 000 Вольт. Напряженность электрического поля вблизи поверхности достигает 150 Вольт на метр (В/м) и снижается по экспоненте с увеличением высоты. На высоте 30 км величина напряженности составляет около 1 В/м. На уровне ионосферы напряженность поля стремится к нулю, из-за увеличения проводимости среды в результате ионизации под воздействием солнечного излучения.

    Многие из нас ощущали на себе эффект накопления атмосферного заряда. Например, в сухую ветреную погоду, выходя из автомобиля, можно почувствовать разряд статического напряжения. Дело в том, что электрический заряд накапливается на автомобиле благодаря шинам. Резиновые шины являются хорошим изолятором, который предотвращает стекание заряда на землю. При выходе из автомобиля накопленный заряд с кузова уходит в землю через наше тело в виде искры и лёгкого, но неприятного удара током.

    Заманчиво выглядит идея обуздания энергии молнии, но на этом пути масса технических сложностей. Огромная энергия, заключенная в молнии очень кратковременна и непостоянна. Нужно поймать разряд и направить энергию в какой-то накопитель. Поскольку место попадания молнии непредсказуемо а пиковая мощность очень велика, современная техника не обладает достаточными возможностями, чтобы справиться с этой задачей.

    Теоретически, если взять два листа металла площадью 1 м2 и разнести их на расстояние 500 м по вертикали относительно поверхности земли, то напряжение между ними составит около 80 В. Очевидно, что целесообразность и эффективность такой «электростанции» весьма сомнительна, учитывая масштаб необходимого сооружения для разнесения листов.

    Несмотря на то, что атмосфера Земли буквально пропитана электричеством, какого либо действенного способа извлечения и использования этой энергии на сегодняшний день не существует.

    Резервное электроснабжение: принцип работы

    Энергоснабжение частного дома может осуществляться несколькими способами. В первую очередь, это сетевая линия, подающая электричество, генерируемое городской станцией. Преимуществом данной системы является то, что ток, поставляемый от организации, имеет хорошие характеристики, большую мощность и устойчивые показатели. К тому же собственнику жилья нет необходимости следить за электрооборудованием, все обслуживание системы проводят электроэнергетики со специализированной организации.

    Также нередко применяется индивидуальное снабжение электроэнергией с применением альтернативных источников питания, таких как солнечные батареи или генераторы. Преимущества данной системы – это ее независимость от сетевой организации и бесперебойное снабжение током жилого помещения. Но для устройства подобной схемы понадобятся определенные знания и опыт, поэтому при планировании обеспечения дачи или частного дома электричеством именно от независимого источника стоит обратиться к квалифицированным специалистам.

    Не важно, какой вид энергоснабжения выбран, обязательно нужно предусмотреть резервное питание для частного дома. Эта система позволяет организовать данный тип коммуникации таким образом, что даже во время отключения основной линии электропередачи или возникновения аварийной ситуации вместо генератора включается аккумулятор, который на протяжении некоторого времени позволяет пользоваться электричеством для поддержания хотя бы минимального комфорта и работы основных бытовых приборов

    В каждой из систем предусмотрен свой тип АКБ, в зависимости от решаемой задачи.

    Принцип работы резервного питания весьма прост: он заключается в непрерывном накоплении тока в емкости аккумулятора при рабочей сети. То есть в системе имеется зарядное устройство, которое подключено к АКБ и общей линии. Во время отключения тока происходит обратная реакция, и накопленная энергия устремляется на потребителя, после возникновения подачи электричества все процессы возвращаются в исходный вариант.

    Инверторное отопление частного дома

    Инверторные системы отопления постепенно набирают популярность

    Основная система жизнеобеспечения в любом доме – это, несомненно, система отопления. Без нее трудно представить себе нормальную жизнь современного человека, тем более в условиях российского климата. Выбор системы отопления – важен как с точки зрения эффективности, так и с позиций экономии. Ведь чаще всего эта система эксплуатируется более 6 месяцев в году, а кое-где и круглогодично. Установка инверторного котла отопления – хорошая альтернатива другим источникам тепла. Электричество доступно в нашей стране практически везде (в отличие, например, от газа). И использование электронагревательных приборов зачастую очень актуально, несмотря на высокую стоимость электроэнергии. Поэтому последние разработки ученых направлены именно на модернизацию электрооборудования, с целью повышения его КПД и уменьшения стоимости произведенного тепла. Инверторное отопление имеет ряд характерных особенностей по сравнению с другими видами электрического отопления. Рассмотрим их подробнее.

    Устройство инверторного котла отопления

    Схема устройства инверторного котла отопления

    Котел производит нагрев теплоносителя путем преобразования энергии электромагнитного поля в тепло. Каждый котел имеет два контура: магнитный и теплообменный. Первый представляет собой катушку проводника на диэлектрике – намотанную на трубу медную проволоку. В магнитном контуре происходит генерирование электромагнитного поля. Это поле воздействует на стальной сердечник, который находится внутри теплообменного контура и нагревает непосредственно теплоноситель. Электрические инверторные котлы отопления довольно перспективный вид электрооборудования, которое используют как в промышленных масштабах, так и в быту.

    Плюсы и минусы электрического инверторного отопления

    Инверторами называют оборудование, преобразующее постоянный ток в переменный. Инверторные котлы функционируют по принципу электромагнитной индукции. В этом их основное отличие от ТЭНовых котлов. А отсюда вытекают и основные характеристики, и особенности. Как и любое оборудование, инверторное имеет свои функциональные особенности.

    Установка инверторного отопления своими руками

    Инверторный котел отопления

    Итак, вы решили установить в доме современное электрооборудование. В целях экономии часть работ вполне можно провести самостоятельно. После покупки инверторного котла, необходимого количества труб и радиаторов, можно приступать к монтажу системы отопления. Поскольку никто не застрахован от перебоев электроэнергии, то нужно позаботиться о возможности работы вашей системы в таком форс-мажорном режиме. Для этой цели служат инверторные батареи отопления, цена на которые достаточно высока, однако в долгосрочной перспективе их использование оказывается экономически оправданным.

    Отключение оборудования в случае прекращения подачи электроэнергии может пройти для хозяев незамеченным при наличии инверторных батарей отопления. В течение 10 млсек автоматика переведет оборудование на резервное энергоснабжение и отопление жилья продолжится. В случае же возобновления подачи электроэнергии в сеть, та же автоматика произведет обратную процедуру, и котел будет переведен в штатный режим работы. Особенно актуально это при необходимости поддерживать в доме постоянную температуру и отсутствии возможности следить за этим лично.

    Электрические инверторные батареи отопления могут приобретаться дополнительно к базовой комплектации. Их использование увеличит время функционирования системы в автономном режиме.

    Использование автономных источников питания

    В процессе эксплуатации, периодически может потребоваться перевод системы отопления на альтернативный источник питания. Перевод системы на работу от аккумулятора намного удобнее, чем использование генератора. Какого бы топлива не требовал генератор, необходимо будет организовать его доставку, хранение и заправку в генератор. В то время как перевод на питание от батарей (и обратно) произойдет без персонального участия человека. Кроме того, что этот способ более экологичен, он и более оправдан экономически, несмотря на значительные первоначальные вложения.

    Как получить разрешение на подключение

    Итак, с количеством фаз, разновидностью дополнительных источников питания и т. д. вы определились. Что же дальше? В каком порядке к ЛЭП подключается частный дом? Электроснабжение загородных зданий контролируется той сетевой поставляющей компанией, в зоне ответственности которой они находятся. К ее специалистам и нужно будет обратиться, собрав необходимый пакет документов. Их перечень следует узнать заранее.

    После получения документов сетевая компания подготовит техусловия на электроснабжение частного дома. Скорее всего, их придется согласовать с различными смежными организациями. Далее заключается договор. После того как сеть будет смонтирована, на место приезжает представитель сетевой организации и выполняет ее проверку на соответствие требованиям, изложенным в техусловиях. Осмотр производится при участии всех заинтересованных сторон. Далее Ростехнадзором выдается разрешение на эксплуатацию сети.

    Мой Автономный Дом | Permaculture magazine

    Многие из вас не помнят первый нефтяной кризис в Великобритании, который поднял цены на уголь, что привело к тому, что горняки стали править, что, в свою очередь, привело к повсеместным отключениям электроэнергии. Мои седые волосы — свидетельство того факта, что я был свидетелем 1970-х годов, и у меня есть воспоминания о попытках учиться при свечах, в то время как народ ушел на трехдневную неделю, чтобы попытаться сэкономить топливо. Такие воспоминания во многом лежат в основе моего подхода к тому, как я сейчас обслуживаю наш дом.

    Именно в эти темные экономические дни я начал работать. Часть моей первой зарплаты в 1976 году ушла на копию книги Бренды и Роберта Вейл Автономный дом . Они определили автономный дом как: «Дом, работающий независимо от каких-либо входов, кроме входов в его непосредственное окружение».

    В чистом виде такой дом не будет связан с какими-либо магистралями: электричеством, газом, водой или канализацией. Он будет полностью полагаться на солнце, ветер и дождь, чтобы удовлетворить все потребности жителей.Я нашел их видение самодостаточной архитектуры источником вдохновения, и большую часть своей юности я мечтал построить свой собственный автономный семейный дом.

    Наконец-то мы начали строительство нашего дома около 20 лет назад, и я постарался применить все свои знания в области экологичного дизайна. Дом представляет собой вытянутый прямоугольник с длинными стенами и крышей, выходящими на юг. Все окна выходят на юг, что позволяет использовать пассивное солнечное излучение.

    Совсем недавно мы провели дополнительные работы, в том числе: добавили внешнюю изоляцию, установили солнечные тепловые панели для горячего водоснабжения и установили камин в гостиной.

    Последние 37 лет оказались долгим и извилистым путем, но 24 сентября 2015 г., 9:16 августа 2013 г. моя юношеская мечта наконец стала реальностью, когда компания ENRG Installations Ltd, основанная моим другом Норманом Фиппсом, установила фотоэлектрические панели на крыше нашего дома. дом и включил их!

    Технические характеристики

    Система состоит из трех основных компонентов. Основным элементом является массив фотоэлектрических (PV) панелей на крыше. Панели Clearline PV30 / 500 производятся в Кембридже компанией Viridian Solar.Каждая панель имеет размер 3000 x 1173 мм и использует монокристаллические силиконовые ячейки для генерации постоянного электрического тока при солнечном свете. Это обеспечивает пиковую мощность 485 Вт, а наш набор из семи устройств обещает в общей сложности 3395 Вт.

    Вся система управляется маршрутизатором Nedap Power Router, расположенным в подвале. Этот сложный комплект, произведенный в Голландии, управляет и оптимизирует выработку электроэнергии в доме.

    В приоритетном порядке система Nedap подает ток на блок из двенадцати 2-вольтовых свинцово-кислотных батарей глубокого цикла.Они подключены последовательно, обеспечивая общую мощность (C20) 560 А / ч при 24 В. Система тщательно следит за их производительностью, чтобы поддерживать долгосрочную эффективность.

    Блок Nedap имеет два встроенных реле управления, которые можно запрограммировать для подачи питания и освещения в дом после полной зарядки аккумуляторов. Он включает в себя инвертор, который изменяет ток панели и батареи с постоянного на переменный, который может использоваться стандартными приборами. В качестве окончательной настройки система может экспортировать избыточную энергию в сеть или перейти в режим ожидания.Мы решили не продавать излишки. Экспортные пошлины (по которым вы продаете) ниже импортных (по которым вы покупаете), поэтому для меня имеет смысл вообще не покупать их.

    Общая стоимость системы составила 12 000 фунтов стерлингов. Судя по счетам за электроэнергию за прошлый год, это займет около 18 лет. Однако при ежегодном повышении цен, скажем, на 10%, окупаемость составит всего 10 лет.

    Автономные преимущества

    Концепция автономии в производстве электроэнергии имеет несколько привлекательных сторон.Во-первых, и, возможно, наиболее очевидно, с новой установкой мы можем получать бесплатную электроэнергию от солнца для дома, используя солнечную батарею днем ​​и батарею ночью. То, что цены на энергоносители продолжают расти, почти аксиома, и я надеюсь, что эти инвестиции защитят нас от любого будущего роста цен.

    Во-вторых, многие из вас знают концепцию приближающегося «идеального шторма», который может возникнуть в результате комбинированного воздействия изменения климата и пика нефти.В средствах массовой информации много говорится об энергетической безопасности и отключениях электроэнергии, и на личном уровне установка фотоэлектрической системы гарантирует, что мы не останемся сидеть в темноте. Я также считаю, что повсеместная установка такого децентрализованного производства электроэнергии станет жизненно важным шагом на пути к укреплению национальной и местной устойчивости к неизбежным изменениям, которые произойдут в будущем.

    Наконец, и, с моей точки зрения, это, пожалуй, самое важное, это вложение означает, что мы сами отвечаем за энергоснабжение.Это дает нам свободу от централизованной инженерной сети электростанций и линий электропередачи, которую контролирует ныне печально известный 1%.

    В этом современном мире все работает на электричестве, а в Великобритании мы полностью зависим от поставок, производимых всего 18 энергетическими компаниями. Такая централизованная система лишает людей их независимости.

    Если мы хотим восстановить контроль над своей жизнью, нам нужно противостоять этой пагубной зависимости. Нам нужно стать независимыми.

    Французский фермер, защитник окружающей среды и философ Пьер Рахби поэтически вспоминает об этом в своей книге Vers la Sobriété Heureuse :

    «Отныне самым важным и прекрасным действием, которое человечество должно будет совершить, будет удовлетворение своих жизненных потребностей самым простым и здоровым способом.Возделывание собственного сада или осуществление любой творческой деятельности по достижению самодостаточности будет считаться политическим актом, актом законного сопротивления зависимости или порабощения человека ».

    Широкое массовое движение к автономии в домашнем масштабе могло бы развиться в более широкое видение децентрализованного общества, в котором каждая семья генерирует и контролирует все аспекты своего отопления, электроэнергии и освещения … будущего, в котором каждый человек несет ответственность за свое. собственные решения о жизни.

    После почти 40 лет упорных усилий я наконец сделал шаг к автономии. Теперь как домашнее хозяйство мы производим собственное электричество. Мы больше не зависим от электросети и, возможно, сделали первый шаг к свободе.

    Дин Бьюкенен — ​​архитектор из Лондона. После получения степени магистра в области перспективных экологических и энергетических исследований в Центре альтернативных технологий (CAT) он активно продвигал экологические проблемы в своих трудах и выступлениях.

    Дополнительные ресурсы

    Часы: Обмен навыками: изготовление солнечных фотоэлектрических панелей вручную в развивающихся странах

    Часы: Как хранить солнечную электроэнергию от внесетевых панелей

    Прочтите: дешевые и потенциально бесплатные дома для строительства и бесплатного управления

    Читайте: Изготовление солнечных панелей своими руками для автономного дома

    Читайте: Солнечная энергия все еще стоит того?

    Преобразование в экологически чистый дом: полный справочник всего за 7 фунтов стерлингов.99 на нашем сайте Green Shopping

    Пожалуйста, помогите нам и дальше бесплатно публиковать вдохновляющие, практичные и новейшие функции в Интернете по ПОДПИСКА на Permaculture — загрузите БЕСПЛАТНЫЙ образец выпуска и попробуйте перед покупкой. Также доступна цифровая подписка (всего за 10 фунтов стерлингов) и устройства Apple и Android.

    Power Vanlife по бюджету: DIY Electrical Guide

    Электроэнергия необходима для жизни в фургоне. Если вы переделываете свой собственный автофургон и не являетесь электриком, установка электрической системы может показаться сложной задачей.Но с небольшим образованием, подходящими инструментами и большим терпением можно сделать это самостоятельно.

    Solar — самый популярный способ питания #vanlife, и он будет центральным в этом руководстве. Мы разберем компоненты, необходимые для полной электрической системы, и расскажем, как их установить.

    Примечание редактора: Мы рекомендуем проконсультироваться с лицензированным электриком перед выполнением любых электромонтажных работ.

    КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ

    СОЛНЕЧНЫЕ ПАНЕЛИ

    Что мы использовали: Две моно солнечные панели Renogy 100 Вт, 12 В

    Назначение: Ваши солнечные панели поглощают солнечный свет, преобразуют его в электричество и передают в вашу электрическую систему.

    Солнечные панели на фургоне.

    КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДА

    Что мы использовали: 30A PWM Wanderer Li Charge Controller

    Назначение: Контроллер заряда солнечной батареи разработан для увеличения срока службы батареи и повышения производительности системы. Renogy Wanderer-Li использует зарядку с широтно-импульсной модуляцией (PWM), которая считается наиболее эффективным средством зарядки аккумулятора с постоянным напряжением. Короче говоря, он регулирует ток от солнечной батареи в соответствии с состоянием батареи и потребностями в подзарядке.

    Примечание редактора: Мы установили стартовый комплект для солнечных батарей Renogy мощностью 200 Вт, 12 вольт, который включает в себя перечисленные выше панели и контроллер заряда, а также все необходимое монтажное и монтажное оборудование.

    БАТАРЕЯ ДЛЯ ДОМА

    Что мы использовали: Renogy Deep Cycle AGM 12V 200AH

    Назначение: Ваша батарея накапливает электричество, вырабатываемое солнечной системой. Если вы живете в автофургоне, вам нужно хранить электроэнергию при 12 В постоянного тока (постоянный ток), которая будет эффективно питать все, что работает от постоянного тока, например фонари, вытяжной вентилятор, холодильники и розетки USB.

    ИНВЕРТОР

    Что мы использовали : Xantrex PROwatt SW 1000-ваттный инвертор

    Назначение : инвертор необходим для питания устройств 110 В переменного тока (переменного тока), таких как ноутбуки и другая электроника, для которых требуется трехконтактная настенная розетка.

    НА ЧТО ДЕЛАТЬ ПРИ ВЫБОРЕ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ

    ЖЕСТКИЙ VS. ГИБКИЙ

    Жесткие панели: Жесткие солнечные панели оснащены элементами, установленными под закаленным стеклом. Они более прочные и менее дорогие на ватт по сравнению с гибкими панелями.Они также разработаны для суровых погодных условий и легче целятся на солнце.

    Гибкие панели: Гибкие солнечные панели состоят из плоских формованных элементов со слоем защитного пластика. Они легче, проще в установке, изгибаются до 30 градусов и, как правило, имеют более низкий профиль. Но они склонны к царапинам и имеют меньший срок службы, чем жесткие панели.

    Что использовали: Жесткие панели

    ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ VS. МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЙ VS. АМОРФУС

    Поликристаллический: Дешевле и больше на ватт

    Монокристаллический: Более эффективный и компактный, более дорогой

    Аморфный: Не рекомендуется для проживания в доме на колесах / автофургоне.Они менее эффективны, тяжелее и дороже в расчете на ватт.

    Что использовали: Монокристаллические панели

    ПРОВОДКА СЕРИИ VS. ПАРАЛЛЕЛЬ

    Серия : Последовательное подключение солнечных панелей означает подключение положительного (+) к отрицательному (-) зарядам для увеличения напряжения при сохранении силы тока. Преимущества этого в том, что это дешевле и проще разводить и не требует предохранителей.

    Параллельный: Большинство контроллеров заряда ШИМ требуют параллельного подключения.Параллельная разводка лучше в определенных условиях затемнения, когда одна панель затемнена, а другая нет. Параллельная проводка позволяет получать полное напряжение от солнца с одной панели. Для параллельной проводки требуются предохранители большего размера и более дорогая проводка.

    Что мы использовали: Параллельная проводка

    Компоненты солнечной системы Renology

    НА ЧТО ДЕЛАТЬ ПРИ ВЫБОРЕ АККУМУЛЯТОРА

    СВИНЦОВАЯ КИСЛОТА ВЛИЯНИЕ ГЛУБОКИЙ ЦИКЛ AGM VS. ЛИТИЙ ИОН

    Свинцово-кислотные аккумуляторные батареи : Эти батареи являются наиболее экономичными и оснащены самой старой технологией.Однако они требуют большего ухода и вентиляции, чем другие варианты.

    AGM с глубоким циклом: Идеальный выбор для большинства фургонов. Аккумуляторы AGM можно часто разряжать и заряжать. Они хорошо держат заряд и требуют меньшего обслуживания, но имеют более короткий срок службы, чем варианты FLA или литиевые.

    Литий-ионный (LiFePO4): Эти батареи можно разряжать и хранить пустыми без длительного повреждения. К недостаткам можно отнести высокую цену и невозможность взимать плату ниже нуля.

    Что мы используем: d AGM аккумулятор глубокого разряда

    Совет № 1: Подберите мощность солнечной панели в соответствии с емкостью аккумулятора. Например, мы соединили нашу солнечную батарею на 200 Вт с батареей на 200 Ач.

    Совет № 2: Никогда не разряжайте аккумулятор полностью. Если ваша батарея опустится ниже 50 процентов, вы рискуете сократить срок ее службы и повредить ее. Итак, если ваше энергопотребление составляет около 100 Ач в день, вам понадобится батарея емкостью не менее 200 Ач.

    ПРОЕКТИРОВАНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

    Самым важным при установке электрической системы является ее предварительное построение. Каждая схема будет варьироваться в зависимости от индивидуальных потребностей, но все они должны содержать некоторые универсальные элементы, включая предохранители, переключатели и точки заземления.

    Необходимые дополнительные электрические компоненты: Кабель морской батареи, многожильный провод 18AWG, провод 14AWG морского класса, кольцевые клеммы, разъединители, скрученные соединители, комплект для сращивания кабеля, выключатели, держатель предохранителя, предохранители

    Необходимые инструменты: Многофункциональный инструмент для электромонтера, отвертка с трещоткой Клейна, изолента, аккумуляторная дрель

    НА ЧТО ДЕЛАТЬ ПРИ РАЗРАБОТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

    Заземление и переключатели : «Заземление» в электрической системе фургона означает подключение к шасси транспортного средства.Как правило, убедитесь, что вы заземлили аккумулятор и инвертор (если он используется). Вы также захотите включить переключатели между основными электрическими компонентами, чтобы вы могли легко отключить питание от различных источников в чрезвычайной ситуации. Мы установили выключатели для нашего основного источника питания, солнечных панелей и инвертора.

    Схема электрических соединений

    Предохранители и коробки предохранителей : Предохранители — эффективные меры безопасности в любой электрической системе. Предохранители предназначены для перегорания и разрыва электрической цепи при протекании слишком большого тока.Мы рекомендуем подключить все провода к автомобильному блоку предохранителей с помощью плоских предохранителей. Маркировка каждого компонента на блоке предохранителей поможет упорядочить вещи, особенно если вы собираетесь добавить в свою электрическую систему в будущем.

    Совет для профессионалов: Проверьте в руководствах к инвертору, контроллеру заряда и аккумуляторам рекомендуемые производителем размеры предохранителей.

    Необходимые навыки: Резка и опрессовка проводов. Мультитул электрика используется для обжима соединяющих их проводов.Мы рекомендуем использовать термоусадочные обжимные соединители из-за накопления влаги в фургонах. Обжимные термоусадочные соединители (в отличие от вариантов из ПВХ или нейлона) обеспечивают постоянное водонепроницаемое соединение.

    УСТАНОВКА ВАШЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ

    Шаг 1. Установите и подключите солнечные панели

    Pro совет: Не подключайте солнечные панели к контроллеру заряда, пока не подключите аккумулятор.

    При параллельном подключении все положительные провода соединяются вместе, а все отрицательные провода — вместе.Вам нужно будет пропустить провод внутрь фургона, для чего потребуется вырезать отверстие, чтобы провода могли пройти через крышу. Обязательно нанесите грунтовку, краску и прозрачный слой на просверленные отверстия, чтобы предотвратить коррозию. Чтобы кабели не натирали крышу, мы использовали защитную ленту, чтобы прикрепить их к нижней части солнечных панелей.

    Мы заранее определили расположение наших панелей и использовали ленту 3M VHB на кронштейнах, чтобы приклеить их к крыше. В качестве альтернативы вы можете просверлить отверстия в крыше, но это намного труднее и ненужнее.Закройте все кронштейны и кабельные вводы герметиком Dicor для предотвращения попадания воды.

    Шаг 2: Установите контроллер заряда

    Вы можете установить контроллер заряда в салоне вашего фургона, желательно в специально отведенном «электрическом шкафу». Убедитесь, что он легко доступен.

    Совет для профессионалов: Оставьте несколько дюймов вокруг контроллера заряда для вентиляции.

    Шаг 3. Подключите контроллер заряда к аккумулятору

    Проложите провод от положительной клеммы аккумулятора на контроллере заряда к одной стороне главного выключателя.Это позволяет при необходимости убить соединение с аккумулятором. С другой стороны переключателя подключите провод к встроенному держателю предохранителя. Предохранитель должен соответствовать текущему номиналу контроллера заряда. Чтобы замкнуть цепь, протяните провод от другой стороны держателя предохранителя к положительному выводу на батарее. Затем подключите отрицательный провод от полюса аккумулятора к его эквиваленту на контроллере заряда.

    Pro совет: Не отсоединяйте аккумулятор, когда солнечные панели подключены к контроллеру заряда.Всегда отключайте солнечные панели ПЕРВЫМ, когда вам нужно отключить электричество.

    Шаг 4. Подключите солнечные панели к контроллеру заряда

    Убедитесь, что положительный провод подключен к положительному, а отрицательный — к отрицательному.

    Шаг 5: Подключите клеммы нагрузки к контроллеру заряда

    Проложите провод от положительной клеммы на контроллере заряда к блоку плавких предохранителей, а затем проведите провод от отрицательной клеммы контроллера заряда к шине или к отрицательному соединению на блоке предохранителей, если таковой имеется.

    Шаг 6: Подключите осветительные приборы, выключатели и вентиляторы

    Ранее мы подключили вентилятор и фары к вспомогательной батарее, которая находится под сиденьем водителя. Мы использовали провод калибра 18AWG для фонарей и провод калибра 14AWG для вентилятора. Эта подготовка сэкономила нам время, поскольку теперь все, что нам нужно было сделать, это соединить все вместе, чтобы работать от домашней батареи. Мы интегрировали диммер с возможностью управления отдельными наборами светодиодных фонарей, один спереди, а другой сзади.

    Шаг 7: Подключите инвертор к батарее

    Если вы интегрируете инвертор в свою электрическую систему, именно здесь вы должны подключить его к домашней батарее. Мы рекомендуем установить его в вашем электрическом шкафу — в идеале — над землей. Мы встроили переключатель включения / выключения между аккумулятором и инвертором, чтобы отключить питание в случае аварии.

    Pro совет: Используйте удлинитель с сетевым фильтром для тяжелых условий эксплуатации, если вам нужно большее количество трехконтактных розеток, включенных в инвертор, в нашем случае два.

    ДРУГИЕ СООБРАЖЕНИЯ

    Зарядное устройство B2B или интеллектуальный изолятор аккумулятора : Хотя мы еще не установили этот компонент, мы планируем его установить. Зарядное устройство B2B позволяет заряжать вашу систему от генератора переменного тока, который вырабатывает много энергии во время вождения. Изолятор аккумулятора соединяет аккумулятор для досуга с существующей системой автомобиля (по сути, выполняет ту же функцию), но делает это менее эффективно, чем зарядное устройство B2B, поскольку не обеспечивает полной многоступенчатой ​​зарядки.Все качественные зарядные устройства B2B гарантируют, что ваш стартерный аккумулятор не разряжается быстрее, чем его заряжает генератор. Мы планируем установить батарею Sterling Pro Batt Ultra в зарядное устройство.

    Расчет электрической системы : расчет необходимой мощности зависит от того, какие компоненты вы планируете установить. Нам нужно запитать вентилятор, светодиодные лампы, инвертор и, наконец, холодильник. Другие компоненты, которым может потребоваться электроэнергия, включают обогреватели, вентиляторы для унитазов и водяные насосы.Ознакомьтесь с этим полезным ресурсом для расчета ваших потребностей в электроэнергии. Кроме того, эта таблица расчета электроэнергии полезна, если вы знаете количество ватт, потребляемых каждым компонентом, и можете оценить, сколько часов в день вы планируете использовать их.

    Аманда Эллис 3 апреля 2019 г.

    Солнечная энергия — удобный и надежный источник электричества в дороге.Вот обзор того, как установить комплект для солнечных батарей на автофургоне.

    Energy автономный электронный скин | npj Flexible Electronics

  • 1.

    Гарсия Нуньес, К., Наварадж, В. Т., Полат, Э. О. и Дахия, Р. Энергонезависимая, гибкая и прозрачная тактильная кожа. Adv. Функц. Матер. 27 , 1606287 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 2.

    Tee, B.C., Wang, C., Allen, R. & Bao, Z. Электрически и механически самовосстанавливающийся композит с чувствительностью к давлению и сгибанию для электронных кожных аппликаций. Нац. Нанотех. 7 , 825–832 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 3.

    Бауэр, С. Гибкая электроника: сложная кожа. Нац. Матер. 12 , 871–872 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 4.

    Wang, C. et al. Интерактивный электронный скин для мгновенной визуализации давления. Нац. Матер. 12 , 899–904 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 5.

    Йогесваран Н. и др. Новые материалы и достижения в создании электронной оболочки для интерактивных роботов. Adv. Робот. 29 , 1359–1373 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 6.

    Бенайт, С. Дж., Ван, К., Ток, Дж. Б. и Бао, З. Растягиваемые и самовосстанавливающиеся полимеры и устройства для электронной кожи. Прог. Polym. Sci. 38 , 1961–1977 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 7.

    Takei, K. et al. Схема на основе нанопроволоки с активной матрицей для низковольтной искусственной кожи макромасштабного уровня. Нац. Матер. 9 , 821–826 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 8.

    Navaraj, W. T. et al. Нейронный элемент на основе Nanowire FET для тактильной чувствительной кожи робота. Фронт. Neurosci. 11 , 1–20 (2017).

    Google Scholar

  • 9.

    Dang, W. Растягиваемая беспроводная система для мониторинга pH пота. Биосенс. Биоэлектрон. 107 , 192–202 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 10.

    Данг, В., Винчигерра, В., Лоренцелли, Л. и Дахия, Р. Печатные растягиваемые межсоединения. Flex. Распечатать. Электрон. 2 , 013003 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 11.

    Гупта С., Наварадж В. Т., Лоренцелли Л. и Дахия Р. Ультратонкие микросхемы для высокопроизводительной гибкой электроники. NPJ Flex. Электрон. 2 , 1–17 (2018).

    Артикул Google Scholar

  • 12.

    Kim, J. et al. Носимые интеллектуальные сенсорные системы, встроенные в мягкие контактные линзы для беспроводной диагностики глаза. Нац. Commun. 8 , 14997 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 13.

    Manjakkal, L., Sakthivel, B., Gopalakrishnan, N. & Dahiya, R. Печатные гибкие электрохимические датчики pH на основе наностержней CuO. Сенсорный привод B-Chem. 263 , 50–58 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 14.

    Гарсиа Нуньес, К., Лю, Ф., Сюй, С. и Дахия, Р. Методы интеграции для электроники большой площади на основе микро / наноструктур , Cambridge Elements (Cambridge University Press, Кембридж, 2018).

  • 15.

    Wang, T. et al. Гибкие прозрачные электронные датчики газа. Малый 12 , 3748–3756 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 16.

    Гуо, Х.и другие. Прозрачные, гибкие и растяжимые датчики влажности на основе WS 2 для электронной кожи. Наноразмер 9 , 6246–6253 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 17.

    Наварадж, В. Т., Гупта, С., Лоренцелли, Л. и Дахия, Р. Перенос ультратонких кремниевых чипов в масштабе пластин на гибкие подложки для высокопроизводительных изгибаемых систем. Adv. Электрон. Матер. 4 , 1700277 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 18.

    Секитани Т., Зшишанг У., Клаук Х. и Сомея Т. Гибкие органические транзисторы и схемы с исключительной стабильностью на изгиб. Нац. Матер. 9 , 1015 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 19.

    Kaltenbrunner, M. et al. Сверхлегкая конструкция для незаметной пластиковой электроники. Природа 499 , 458 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 20.

    Viventi, J. et al. Гибкий. складной. активно мультиплексируется. матрица электродов высокой плотности для картирования активности мозга in vivo. Нац. Neurosci. 14 , 1599 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 21.

    Xu, S. et al. Мягкие микрофлюидные сборки датчиков, схем и радиоприемников для кожи. Наука 344 , 70–74 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 22.

    Imani, S. et al. Носимая химико-электрофизиологическая гибридная биосенсорная система для мониторинга здоровья и физической формы в реальном времени. Нац. Commun. 7 , 11650 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 23.

    Takei, K., Honda, W., Harada, S., Ари, Т. и Акита, С. К гибким и носимым интерактивным устройствам для мониторинга здоровья человека. Adv. Здоровьеc. Матер. 4 , 487–500 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 24.

    Пател С., Парк Х., Бонато П., Чан Л. и Роджерс М. Обзор носимых датчиков и систем, применяемых в реабилитации. J. Neuroeng. Rehabil. 9 , 21 (2012).

    Артикул Google Scholar

  • 25.

    Fan, F. R. et al. Прозрачные трибоэлектрические наногенераторы и датчики давления с автономным питанием на основе пластиковых пленок с микрорельефом. Нано. Lett. 12 , 3109–3114 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 26.

    Арманд, М. и Тараскон, Дж. М. Создание лучших батарей. Природа 451 , 652 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 27.

    Ван, З. Л. и Ву, В. Сбор энергии с помощью нанотехнологий для микро- и наносистем с автономным питанием. Angew. Chem. Int. Эд. 51 , 11700–11721 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 28.

    Липоми, Д. Дж., Ти, Б. К. К., Фогеричиан, М. и Бао, З. Растягиваемые органические солнечные элементы. Adv. Матер. 23 , 1771–1775 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 29.

    Липоми, Д. Дж. И Бао, З. Растягивается. эластичные материалы и устройства для преобразования солнечной энергии. Энерг. Environ. Sci. 4 , 3314–3328 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 30.

    Huang, L. et al. Бумажные электроды, покрытые частично расслоенным графитом и полипирролом для высокоэффективных гибких суперконденсаторов. Полимеры 10 , 135 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 31.

    Han, S. et al. Без батареи. беспроводные датчики для отображения давления и температуры всего тела. Sci. Пер. Med. 10 , 4950 (2018).

    Артикул Google Scholar

  • 32.

    Ringeisen, B.R. et al. Высокая удельная мощность от миниатюрного микробного топливного элемента с использованием Shewanella oneidensis DSP10. Environ. Sci. Technol. 40 , 2629–2634 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 33.

    Того, М., Такамура, А., Асаи, Т., Кадзи, Х. и Нишизава, М. Микрожидкостный биотопливный элемент на основе ферментов, использующий опосредованное витамином К3 окисление глюкозы. Электрохим. Acta 52 , 4669–4674 (2007).

    CAS Статья Google Scholar

  • 34.

    Falk, M. et al. Биотопливный элемент как источник энергии для электронных контактных линз. Биосенс. Биоэлектрон. 37 , 38–45 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 35.

    Kaltenbrunner, M. et al. Гибкие перовскитные солнечные элементы с высокой удельной мощностью и контактами из оксида хрома и металла для повышения стабильности в воздухе. Нац. Матер. 14 , 1032 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 36.

    Khan, S., Dahiya, R. S. & Lorenzelli, L. In Proc. 44-я European Solid State Dev. Res. Конф. (ESSDERC) 86–89 (IEEE, Венеция, 2014 г.).

  • 37.

    Fan, F. R., Tian, ​​Z. Q. & Wang, Z. L. Гибкий трибоэлектрический генератор. Nano Energy 1 , 328–334 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 38.

    Manjakkal, L., García Núñez, C., Dang, W. & Dahiya, R. Гибкий самозарядный суперконденсатор на основе электродов из графен-Ag-3D пены графена. Nano Energy 51 , 604–612 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 39.

    Someya, T. et al. Большая площадь. гибкая матрица датчика давления с органическими полевыми транзисторами для искусственной кожи. Proc. Natl Acad. Sci. США 101 , 9966–9970 (2004).

    CAS Статья Google Scholar

  • 40.

    Hakim, M. M. A. et al. Недорогие кремниевые нанодатчики массового производства для обнаружения молекул в газовой фазе. SF J. Nanochem. Nanotechnol. 1 , 1006 (2018).

    Google Scholar

  • 41.

    Суарес, Ф., Нозариасбмарц, А., Вашаи, Д. и Озтюрк, М. С. Разработка термоэлектрических генераторов для носимой электроники с автономным питанием. Энерг. Environ. Sci. 9 , 2099–2113 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 42.

    Ho, D. H. et al. Растягиваемая и мультимодальная полностью графеновая электронная кожа. Adv.Матер. 28 , 2601–2608 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 43.

    Бандодкар, А. Дж. И Ван, Дж. Неинвазивные носимые электрохимические датчики: обзор. Trends Biotechnol. 32 , 363–371 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 44.

    Bai, P. et al. Интегрированный многослойный трибоэлектрический наногенератор для сбора биомеханической энергии от движений человека. САУ Нано 7 , 3713–3719 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 45.

    Yang, Y. et al. Трибоэлектрический наногенератор для сбора энергии ветра и в качестве автономной системы датчиков вектора ветра. ACS Nano 7 , 9461–9468 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 46.

    Ван З. Л. Трибоэлектрические наногенераторы как новая энергетическая технология для автономных систем и как активные механические и химические датчики. ACS Nano 7 , 9533–9557 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 47.

    Мин, Г., Маньяккал, Л., Малвихилл, Д. М. и Дахия, Р. Повышение производительности трибоэлектрического наногенератора за счет оптимизированной низкой диэлектрической проницаемости. В Proc. IEEE Sens. Conf. (IEEE, Дели, 2018).

  • 48.

    Shi, M. et al. Автономный аналог умной кожи. АСУ Нано 10 , 4083–4091 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 49.

    Дахия, Р. Валле, М. Роботизированное тактильное зондирование (Springer Publishing, New York, 2013).

  • 50.

    Дахия Р., Метта Г., Валле М. и Сандини Г. Тактильное восприятие — от человека к гуманоиду. IEEE Trans. Робот. 26 , 1–20 (2010).

    Артикул Google Scholar

  • 51.

    Дахия Р., Миттендорфер П., Валле М., Ченг Г. и Лумельски В. Дж. Направления эффективного использования тактильной кожи: обзор. Иэээ. Sens. J. 13 , 4121–4138 (2013).

    Артикул Google Scholar

  • 52.

    Дахия, Р., Наварадж, В. Т., Хан, С. и Полат, Е. О. Развитие электронной кожи с осязанием. Info Disp. 31 , 6–10 (2015).

    Google Scholar

  • 53.

    Schmitz, A. et al. Методы и технологии реализации тактильных датчиков крупногабаритных роботов. IEEE Trans. Робот. 27 , 389–400 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 54.

    Леонов В. и Вуллерс Р. Дж. М. Носимая электроника с автономным питанием за счет использования тепла человеческого тела: современное состояние и перспективы. J. Renew. Поддерживать. Ener. 1 , 062701 (2009).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 55.

    Ян Р., Цинь Ю., Ли, К., Чжу, Г. и Ван, З. Л. Преобразование биомеханической энергии в электричество с помощью наногенератора, управляемого движением мышц. Нано. Lett. 9 , 1201–1205 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • 56.

    Li, C. et al. Носимые энергосберегающие ленты для синхронного сбора и хранения энергии. Нац. Commun. 7 , 13319 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 57.

    Hammock, M. L., Chortos, A., Tee, B. C. K., Tok, J. B. H., Bao, Z. Статья в честь 25-летия: эволюция электронной оболочки ( e -skin): краткая история, соображения по дизайну и недавний прогресс. Adv. Матер. 25 , 5997–6038 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 58.

    Чортос, А., Лю, Дж. И Бао, З. Создание протезов электронной кожи. Нац. Матер. 15 , 937 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 59.

    Fraunhofer, I. Отчет о фотоэлектрической энергии (Fraunhofer ISE, Freiburg, 2016).

  • 60.

    Итикава, Ю., Йошида, Т., Хама, Т., Сакаи, Х. и Харашима, К. Технология производства гибких солнечных элементов на основе аморфного кремния. Sol. Energy Mater. Sol. Ячейки 66 , 107–115 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • 61.

    Kaltenbrunner, M. et al. Ультратонкие и легкие органические солнечные элементы с высокой гибкостью. Нац. Commu. 3 , 770 (2012).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 62.

    Gu, X. et al. Полимерные солнечные элементы большой площади с рулонной печатью с эффективностью 5% на основе смеси сопряженных полимеров с низкой степенью кристалличности. Adv. Energy Mater. 7 , 1602742 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 63.

    Günes, S., Neugebauer, H. & Sariciftci, N. S. Органические солнечные элементы на основе сопряженных полимеров. Chem. Ред. 107 , 1324–1338 (2007).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 64.

    Шуберт М. Б. и Вернер Дж. Х. Гибкие солнечные элементы для одежды. Mater. Сегодня 9 , 42–50 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 65.

    Hu, X. et al. Носимый крупномасштабный перовскитовый источник солнечной энергии через наноячеистый каркас. Adv. Матер. 29 , 1703236 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 66.

    Грин, М. А., Эмери, К., Хисикава, Ю., Варта, В. и Данлоп, Е. Д. Таблицы эффективности солнечных элементов (версия 45). Прог. Фотовольт. Res. Прил. 23 , 1–9 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 67.

    Kayes, B.M. et al. Эффективность преобразования 27,6%, новый рекорд для однопереходных солнечных элементов при 1 солнечном освещении. В Proc. 37-й IEEE Photovolt. Спец. Конф. (PVSC) 000004-000008 (IEEE, Сиэтл, 2011 г.).

  • 68.

    Яблонович, Э., Гмиттер, Т., Харбисон, Дж. И Бхат, Р. Чрезвычайная селективность при отрыве эпитаксиальных пленок GaAs. заявл. Phys. Lett. 51 , 2222–2224 (1987).

    CAS Статья Google Scholar

  • 69.

    Ореган, Б. и Гретцель, М. А по низким ценам. высокоэффективный солнечный элемент на основе сенсибилизированных красителем коллоидных пленок TiO 2 . Nature 353 , 737 (1991).

    CAS Статья Google Scholar

  • 70.

    Робертсон, Н. Оптимизация красителей для сенсибилизированных красителями солнечных элементов. Angew. Chem. Int. Эд. 45 , 2338–2345 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 71.

    Yu, J., Fan, J. & Lv, K. Anatase TiO 2 Нанолисты с открытыми гранями (001): улучшенная эффективность фотоэлектрического преобразования в сенсибилизированных красителями солнечных элементах. Наноразмер 2 , 2144–2149 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 72.

    Xie, Y. et al. Сенсибилизация порфирином для фотоэлектрической эффективности 11,5%: рекорд для нерутениевых солнечных элементов на основе йодного электролита. J. Am. Chem. Soc. 137 , 14055–14058 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 73.

    Yella, A. et al. Сенсибилизированные порфирином солнечные элементы с окислительно-восстановительным электролитом на основе кобальта (II / III) превышают эффективность 12%. Наука 334 , 629–634 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 74.

    Сайто, М.& Фуджихара, С. Генерация большого фототока в солнечных элементах ZnO, сенсибилизированных красителем. Энерг. Environ. Sci. 1 , 280–283 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 75.

    Li, L., Zhai, T., Bando, Y. & Golberg, D. Недавний прогресс одномерных ZnO наноструктурированных солнечных элементов. Nano Energy 1 , 91–106 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 76.

    Lu, J. et al. Хорошо выровненные массивы наностержней TiO 2 , полученные методом реактивного магнетронного распыления постоянного тока для гибких сенсибилизированных красителем солнечных элементов. Mater. Lett. 188 , 323–326 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 77.

    Jiang, C. et al. Гибкий сенсибилизированный красителем солнечный элемент с высокой гибкостью и электродом из ZnO-нанопроволоки, модифицированного наночастицами. заявл. Phys. Lett. 92 , 143101 (2008).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 78.

    Томпсон, Б. К. и Фреше, Дж. М. Дж. Полимер-фуллереновые композитные солнечные элементы. Angew. Chem. Int. Эд. 47 , 58–77 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 79.

    Tang, C. W. Двухслойный органический фотоэлектрический элемент. заявл. Phys. Lett. 48 , 183–185 (1986).

    CAS Статья Google Scholar

  • 80.

    Brabec, C.J. et al. Солнечные элементы с объемным гетеропереходом полимер – фуллерен. Adv. Матер. 22 , 3839–3856 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 81.

    Гаспарини, Н. Физика акцепторов малых молекул для эффективных и стабильных объемных солнечных элементов с гетеропереходом. Adv. Energy Mater. 8 , 1703298 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 82.

    Shaheen, S. E. et al. Солнечные элементы из органического пластика с КПД 2,5%. заявл. Phys. Lett. 78 , 841–843 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • 83.

    Ли, Дж. Й., Коннор, С. Т., Куи, Ю. и Пьюманс, П. Полупрозрачные органические фотоэлектрические элементы с ламинированным верхним электродом. Нано. Lett. 10 , 1276–1279 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 84.

    Bailie, C. D. et al. Полупрозрачные перовскитовые солнечные элементы для тандемов с кремнием и CIGS. Энерг. Environ. Sci. 8 , 956–963 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 85.

    Аливисатос А. П. Полупроводниковые кластеры, нанокристаллы и квантовые точки. Наука 271 , 933–937 (1996).

    CAS Статья Google Scholar

  • 86.

    Сантра, П. К. и Камат, П. В. Сенсибилизированные квантовыми точками солнечные элементы, легированные марганцем: стратегия повышения эффективности более чем на 5%. J. Am. Chem. Soc. 134 , 2508–2511 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 87.

    Даял, С., Копидакис, Н., Олсон, Д. К., Джинли, Д. С. и Рамблс, Г. Фотоэлектрические устройства с полимером с малой шириной запрещенной зоны и наноструктурами CdSe, эффективность которых превышает 3%. Нано. Lett. 10 , 239–242 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 88.

    Deng, M. et al. Недорогой гибкий противоэлектрод из композитного наносульфида и углерода для солнечных элементов, сенсибилизированных квантовыми точками. Nanoscale Res. Lett. 5 , 986 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 89.

    Лю, Д. и Келли, Т. Л. Перовскитные солнечные элементы с планарной структурой гетероперехода, полученные с использованием методов обработки раствора при комнатной температуре. Нац. Фотон. 8 , 133 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 90.

    Xu, B. et al. Материалы для переноса дырок на основе карбазола для эффективных твердотельных сенсибилизированных красителями солнечных элементов и перовскитных солнечных элементов. Adv. Матер. 26 , 6629–6634 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 91.

    Юн, Х., Кан, С. М., Ли, Дж .-К. И Чой, М. Безгистерезисные низкотемпературные плоские солнечные элементы из перовскита с эффективностью 19,1%. Энерг. Environ. Sci. 9 , 2262–2266 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 92.

    Luo, Q. et al. Долговечные гибкие перовскитовые солнечные элементы на основе полностью углеродных электродов. Adv. Функц. Матер. 28 , 1706777 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 93.

    Yang, D. et al. Высокоэффективные гибкие перовскитные солнечные элементы с подавлением гистерезиса, использующие твердотельные ионные жидкости для эффективного переноса электронов. Adv. Матер. 28 , 5206–5213 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 94.

    Roundy, S. et al. Повышение выходной мощности поглотителей энергии на основе вибрации. IEEE Pervas. Compu. 4 , 28–36 (2005).

    Артикул Google Scholar

  • 95.

    Али, С., Фрисвелл, М. и Адхикари, С. Анализ энергоуборочных комбайнов для автомобильных мостов. J. Intell. Матер. Syst. Struct. 22 , 1929–1938 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 96.

    Ахмад А., Хан З. А., Саад Алам М. и Хатиб С. Обзор методов зарядки электромобилей. стандарты. прогресс и развитие технологий электромобилей в Германии. Smart Sci. 6 , 36–53 (2018).

    Артикул Google Scholar

  • 97.

    Ван, Ю., Ян, Ю. и Ван, З. Л. Трибоэлектрические наногенераторы как гибкие источники питания. NPJ Flex. Электрон. 1 , 10 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 98.

    El-Hami, M. et al. Разработка и изготовление нового вибрационного электромеханического генератора энергии. Sens. Привод A-Phys. 92 , 335–342 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • 99.

    Глинн-Джонс, П. и Уайт, Н. М. Системы с автономным питанием: обзор источников энергии. Сенс.Ред. 21 , 91–98 (2001).

    Артикул Google Scholar

  • 100.

    Beeby, S.P. et al. Микро-электромагнитный генератор для сбора энергии вибрации. J. Micromech. Microeng. 17 , 1257 (2007).

    Артикул Google Scholar

  • 101.

    Ван З. Л. и Сонг Дж. Пьезоэлектрические наногенераторы на основе массивов нанопроволок оксида цинка. Наука 312 , 242–246 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 102.

    Гао, П. X., Сонг, Дж., Лю, Дж. И Ван, З. Л. Пьезоэлектрические наногенераторы на основе нанопроволоки на пластиковых подложках в качестве гибких источников питания для наноустройств. Adv. Матер. 19 , 67–72 (2007).

    CAS Статья Google Scholar

  • 103.

    Сюй, С.и другие. Устройства на основе нанопроволоки с автономным питанием. Нац. Нанотех. 5 , 366 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 104.

    Шен Д. и др. Микрообработанный кантилевер из PZT на основе структуры SOI для сбора энергии низкочастотной вибрации. Sens. Привод A-Phys. 154 , 103–108 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • 105.

    Гао, Й. и Ван, З. Л. Электростатический потенциал в изогнутой пьезоэлектрической нанопроволоке. Фундаментальная теория наногенераторов и нанопьезотроники. Нано. Lett. 7 , 2499–2505 (2007).

    CAS Статья Google Scholar

  • 106.

    Gao, Z. et al. Влияние пьезоэлектрического потенциала на транспортные характеристики полевого транзистора металл-ZnO-нанопроволока-металл. J. Appl. Phys. 105 , 113707 (2009).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 107.

    Liu, J. et al. Плотность носителей заряда и барьер Шоттки на производительности наногенератора постоянного тока. Нано. Lett. 8 , 328–332 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 108.

    Хуанг, Ю. Логические вентили и вычисления из собранных строительных блоков нанопроволоки. Наука 294 , 1313–1317 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • 109.

    Лин, Ю. Ф., Сонг, Дж., Динг, Ю., Лу, С. Ю. и Ван, З. Л. Пьезоэлектрический наногенератор с использованием нанопроволок CdS. заявл. Phys. Lett. 92 , 022105 (2008).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 110.

    Huang, C. T. et al. Наногенератор Single-InN-нанопроволоки с выходным напряжением до 1 В. Adv.Матер. 22 , 4008–4013 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 111.

    Huang, C. T. et al. Массивы нанопроволок GaN для высокопроизводительных наногенераторов. J. Am. Chem. Soc. 132 , 4766–4771 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 112.

    Ван, Х., Сонг, Дж., Лю, Дж. И Ван, З. Л. Наногенератор постоянного тока, управляемый ультразвуковыми волнами. Наука 316 , 102–105 (2007).

    CAS Статья Google Scholar

  • 113.

    Xu, S., Wei, Y., Liu, J., Yang, R. & Wang, Z. L. Интегрированный многослойный наногенератор, изготовленный с использованием парных щеток из наноразмерных наконечников и нанопроволок. Нано. Lett. 8 , 4027–4032 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 114.

    Бай, С.и другие. Монокристаллический цирконат-титанат свинца (PZT), нано / микропроволочный УФ-датчик с автономным питанием. Nano Energy 1 , 789–795 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 115.

    Zhu, G., Yang, R., Wang, S. & Wang, Z. L. Гибкий высокопроизводительный наногенератор на основе массива латеральных нанопроволок ZnO. Нано. Lett. 10 , 3151–3155 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 116.

    Hu, Y., Zhang, Y., Xu, C., Zhu, G. & Wang, Z. L. Высокопроизводительный наногенератор на основе рациональной униполярной сборки конических нанопроволок и его применение для управления маленьким жидкокристаллическим дисплеем. Нано. Lett. 10 , 5025–5031 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 117.

    Ян, Р., Цинь, Й., Дай, Л. и Ван, З. Л. Производство электроэнергии с помощью тонких пьезоэлектрических проводов, расположенных сбоку. Нац.Нанотех. 4 , 34 (2008).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 118.

    Li, Z., Zhu, G., Yang, R., Wang, A.C. & Wang, Z. L. Мышечный наногенератор in vivo. Adv. Матер. 22 , 2534–2537 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 119.

    Qin, Y., Wang, X. & Wang, Z. L. Гибридная структура микроволокна и нанопроволоки для поглощения энергии. Природа 451 , 809 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 120.

    Li, Z. & Wang, Z. L. Гибкие волоконные наногенераторы, управляемые давлением воздуха / жидкости и биением сердца, в качестве источника микро / нано энергии или диагностического датчика. Adv. Матер. 23 , 84–89 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 121.

    Ван С., Лин, Л. и Ван, З. Л. Преобразование энергии с использованием наномасштабного трибоэлектрического эффекта для устойчивого питания портативной электроники. Нано. Lett. 12 , 6339–6346 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 122.

    Zhu, G. et al. На пути к крупномасштабному сбору энергии с помощью трибоэлектрического наногенератора, усиленного наночастицами. Нано. Lett. 13 , 847–853 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 123.

    Ван, С. Скользящие трибоэлектрические наногенераторы на основе механизма разделения заряда в плоскости. Нано. Lett. 13 , 2226–2233 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 124.

    Zhang, X. S. et al. Мощный трибоэлектрический наногенератор с умножением частоты для устойчивого питания биомедицинских микросистем. Нано. Lett. 13 , 1168–1172 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 125.

    Zhu, G. et al. Линейно-решеточный трибоэлектрический генератор на основе скользящей электрификации. Нано. Lett. 13 , 2282–2289 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 126.

    Lin, L. et al. Дисковый трибоэлектрический наногенератор с сегментной структурой для сбора вращательной механической энергии. Нано. Lett. 13 , 2916–2923 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 127.

    Yang, Y. Одноэлектродный трибоэлектрический наногенератор как автономная система слежения. Adv. Матер. 25 , 6594–6601 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 128.

    Минних, А. Дж., Дрессельхаус, М. С., Рен, З. Ф. и Чен, Г. Объемные наноструктурированные термоэлектрические материалы: текущие исследования и перспективы на будущее. Энерг. Environ. Sci. 2 , 466–479 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • 129.

    Кухаренко Э. и др. На пути к термоэлектрическому наноструктурированному сборщику энергии для носимых устройств. J. Mater. Sci. Матер. Электрон. 29 , 3423–3436 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 130.

    Браун, С. Р., Каузларич, С. М., Газкойн, Ф. и Снайдер, Г. Дж. Иб 14 MnSb 11 : новый высокоэффективный термоэлектрический материал для производства электроэнергии. Chemi. Матер. 18 , 1873–1877 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 131.

    Tang, X., Zhang, Q., Chen, L., Goto, T. & Hirai, T. Синтез и термоэлектрические свойства скуттерудита с наполнителем p-типа и n-типа R y M x Co 4 − x Sb 12 (R: Ce, Ba, Y; M: Fe, Ni). J. Appl. Phys. 97 , 093712 (2005).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 132.

    Сарамат А. и др. Большая термоэлектрическая эффективность при высоких температурах в клатрате, выращенном Чохральским, Ba 8 Ga 16 Ge 30 . J. Appl. Phys. 99 , 023708 (2006).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 133.

    Венкатасубраманян, Р., Сийвола, Э., Колпиттс, Т. и О’Куинн, Б. Тонкопленочные термоэлектрические устройства с высокими показателями качества при комнатной температуре. Природа 413 , 597 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • 134.

    Chung, D. Y. et al. CsBi 4 Te 6 : высокоэффективный термоэлектрический материал для низкотемпературных применений. Наука 287 , 1024–1027 (2000).

    CAS Статья Google Scholar

  • 135.

    Щеч, Дж. Р., Хиггинс, Дж. М. и Джин, С. Повышение термоэлектрических свойств в наноразмерных и наноструктурированных материалах. J. Mater. Chem. 21 , 4037–4055 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 136.

    Лин Ю. М. и Дрессельхаус М. Термоэлектрические свойства сверхрешеточных нанопроволок. Phys., Ред. B 68 , 075304 (2003).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 137.

    Чжан, Г., Ю., К., Ван, В., Ли, X. Наноструктуры для термоэлектрических приложений: синтез.механизм роста и исследования свойств. Adv. Матер. 22 , 1959–1962 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 138.

    Чжао, X. Б. Нанотрубки из теллурида висмута и влияние на термоэлектрические свойства нанокомпозитов, содержащих нанотрубки. заявл. Phys. Lett. 86 , 062111 (2005).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 139.

    Альхавари М., Мохаммад Б., Салех Х. и Исмаил М. Сбор энергии для автономных носимых устройств . (Шпрингер, Берлин, Германия, 2018 г.).

  • 140.

    Маунт, Л. Т. в Потери тепла животными и человеком 425–439 (Butterworth & Co, Лондон, 1974).

  • 141.

    Torfs, T. Пульсоксиметр, работающий от тепла человеческого тела. Sens. Transducers J. 80 , 1230–1238 (2007).

    Google Scholar

  • 142.

    Su, J. et al. Сборщик термоэлектрической энергии производства Stepper. Микроэлектрон. Англ. 87 , 1242–1244 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 143.

    Буллен, Р. А., Арно, Т., Лейкман, Дж. И Уолш, Ф. Биотопливные элементы и их развитие. Биосенс. Биоэлектрон. 21 , 2015–2045 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 144.

    Бандодкар, А. Дж. Носимые биотопливные элементы: прошлое, настоящее и будущее. J. Electrochem. Soc. 164 , h4007 – h4014 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 145.

    Garcia, S. et al. Носимая сенсорная система с питанием от биотопливного элемента для определения уровня лактата в поте. ECS J. Solid State Sci. Technol. 5 , M3075 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 146.

    Xu, Z. et al. Плоский лактатный биотопливный элемент на ферментной основе, интегрированный с системой управления питанием: к долгосрочному источнику питания на месте для носимых датчиков. заявл. Энергетика 194 , 71–80 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 147.

    Yeknami, A. F. et al. Биодатчик глюкозы / лактата с питанием от биотопливных элементов 0,3 В, использующий пассивный δς АЦП с соотношением сигнал / шум 180 нВт 64 дБ и беспроводной передатчик 920 МГц.В Proc. Международная конференция по твердотельным схемам IEEE (ISSCC) 284–286 (IEEE, Сан-Франциско, 2018 г.).

  • 148.

    Минтир, С. Д., Лиау, Б. Ю. и Куни, М. Дж. Ферментные биотопливные клетки. Curr. Opin. Biotechnol. 18 , 228–234 (2007).

    CAS Статья Google Scholar

  • 149.

    Southcott, M. et al. Кардиостимулятор, работающий от имплантируемого биотопливного элемента, работающий в условиях, имитирующих систему кровообращения человека — батарея в комплект не входит. Phys. Chem. Chem. Phys. 15 , 6278–6283 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 150.

    Sim, H.J. et al. Элемент биотоплива с растягивающимся волокном путем повторной упаковки листов из многослойных углеродных нанотрубок. Нано. Lett. 18 , 5272–5278 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 151.

    Джиа, В., Вальдес-Рамирес, Г., Бандодкар, А. Дж., Виндмиллер, Дж. Р. и Ван, Дж. Эпидермальные биотопливные клетки: сбор энергии из потоотделения человека. Angew. Chem. Int. Эд. 52 , 7233–7236 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 152.

    Jia, W. et al. Носимые текстильные биотопливные элементы для питания электроники. J. Mater. Chem. А 2 , 18184–18189 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 153.

    Fujimagari, Y. & Nishioka, Y. Растягиваемый элемент биотоплива глюкозы с проводами, сделанными из многослойных углеродных нанотрубок. J. Phys. Конф. Серии 660 , 012130 (2015).

  • 154.

    Bandodkar, A.J. et al. Мягкий. растяжимый. Электронные биотопливные элементы на основе кожи с высокой плотностью мощности для поглощения энергии человеческого пота. Энерг. Environ. Sci. 10 , 1581–1589 (2017).

    Артикул Google Scholar

  • 155.

    Мияке Т., Ханеда К., Ёсино С. и Нисидзава М. Гибкий. слоистые биотопливные элементы. Биосенс. Биоэлектрон. 40 , 45–49 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 156.

    Джирапан, И., Семпионатто, Дж. Р., Павинатто, А., Ю, Дж. М. и Ван, Дж. Растягиваемые биотопливные элементы как носимые тканевые сенсоры с автономным питанием. J. Mater. Chem. А 4 , 18342–18353 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 157.

    Yu, P., Zhao, X., Huang, Z., Li, Y. & Zhang, Q. Отдельно стоящие трехмерные массивы графеновых и полианилиновых нанопроволок гибридных пен для получения высокоэффективных, гибких и легких суперконденсаторы. J. Mater. Chem. А 2 , 14413–14420 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 158.

    Гуо, К., Ма, Й., Ли, Х. и Чжай, Т. Гибкие суперконденсаторы в форме проволоки в параллельной двойной спиральной конфигурации со стабильными электрохимическими свойствами при статическом / динамическом изгибе. Малый 12 , 1024–1033 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 159.

    Xiong, Z., Liao, C., Han, W. и Wang, X. Механически прочные иерархические пористые графеновые пленки большой площади для применения в высокоэффективных гибких суперконденсаторах. Adv. Матер. 27 , 4469–4475 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 160.

    Yu, C., Masarapu, C., Rong, J., Wei, B. & Jiang, H. Растягиваемые суперконденсаторы на основе изогнутых однослойных макропленок из углеродных нанотрубок. Adv. Матер. 21 , 4793–4797 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • 161.

    Meng, C., Liu, C., Chen, L., Hu, C. & Fan, S. Очень гибкие твердотельные полимерные суперконденсаторы, похожие на бумагу. Nano Lett. 10 , 4025–4031 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 162.

    Pan, X. et al. Быстрые суперконденсаторы на основе графеновых мостиков V 2 O 3 / VOx наноструктурные электроды ядро-оболочка с удельной мощностью 1 МВт кг −1 . Adv.Матер. Интерфейсы 1 , 1400398 (2014).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 163.

    Bae, J. et al. Волоконные суперконденсаторы, изготовленные из гибридных структур на основе нанопроволоки и волокна для носимого / гибкого накопления энергии. Angew. Chem. Int. Эд. 50 , 1683–1687 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 164.

    Fu, Y. et al. Волоконно-суперконденсаторы, в которых используются чернила ручки для гибкого / носимого хранения энергии. Adv. Матер. 24 , 5713–5718 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 165.

    Рудола А., Гаджела С. Р. и Балая П. Батарея с натриевым покрытием высокой плотности энергии на месте с фольгой токосъемника в качестве анода. Электрохим. Commun. 86 , 157–160 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 166.

    Ли Ю.H. et al. Носимый текстильный аккумулятор, перезаряжаемый солнечной энергией. Нано. Lett. 13 , 5753–5761 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 167.

    Hu, L., Wu, H., La Mantia, F., Yang, Y. & Cui, Y. Тонкие гибкие вторичные литий-ионные бумажные батареи. АСУ Нано 4 , 5843–5848 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 168.

    Jia, X. et al. Высокопроизводительные гибкие литий-ионные электроды на основе надежной сетевой архитектуры. Энерг. Environ. Sci. 5 , 6845–6849 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 169.

    Bao, Y. et al. Отдельно стоящие и гибкие катоды из LiMnTiO 4 / углеродных нанотрубок для высокопроизводительных литий-ионных батарей. J. Источники энергии 321 , 120–125 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 170.

    Lu, Y. et al. Гибкие и отдельно стоящие гибридные пленки из органических / углеродных нанотрубок в качестве катода для перезаряжаемых литий-ионных батарей. J. Phys. Chem. С. 121 , 14498–14506 (2017).

    CAS Статья Google Scholar

  • 171.

    Ren, J. et al. Эластичный и пригодный для носки литий-ионный аккумулятор проволочной формы с высокими электрохимическими характеристиками. Angew. Chem. 126 , 7998–8003 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 172.

    Fu, J. et al. Электрически перезаряжаемые воздушно-цинковые батареи: прогресс, проблемы и перспективы. Adv. Матер. 29 , 1604685 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 173.

    Li, Y. et al. Атомно-тонкий мезопористый слой Co 3 O 4 , прочно связанный с нанолистами N-rGO, в качестве высокоэффективных бифункциональных катализаторов для одномерных связываемых цинковоздушных батарей. Adv. Матер. 30 , 1703657 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 174.

    Кальтенбруннер, М., Кеттлгрубер, Г., Сикет, К., Швёдиауер, Р. и Бауэр, С. Массивы сверхсовместимых электрохимических сухих гелевых ячеек для растягиваемой электроники. Adv. Матер. 22 , 2065–2067 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 175.

    Агбиня Дж.I. Wireless Power Transfer Vol. 45 (River Publishers, 2015).

  • 176.

    Ли, Л., Лю, Х., Чжан, Х. и Сюэ, В. Эффективная система беспроводной передачи энергии, интегрируемая с метаповерхностью для биологических приложений. IEEE Trans. Ind. Electron. 65 , 3230–3239 (2018).

    Артикул Google Scholar

  • 177.

    Джадидиан Дж. И Катаби Д. Беспроводная передача энергии. Патент США №9 800 076 (2017).

  • 178.

    Акевек П. и Барбоза Дж. Беспроводная система питания для зарядки суперконденсаторов в качестве источников питания для имплантируемых устройств. В Proc. IEEE PELS Workshop Emerging Technol. Беспроводное питание (WoW) 1–5 (IEEE, Daejeon, 2015).

  • 179.

    Хео, Э., Чой, К. Ю., Ким, Дж., Парк, Дж. Х. и Ли, Х. Носимая текстильная антенна для беспроводной передачи энергии с помощью магнитного резонанса. Текст. Res. J. 88 , 913–921 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 180.

    Sun, K. et al. Обзор метаматериалов и их достижений в беспроводной передаче энергии. J. Mater. Chem. С. 6 , 2925–2943 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 181.

    Strommer, E. et al. Беспроводная зарядка с поддержкой NFC. В Proc. IEEE 4th Внутр.Мастерская ближнего поля коммуны. (NFC) 36–41 (IEEE, Хельсинки, 2012 г.).

  • 182.

    Парк, Дж., Так, Ю., Ким, Ю., Ким, Ю. и Нам, С. Исследование методов адаптивного согласования для беспроводной передачи мощности в ближнем поле. IEEE Trans. Антенны Опора 59 , 1769–1773 (2011).

    Артикул Google Scholar

  • 183.

    Сюэ, Р. Ф., Ченг, К. В. и Дже, М. Высокоэффективная беспроводная передача энергии для биомедицинских имплантатов за счет оптимального резонансного преобразования нагрузки. IEEE Trans. Circ. Syst. 60 , 867–874 (2013).

    Google Scholar

  • 184.

    Li, S. & Mi, C. C. Беспроводная передача энергии для электромобилей. IEEE J. Em. Sel. Вершина. С. 3 , 4–17 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 185.

    Cao, Q. et al. Прозрачные тонкопленочные транзисторы с высокой степенью гибкости, в которых используются проводники на основе углеродных нанотрубок и полупроводники с эластомерными диэлектриками. Adv. Матер. 18 , 304–309 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 186.

    Сан Ю. и Роджерс Дж. А. Неорганические полупроводники для гибкой электроники. Adv. Матер. 19 , 1897–1916 (2007).

    CAS Статья Google Scholar

  • 187.

    Cao, Q. et al. Среднемасштабные тонкопленочные интегральные схемы из углеродных нанотрубок на гибких пластиковых подложках. Природа 454 , 495–500 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 188.

    Rogers, J. A. et al. Электронные дисплеи, похожие на бумагу: листы электроники с резиновым штампованием большой площади и микроинкапсулированные электрофоретические чернила. Proc. Natl Acad. Sci. США 98 , 4835–4840 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • 189.

    Cao, Q. & Rogers, J. A. Ультратонкие пленки однослойных углеродных нанотрубок для электроники и сенсоров: обзор фундаментальных и прикладных аспектов. Adv. Матер. 21 , 29–53 (2009).

    CAS Статья Google Scholar

  • 190.

    Наварадж, В. Т., Гупта, С., Лоренцелли, Л. и Дахия, Р. Перенос ультратонких кремниевых чипов в пластинчатом масштабе на гибкие подложки для высокопроизводительных изгибаемых систем. Adv. Электрон. Матер. 4 , 1700277 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 191.

    Schwartz, G. et al. Гибкие полимерные транзисторы с высокой чувствительностью к давлению для применения в электронном мониторинге кожи и здоровья. Нац. Commun. 4 , 1859 (2013).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 192.

    Рао Р.K. Электронный кожный пластырь для мониторинга сердечной деятельности в реальном времени и управления личным здоровьем. Патент США № 8,734,339 (2014).

  • 193.

    Wang, X., Gu, Y., Xiong, Z., Cui, Z. & Zhang, T. Гибкая, сверхчувствительная и высокостабильная электронная кожа, изготовленная из шелка, для мониторинга физиологических сигналов человека. Adv. Матер. 26 , 1336–1342 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 194.

    Mu, C. et al. Повышенный пьезоемкостный эффект в CaCu 3 Ti 4 O 12 -полидиметилсилоксановая композитная губка для сверхчувствительного гибкого емкостного датчика. ACS Appl. Nano Mater. 1 , 274–283 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 195.

    Остфельд, А. Э., Гайквад, А. М., Хан, Ю. и Ариас, А. С. Высокоэффективная гибкая система хранения и сбора энергии для носимой электроники. Sci. Отчет 6 , 26122 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 196.

    Luo, J. et al. Интеграция микро-суперконденсаторов с трибоэлектрическими наногенераторами для гибкого самозарядного блока питания. Nano Res. 8 , 3934–3943 (2015).

    Артикул Google Scholar

  • 197.

    Xue, X. et al. Нанокомпозитный анод CuO / PVDF для пьезоэлектрической самозарядной литиевой батареи. Энерг. Environ. Sci. 6 , 2615–2620 (2013).

    CAS Статья Google Scholar

  • 198.

    Yang, P. et al. Электрокинетический суперконденсатор для одновременного сбора и хранения механической энергии. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 8010–8015 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 199.

    Юнг, С., Ли, Дж., Хён, Т., Ли, М. и Ким, Д. Х. Интегрированные энергетические устройства на основе ткани для носимых мониторов активности. Adv. Матер. 26 , 6329–6334 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 200.

    Ahn, J.H. et al. Гетерогенная трехмерная электроника с использованием печатных полупроводниковых наноматериалов. Наука 314 , 1754–1757 (2006).

    CAS Статья Google Scholar

  • 201.

    Strömmer, E. Hillukkala, M. & Ylisaukko-oja, A. в Wireless Sensors Actor Networks 131–142 (Springer, Boston, 2007).

  • 202.

    Chen, J. et al. Сети трибоэлектрических наногенераторов для сбора энергии водных волн: потенциальный подход к синей энергии. АСУ Нано 9 , 3324–3331 (2015).

    CAS Статья Google Scholar

  • 203.

    Йогесваран Н. и др.Пьезоэлектрические датчики давления на полевых транзисторах с графеном для тактильного определения. заявл. Phys. Lett. 113 , 014102 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 204.

    Лу, Н. и Ким, Д. Х. Гибкая и растяжимая электроника открывает путь для мягкой робототехники. Мягкий робот. 1 , 53–62 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 205.

    Hou, C., Wang, H., Zhang, Q., Li, Y. & Zhu, M. Высокопроводящая, гибкая и сжимаемая полностью графеновая пассивная электронная кожа для восприятия прикосновений человека. Adv. Матер. 26 , 5018–5024 (2014).

    CAS Статья Google Scholar

  • 206.

    Guo, L. & DeWeerth, S.P. Растяжимая электроника высокой плотности: к интегрированному многослойному композиту. Adv. Матер. 22 , 4030–4033 (2010).

    CAS Статья Google Scholar

  • 207.

    Сонг, Х. и Ли, М. Х. Расчесывание неэпитаксиально выращенных нанопроволок для электронных устройств большой площади. Нанотехнологии 24 , 285302 (2013).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 208.

    Гарсиа Нуньес, К., Наварадж, В. Т., Лю, Ф., Шакхивел, Д. и Дахия, Р. Самосборка кремниевых микросфер / наносфер на больших площадях путем нанесения покрытия погружением при помощи температуры. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 3058–3068 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 209.

    Na, S. I., Kim, S. S., Jo, J. & Kim, D. Y. Эффективные и гибкие органические солнечные элементы, не содержащие ITO, с использованием полимерных анодов с высокой проводимостью. Adv. Матер. 20 , 4061–4067 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 210.

    Semonin, O.E. et al. Пиковая квантовая эффективность внешнего фототока, превышающая 100% через МЭГ в солнечном элементе с квантовыми точками. Наука 334 , 1530–1533 (2011).

    CAS Статья Google Scholar

  • 211.

    Дахия Р. Электронный скин. XVIII Ежегодная конференция AISEM. https://doi.org/10.1109/AISEM.2015.7066762 (2015).

  • 212.

    Fan, Z. et al. Сборка высокоупорядоченных массивов полупроводниковых нанопроволок в масштабе пластины с помощью контактной печати. Нано. Lett. 8 , 20–25 (2008).

    CAS Статья Google Scholar

  • 213.

    Хан, С., Лоренцелли, Л. и Дахия, Р. К гибким асимметричным структурам МСМ с использованием кремниевых микропроводов посредством контактной печати. Полуконд. Sci. Technol. 32 , 085013 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 214.

    Лю X., Лонг, Ю. З., Ляо, Л., Дуань, X. и Фан, З. Крупномасштабная интеграция полупроводниковых нанопроволок в высокопроизводительную гибкую электронику. САУ Нано 6 , 1888–1900 (2012).

    CAS Статья Google Scholar

  • 215.

    Йерушалми, Р., Якобсон, З. А., Хо, Дж. К., Фан, З. и Джави, А. Крупномасштабная, упорядоченная сборка параллельных массивов нанопроволок с помощью дифференциальной рулонной печати. заявл. Phys.Lett. 91 , 203104 (2007).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 216.

    Шанкаран В. А., Жибо Дж. П., Латроп Дж. А. и Белл К. В. Вертикальная беспроводная система передачи энергии для зарядки электромобилей. Патент США № 9,931,954 (2018).

  • 217.

    Xu, S. et al. Эластичные аккумуляторы с самоподобными змеевидными межсоединениями и встроенными системами беспроводной подзарядки. Нац.Commun. 4 , 1543 (2013).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 218.

    García Núñez, C. et al. Гетерогенная интеграция полупроводниковых нанопроволок с контактной печатью для высокопроизводительных устройств на больших площадях. Микросист. Nanoeng. 4 , 22 (2018).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 219.

    Чо, С., Ким, Н., Сонг, К. и Ли, Дж. Бесклейкая трансферная печать ультратонких полупроводниковых материалов микромасштаба путем управления радиусом изгиба эластомерного штампа. Langmuir 32 , 7951–7957 (2016).

    CAS Статья Google Scholar

  • 220.

    Wang, B. et al. Адаптируемые кремний-углеродные нанокабели, зажатые между листами восстановленного оксида графена в качестве анодов литий-ионных аккумуляторов. АСУ Нано 7 , 1437–1445 (2013).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 221.

    He, J. et al. Водородзамещенный графдиин в качестве богатого углеродом гибкого электрода для литиевых и натрий-ионных батарей. Нац. Commun. 8 , 1172 (2017).

    Артикул CAS Google Scholar

  • 222.

    Li, H. et al. Повышенная производительность хранения лития благодаря трехмерным нанолистам MoS 2 / бумаге с углеродными нанотрубками. Chem. ЭлектроХим. 1 , 1118–1125 (2014).

    CAS Google Scholar

  • 223.

    Лу, Х., Чен, Дж. И Тиан, К. Носимые высокоэффективные суперконденсаторы на основе хлопчатобумажной ткани с никелевым покрытием и низкокристаллическими наночастицами двойного гидроксида Ni-Al. J. Colloid Interface Sci. 513 , 342–348 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 224.

    Guo, J. et al. Прямое выращивание нанолистов из нитрида ванадия на волокнах углеродных нанотрубок в качестве новых отрицательных электродов для носимых асимметричных суперконденсаторов в форме волокон с высокой плотностью энергии. J. Источники энергии 382 , 122–127 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 225.

    Wang, J. et al. Полиморфные суперконденсаторы, изготовленные из гибкой трехмерной углеродной сети / полианилина / MnO 2 композитного текстиля. ACS Appl. Матер. Интерфейсы 10 , 10851–10859 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 226.

    Lin, Y. et al. Рост на месте высокопроизводительного твердотельного электрода для гибких суперконденсаторов на основе композита углеродная ткань / полианилин / графен. J. Источники энергии 384 , 278–286 (2018).

    CAS Статья Google Scholar

  • 227.

    Zhang, H. et al. Пористые нанопроволоки NiCo 2 O 4 на углеродной ткани для гибкого асимметричного суперконденсатора с высокой плотностью энергии. J. Energy Chem. 27 , 195–202 (2018).

    Артикул Google Scholar

  • Аккумуляторы — выберите подходящий источник питания для своего робота | Радек Ярема | Блог Husarion

    В следующей статье я хотел бы поделиться некоторыми практическими советами по обеспечению энергией мобильных роботов.Давайте прямо в это дело.

    На рынке доступно множество различных типов батарей, однако для простоты мы разделим их на две группы.

    Аккумуляторы, которые отлично подходят для роботов:

    • Li-Ion — литий-ионный аккумулятор
    • Li-Poly — литий-полимерные аккумуляторы
    • NiMH — никель-металлогидридный аккумулятор

    И аккумуляторы, которые не так уж хороши…. То есть, не используйте их:

    • Свинцово-кислотные батареи — все типы (включая VRLA, SLA, гелевые или AGM) не любят циклы зарядки-разрядки и гораздо лучше работают в качестве резервного источника питания для стационарных приложений.У них также низкая производительность на единицу веса.
    • NiCd — никель-кадмиевые батареи — аналогичны NiMH, но в настоящее время они выводятся из эксплуатации из-за токсичного кадмия и отсутствия преимуществ перед NiMH элементами.
    • Nih3 — никель-водородная батарея — вы когда-нибудь слышали об этом? Вероятно, нет, если только вы не строили космический телескоп Хаббл…

    Есть еще пара других типов, однако мы не будем обсуждать что-либо дорогое, трудно купить или сложно зарядить.

    В таблице ниже представлен общий обзор упомянутых выше типов батарей (подходящих для роботов). Есть много современных литий-ионных элементов, которые позволяют разряжать их током до 90С, но таблица была бы в 10 раз шире, если бы я хотел описать их все.

    * — токи обычно определяются как умноженные на «C» — емкость, деленную на час; Ток «2С» для элемента 2000 мАч означает «4000 мА».

    ** — CC, CV, ΔV / ΔT — методы зарядки: постоянный ток, постоянное напряжение, deltaV / deltaT (определение пика напряжения или температуры)

    Фактически, литий-полимерные батареи являются подгруппой литий-ионных аккумуляторов.Можно сказать, что это особая версия обычных литий-ионных аккумуляторов. Почему они особенные? Разница в том, что во время производства литий-ионные элементы необходимо запрессовать в металлическую банку (обычно цилиндрическую), чтобы они оставались единым целым. Литий-полимерные элементы, которые были представлены позже, имеют другую конструкцию и могут работать без поддержки внешнего цилиндра.

    Однако электрические параметры Li-Ion и Li-Poly практически идентичны.

    NiMH батареи популярны благодаря низкому внутреннему сопротивлению и хорошему соотношению мощности к весу.Они также намного безопаснее, чем элементы на основе лития. Взрывы таких аккумуляторов действительно редки (но бросать их в огонь не рекомендую;)). Удельная энергия (отношение энергии к массе) NiMH намного хуже, чем у литиевых элементов.

    Цилиндрический

    Два 18650 литий-ионных элемента: промышленный (желтый) и потребительский (синий) типа

    Самая популярная форма любых батарей — цилиндрическая банка. Используется для Li-Ion, NiMH и очень редко для Li-Poly элементов (им не нужна банка, как упоминалось ранее).Ячейки на фото выше имеют диаметр 18 мм и длину 65 мм. Вот почему их называют ячейками «18650». Итак, если вы найдете аккумулятор 18650, вы можете быть почти уверены, что это литий-ионный аккумулятор.

    Вы можете видеть, что желтая имеет плоскую клемму «+» — она ​​подготовлена ​​для сваривания ячеек в группе для формирования аккумуляторных блоков (как показано ниже). Синий «потребительский» элемент имеет приподнятую клемму «+», поэтому ее можно легко вставлять и извлекать из держателя батареи с помощью пружины на стороне клеммы «-».Потребительские элементы часто имеют встроенные схемы защиты, и поэтому они примерно на 2–4 мм длиннее, чем обычные элементы 18650.

    Другие популярные размеры литий-ионных и никель-металлгидридных элементов — 14500 (14×50 мм), широко известные как AA. Вы также можете найти 18500, 26650, 16650, AAA, C, D и многие другие типы.

    Батарейный блок

    Призматический

    Эта форма используется, когда конструкция батареи требует металлической банки. Призматические литий-ионные элементы обычно использовались в портативных устройствах (например, сотовых телефонах), когда литий-полимерные батареи еще не были популярны.Интересный факт: в Nokia 3310 использовался NiMH аккумулятор призматической формы.

    Призматический элемент

    Чехол

    Как упоминалось ранее, литий-полимерные батареи не нуждаются в металлическом корпусе. Они производятся в виде тонких эластичных ломтиков, которые укладываются в пакеты, а не закатываются в банку. Отсутствие металлической упаковки — основная причина, по которой «Li-Poly» весит меньше, чем «Li-Ion», обеспечивая такую ​​же мощность.

    Подсумки экономичны и обычно очень тонкие, поэтому идеально подходят для питания смартфонов, планшетов и нетбуков.

    Пакетированный литий-полимерный элемент.

    Пакеты иногда могут иметь схемы защиты:

    Схема защиты, извлеченная из литий-полимерного элемента пакета.

    Их также можно штабелировать блоками:

    Литий-полимерный аккумулятор, состоящий из 5 пакетов, сложенных вместе.

    Эти блоки часто используются в дронах, радиоуправляемых машинах и других игрушках большой мощности. Литий-полимерные батареи для любителей радиоуправления не имеют схем защиты. Это уже не уникальная ситуация, если брать во внимание потребительский рынок.

    Важно помнить, что нельзя путать Li-Polys для смартфонов и Li-Polys для квадрокоптеров! Первые обычно являются высокоэнергетическими, имеют довольно большое внутреннее сопротивление и низкий максимальный ток разряда (около 1С). С другой стороны, аккумуляторы для любителей радиоуправления подготовлены к разряду сильным током, до 30–90 ° C! Итак … они оба Li-Polys … но совершенно разные.

    Роботы разные, как и их тяга к власти. Давайте обсудим три примера роботов для целей этой статьи:

    • Робот мини-сумо
    • Квадрокоптер
    • Маленький AGV

    Робот мини-сумо

    Что такое робот-сумо? Это робот, предназначенный для борьбы с другим роботом в соревнованиях по сумо.Правила таких соревнований обычно устанавливают ограничение в размере 10 x 10 см при любой разрешенной высоте. Максимальный вес 500 г. В большинстве случаев роботы мини-сумо используют два двигателя постоянного тока или бесщеточные двигатели и некоторые дополнительные движущиеся части, используемые для управления или сбивания с толку противника.

    В нашем примере мы будем использовать два двигателя постоянного тока для движения и совок для подъема противника, заставляя его терять хватку. Совок размещается над роботом в начале, поэтому след робота находится в допустимых пределах.Сразу после старта совок переместится в нижнее положение и окажется перед роботом. Ковш управляется сервоприводом RC.

    Обычно сами соревнования довольно короткие, но робот должен оставаться в рабочем состоянии несколько боёв подряд. Предположим, что 15 минут — это минимальное рабочее время.

    Мы также предположили, что мы будем использовать некоторые конденсаторы с низким сопротивлением для обработки сильноточных пиков, потребляемых двигателями, поэтому батареи должны выдавать около 4 А в пике.Средний ток, используемый роботом, будет около 2А.

    Итак, уточним требования к аккумуляторам:

    1. Размер — аккумуляторы должны быть как можно меньше.
    2. Вес — около 150 г.
    3. Номинальное напряжение — двигатели имеют номинальное напряжение 6 В, электронные схемы обычно нуждаются в регулируемом питании 5 В, поэтому абсолютный минимум составляет 7 В. Должен быть запас на отрицательные пики напряжения и падение напряжения на регуляторе и кабелях.
    4. Максимальный ток разряда — мы прикинули ранее, что 5А должно хватить.
    5. Емкость — средний ток 2А, минимальное время работы 15 минут, поэтому необходимая емкость составляет 500 мАч.
    6. Другое — возможность быстрой зарядки является преимуществом.

    Имея эти параметры, мы можем перечислить несколько подходящих батарей на выбор.

    NiMH: 7 батарейных блоков AAA — FDK HR-4U или аналогичный

    • Размеры: 74 x 45 x 11.5 мм
    • Ном. напряжение: 8,4 В (1,2 В на элемент)
    • Мин. напряжение: 7 В
    • Макс. ток разряда: неизвестен, в технических данных указана емкость для разряда 2A (2C), NiMH обычно допускают 3C-5C на короткое время
    • Объем: 38,3 куб. см (кубические сантиметры)
    • Вес: 100 г
    • Емкость: 930 мАч
    • Цена: около 12–25 долларов

    Комментарий: легко заряжать и безопасно. Длительное время зарядки, но может использоваться в качестве сменных батарей с держателем батареи (требуется больше места).Всего 100г веса. Самое низкое соотношение мощности и цены.

    Li-Ion: 3×18650 аккумулятор: Tenergy 31012, 11,1 В, 2200 мАч со схемой защиты

    • Размеры: 68 x 56 x 19 мм
    • Ном. напряжение: 11,1 В (3,7 В на элемент)
    • Мин. напряжение: 8,4 В
    • Макс. ток разряда: 2C = 4.4A
    • Объем: 72,4 куб.см
    • Вес: 140 г
    • Емкость: 2200 мАч
    • Цена: около 27 долларов

    Комментарий: Сложнее заряжать, но заряжать намного быстрее.Интегрирована схема защиты, чтобы избежать перезарядки, чрезмерной разрядки и коротких замыканий. Он больше, чем NiMH, но имеет вдвое большую емкость, поэтому вам не нужно беспокоиться о его зарядке или замене в течение дня.

    Li-Poly: Hyperion G5 50C 2S 850 мАч LiPo

    • Размеры: 75 x 27 x 14 мм
    • Ном. напряжение: 7,4 В (3,7 В на элемент)
    • Мин. напряжение: 6 В
    • Макс. ток разряда: 21A
    • Объем: 28,4 куб. см
    • Вес: 48 г
    • Емкость: 850 мАч
    • Цена: около 10 долларов США

    Комментарий: Правильный выбор, если вам нужна лучшая производительность при минимальном весе и объеме.Недостатком является низкое напряжение — вам нужно делать кабели короткими и использовать стабилизаторы LDO для электроники. У него нет схемы защиты, поэтому это менее безопасный вариант!

    Quadrocopter

    Давайте теперь обсудим пример летающего робота, который должен быть как можно более легким (он должен летать правильно?). Есть разные размеры, но допустим, это дрон 45 х 45 см. Он использует четыре двигателя BLDC для пропеллеров, имеет небольшие, но умные электронные схемы и радиоприемопередатчик.Источник питания должен доставить много энергии за короткое время.

    Мы предположили, что все расчеты, связанные с массой дрона и мощностью двигателей, выполнены, и мы знаем, что нам нужен аккумулятор с номинальным напряжением около 14–15В.

    Требования к аккумуляторам:

    1. Размер — не критично.
    2. Масса — менее 650 г.
    3. Номинальное напряжение — около 14–15В.
    4. Максимальный ток разряда — мин.60А.
    5. Емкость — средний ток 22 А, минимальное время работы 10 минут, поэтому необходимая емкость ~ 3700 мАч.
    6. Другое — замена батареи должна быть легкой. Схема защиты не приветствуется, потому что она может привести к летальному исходу дрона, если отключит аккумулятор.

    Примеры батарей, которые соответствуют этим требованиям:

    NiMH: не в этот раз — нам нужно много энергии от единицы веса; Литий-ионные элементы намного лучше

    Li-Ion: 12×18650 (4S3P) аккумулятор из KeepPower IMR18650 2500 мАч 3,7 В, 20 А элементы (20 А непрерывно, 35 А пик)

    • Размеры: 134 x 57 x 38 мм
    • Ном.напряжение: 14,8 В (3,7 В на элемент)
    • Мин. напряжение: 8 В
    • Макс. ток разряда: 3 * 20A = 60A
    • Объем: 290,3 куб. см
    • Вес: ~ 600 г (12 * 48 г + кабели и корпус)
    • Емкость: 7500 мАч
    • Цена: около 100 долларов США

    Комментарий: емкость выглядит очень большой больше, чем требуется, но при большом токе это может быть даже вдвое меньше. Литий-ионные аккумуляторы не используются в дронах. Как мы видим, использовать их не безумие, но сложно найти и купить сильноточные версии, и они имеют гораздо более низкую удельную мощность (отношение мощности к весу), чем сильноточные литий-полимерные элементы, которые имеет решающее значение для летающих роботов.

    Li-Poly: Turnigy Graphene 5000mAh 4S 45C Lipo Pack с XT90 (45C непрерывно, 90C пик)

    • Размеры: 144 x 51 x 41 мм
    • Ном. напряжение: 14,8 В (3,7 В на элемент)
    • Мин. напряжение: 12 В
    • Макс. ток разряда: 45C = 225A
    • Объем: 301 куб.см
    • Вес: 589 г
    • Емкость: 5000 мАч
    • Цена: около 70 долларов

    Комментарий: Возможно, параметры завышены, но это все же лучший выбор из-за большого запаса максимальный ток разряда.Это должно обеспечить длительный срок службы батареи. Отношение емкости к массе ниже, чем у литий-ионных аккумуляторов, но только при слабом токе разряда. В этом приложении у нас не будет низких токов, и время полета будет короче, чем рассчитано из заявленной мощности.

    Small AGV

    AGV — это автоматизированное управляемое транспортное средство с одноплатным компьютером, камерой и множеством датчиков на борту. У него 4 колеса, 2 из которых приводятся в движение двигателями постоянного тока. Это приложение предназначено для сканирования формы комнат в разных зданиях и создания карты комнат с текстурами.Скорость не критична, потому что фокусировка линз камеры, сканирование комнаты с помощью LiDAR и вычисление или передача необработанных данных занимает довольно много времени. Поэтому робот не может двигаться слишком быстро.

    На этот раз потребление связано с мощностью, а не с током из-за множества преобразователей постоянного / постоянного тока, которые преобразуют более высокое напряжение и низкий ток в более низкое напряжение и высокий ток. Затем мы можем выбрать минимальное напряжение для батареи — 10 В — и рассчитать средний ток для нашего удобства.

    Требования к аккумуляторам следующие:

    1. Размер — менее 150 см3.
    2. Масса — менее 500 г.
    3. Номинальное напряжение — около 10–12В.
    4. Максимальный ток разряда — 9,3 А.
    5. Емкость — средний ток 2,1 А, минимальное время работы 120 минут, поэтому требуемая емкость превышает 4200 мАч.
    6. Другое — низкий ток саморазряда является преимуществом.

    NiMH: не в этот раз — энергия в приоритете; Литиевые элементы намного лучше

    Li-Ion: 6×18650 (3S2P) аккумулятор из INR18650–35E Samsung 3500 мАч

    • Размеры: 67 x 57 x 38 мм
    • Ном. напряжение: 10,8 В (3,6 В на элемент)
    • Мин. напряжение: 9 В
    • Макс. ток разряда: 16A
    • Объем: 145 куб.см
    • Вес: 300 г
    • Емкость: 7000 мАч
    • Цена: около 30 долларов США

    Комментарий: Очень хороший выбор.Удельная энергия (отношение емкости к массе) намного больше, чем требуется для этого объема. Цена невысокая.

    Li-Poly: аккумулятор 3S1P из LP616594 4700 мАч 3,7 В

    • Размеры: 94 x 65 x 19 мм
    • Ном. напряжение: 10,8 В (3,6 В на элемент)
    • Мин. напряжение: 9 В
    • Макс. ток разряда: 9,5 А
    • Объем: 113 куб. см
    • Вес: 236 г
    • Емкость: 4700 мАч
    • Цена: около 60 долларов

    Комментарий: Меньшие вес и объем, но хуже удельная энергия и более высокая цена.Пример слаботочного Li-Ion типа — максимальный ток всего 2С, но для этого достаточно.

    Я написал эту статью, чтобы показать вам, как правильно выбрать аккумулятор для вашего робота. Надеюсь поможет 🙂

    P.S.

    • Даже если вы узнаете, что ваша батарея Li-Poly LiCoO2 по внешнему виду, вам все равно придется заглянуть в документацию. Каждый химический состав можно оптимизировать для получения большей мощности или большей емкости — вы не знаете.
    • Защитные схемы увеличивают безопасность и срок службы батареи, но если ваш дрон упадет из-за срабатывания защиты, то 1000 циклов зарядки не так важны…
    • Выбор правильного размера батареи, версии, возможности работы с большим током , емкость и т. д.гораздо важнее, чем выбор между NiMH или Li-Ion. Иногда вижу роботов, питающихся от аккумулятора 6Ф22. Это все равно, что использовать самокат 125 куб.см для буксировки прицепа массой 500 кг.
    • Зарядка указанных аккумуляторов — тема другой статьи, которую я опубликую в ближайшее время.

    Охранные роботы для охраны загородного дома. Охранять загородную собственность от злоумышленников

    Роботы-охранники производства SMP Robotics подходят для частного использования в пределах дома.Робот регулярно перемещается, что позволяет вести эффективное видеонаблюдение за всей территорией с разных позиций для оптимального наблюдения. Особенно это актуально для элитной недвижимости, оснащенной системами автоматизации «умный дом» и расположенной на больших земельных участках. Робот-охранник для умной виллы, ранчо, элитного поместья.

    В отличие от использования нескольких фиксированных камер, использование мобильного робота исключает наличие слепых зон, которые в противном случае недоступны для наблюдения. Робот перемещается по дому, предотвращая проникновение злоумышленников внутрь, а также защищает здания, расположенные дальше на территории.

    Мобильный охранный робот S5.2 IS Prompt может немедленно реагировать с помощью наблюдения для регистрации подозрительных событий, происходящих на территории частного дома, и он может автоматически перенаправляться при срабатывании связанных стационарных датчиков тревоги. Более того, домашние пользователи могут проверять области подозрительной активности с помощью возможностей своего робота, находясь непосредственно в своих домах или удаленно со станций безопасности с помощью широкополосных интернет-сетей. В качестве дополнительного преимущества безопасности домовладельцы могут видеть, что происходит, не подвергая себя риску столкновения с злоумышленниками.

    Охрана загородного дома

    Загородные дома часто остаются без дома на более длительные периоды времени. Поскольку они часто остаются без присмотра большую часть дня, их целостность обычно обеспечивается системой безопасности, установленной внутри дома. Однако использование наружных датчиков безопасности может быть затруднено из-за возможных ложных тревог из-за падающих веток, перемещений диких животных и изменений погодных условий. Использование их на объектах, где поблизости нет сотрудников службы безопасности, часто требует регулярного патрулирования из-за ложных срабатываний внешней системы безопасности.

    Мобильный охранный робот может значительно сократить количество ложных срабатываний, расследуемых патрулями службы безопасности. Он может автоматически перемещаться к месту возможного вторжения, обозначенному сработавшим датчиком охраны периметра. Путем программирования маршрута робота можно регулярно проверять целостность любых ворот, дверей и окон.

    На больших участках частной собственности рекомендуется использовать роботов-охранников для регулярных проверок с целью выявления и предотвращения инцидентов проникновения.В некоторых случаях только тот факт, что мобильная система безопасности перемещается по территории, может эффективно удерживать потенциальных нарушителей от нарушения границ частной собственности.

    Роботы-охранники для личного пользования

    В отличие от обученных технических специалистов, которые регулярно используют роботов-охранников, конечным пользователям, которые управляют роботами самостоятельно, требуется обширная техническая поддержка, часто требующая пристального внимания со стороны сотрудников дистрибьютора охранных роботов. Робот не предназначен для самостоятельного использования неподготовленными пользователями, и ему необходимо регулярное техническое обслуживание, которое должен обеспечивать дистрибьютор.Именно здесь их клиентам необходимы услуги авторизованных дистрибьюторов, поскольку SMP Robotics не поставляет своих роботов напрямую конечным пользователям. Все продажи роботов для частного использования осуществляются исключительно авторизованными дистрибьюторами и сопровождаются контрактом, охватывающим техническую поддержку и обслуживание роботов-систем безопасности.

    Первым шагом на пути к приобретению робота является прохождение двухчасового вводного курса о функциях робота и его функциях. После этого потенциальные пользователи могут принять осознанное решение о покупке.Следующим шагом представителя дистрибьютора является посещение помещения охраняемого объекта и затем заключение о том, подходят ли помещения для патрулирования автономного робота. В некоторых случаях для этого может потребоваться проложить дополнительные пути, установить дополнительное освещение или подключить электросеть к местам, где робот будет заряжаться.

    После принятия техническими специалистами дистрибьютора положительного решения об использовании автономных мобильных роботов на объекте, заключается договор.Типичный контракт включает поставку одного или нескольких роботов, опции, необходимые для их эффективной работы, а также стоимость услуг по установке и техническому обслуживанию.

    После подписания контракта технические специалисты доставляют робота, программируют его маршрут патрулирования и устанавливают беспроводную сеть, необходимую для передачи видео и данных через систему робота. Все пользователи роботов пройдут обучение технике безопасности. В течение первых нескольких дней после установки технические специалисты будут наблюдать за работой автономного робота и, при необходимости, вносить коррективы в маршрут его патрулирования.

    На протяжении всего срока службы робота-охранника специалисты дистрибьютора будут оказывать конечному пользователю техническую поддержку, выполнять ежемесячное обслуживание и, при необходимости, ремонтировать робота.

    Продам роботов домашней безопасности

    В большинстве случаев охранный патрульный робот S5 PTZ — лучший выбор для охраны частных домов и их помещений. Эта модель робота может быть оснащена дополнительным оборудованием. Примеры включают источники света для наблюдения за неосвещенными участками, сирены для отпугивания диких животных и беспроводные широкополосные маршрутизаторы, которые обеспечивают высококачественную передачу данных отовсюду, где работает робот.

    Поскольку работа мобильного робота связана с поездками технических специалистов дистрибьютора, рекомендуется выбирать поставщика, который находится в непосредственной близости от того места, где робот будет работать. Ниже приведен список авторизованных дистрибьюторов SMP Robotics. Посетите их веб-сайты, на которых некоторые из них перечисляют свои филиалы в разных регионах стран, где работает их компания.

    обвинений в нарушении прав человека в Синьцзяне могут поставить под угрозу цепочку поставок солнечной энергии

    Этническая уйгурка раскладывает изюм в прилавке с рекламным щитом, на котором изображен покойный лидер Коммунистической партии Мао Цзэдун.Правительство США заявляет, что Пекин нарушает права человека в отношении уйгуров и других мусульманских меньшинств в автономном районе Китая Синьцзян.
    Источник: Кевин Фрайер / Getty Images Новости через Getty Images

    Растущая зависимость солнечной энергетики от китайского автономного района Синьцзян в качестве важнейшего сырья представляет растущие риски для широкого круга компаний, поскольку правительство США пытается противостоять Пекину в связи с предполагаемыми нарушениями прав человека в этой стране.

    По данным Йоханнеса Бернройтера из Bernreuter Research, в 2019 году, когда солнечная энергия стала основным источником новых мощностей для выработки электроэнергии, около одной трети поликремния, используемого в промышленности для производства солнечных панелей, поступало из Синьцзяна. На Китай в целом приходится около 80% мировых мощностей. Ричард Вайнгарнер, бывший отраслевой аналитик, вышедший на пенсию в конце 2019 года, сказал, что производители поликремния увеличивают производство в Синьцзяне, и сказал, что в ближайшие годы этот регион станет «еще более важным» для рынка солнечной энергии.

    Эти углубляющиеся связи происходят по мере того, как Вашингтон все более пристально следит за условиями труда в регионе. Вслед за докладом правительства США, в котором описываются безудержные злоупотребления в отношении уйгуров и других мусульманских меньшинств в Синьцзяне, Палата представителей США приняла в сентябре законопроект, запрещающий товары, производимые «полностью или частично» в регионе, если производители не будут доказаны. не использовать принудительный труд. Почти единодушное голосование было проведено через неделю после того, как Служба таможенного и пограничного контроля США приказала офицерам изъять определенные товары, импортируемые из Синьцзяна, в том числе хлопок и комплектующие для компьютеров.

    Сенатор Марко Рубио, член Комитета по международным отношениям от республиканской партии, внесший в закон Палаты представителей Конгресса США законопроект, заявил в сентябре, что США «должны обеспечить, чтобы товары, запятнанные принудительным трудом, перестали попадать в наши цепочки поставок». Законопроект Рубио, у которого 19 соавторов, в том числе шесть демократов, был передан в Комитет по международным отношениям в марте.

    В августе официальный представитель Джо Байдена заявил, что кандидат в президенты от демократов считает, что китайское правительство совершает «геноцид» против уйгурских мусульман в Синьцзяне.

    Пекин отрицает нарушения прав человека.

    Красные флаги

    В свете обвинений правозащитники призывают ввести общие торговые ограничения в Синьцзяне, подобные тем, которые навязаны Рубио и Палатой представителей.

    «В контексте труда красный флаг поднимается для каждого отдельного сектора», — сказал Дэвид Шиллинг, старший программный директор по правам человека и ресурсам Межконфессионального центра корпоративной ответственности.«Были вызваны не только те [отрасли]».

    Это перекликается с оценкой сотрудников Исполнительной комиссии Конгресса США по Китаю — группы законодателей и официальных лиц США, которая следит за соблюдением прав человека в этой стране. В отчете, опубликованном в марте, говорится, что принудительный труд в Синьцзяне «широко распространен», а независимые проверки невозможно провести.

    Хотя правозащитники заявили, что им неизвестны публичные сообщения о прямом причастности производителей поликремния к трудовым злоупотреблениям, без независимого аудита американские солнечные компании могут обнаружить, что не могут встретиться с U.С. требования.

    S&P Global Market Intelligence обратился к более чем двум десяткам потребителей солнечной энергии, инвесторам, рейтинговым агентствам, разработчикам проектов, производителям поликремния и производителям оборудования. Лишь немногие ответили на запросы о комментариях; никто не предоставил подробную информацию о своих усилиях по изучению потенциальной подверженности злоупотреблениям в сфере труда в Синьцзяне или по защите своих цепочек поставок в регионе.

    В ответ на вопросы Market Intelligence Джон Смирнов, вице-президент по рыночной стратегии Ассоциации предприятий солнечной энергетики, ведущий представитель U.S. trade group для отрасли заявила, что ассоциация «настоятельно рекомендует компаниям немедленно переместить свои цепочки поставок за пределы региона». Ассоциация также возобновляет инициативу по повышению «осведомленности и действий в отрасли о важности обеспечения этических цепочек поставок».

    «Сообщения о нарушениях прав человека из региона Синьцзян достойны осуждения, и мы поддерживаем усилия Конгресса США по искоренению этих злоупотреблений», — говорится в заявлении Смирнова по электронной почте.

    Угроза дополнительных запретов на импорт в Синьцзян должна беспокоить инвесторов в солнечную энергетику, сказал Клейтон Аллен, старший вице-президент по торговле, политике и геополитическим рискам исследовательской компании Height Capital Markets, «особенно в отрасли, в которой нет большого разнообразия в уже свою цепочку поставок «.

    Помимо политических рисков, просто ведение бизнеса с Синьцзяном может иметь репутационные потери, сказал Аллен, отметив протест, с которым столкнулась компания Walt Disney Co. в этом году из-за своего решения снять часть фильма «Мулан» в этом регионе.

    «Я не слышал никаких обвинений в том, что Дисней использует принудительный труд или способствует нарушению прав человека, [но] просто отношений с правительством было достаточно, чтобы вызвать эту массовую реакцию», — сказал Аллен. «И для инвесторов это почти так же страшно, потому что вы не хотите вести дела с компанией, имеющей такой негативный профиль».

    Опасность дорогостоящих сбоев в цепочке поставок солнечной энергии возникает в то время, когда многие из крупнейших компаний Америки обращаются к отрасли, чтобы помочь сократить выбросы парниковых газов.

    Apple Inc., крупнейший корпоративный покупатель солнечной энергии в США, заявила в ответ на запрос Market Intelligence, что исследует материалы, используемые в ее солнечных установках.

    Солнечные элементы на конвейере завода в Китае.
    Источник: Райан Пайл / Corbis Historical через Getty Images

    Предупреждения для США

    К 2021 году пять компаний в Китае и Гонконге будут контролировать две трети мирового рынка поликремния, считает Деннис Ип, аналитик Daiwa Capital Markets Hong Kong Ltd.

    Одна из них — Daqo New Energy Corp. со штаб-квартирой в Синьцзяне, единственная компания в группе с листингом акций в США.

    Привлеченный в Синьцзян дешевой электроэнергией от угольных электростанций, Daqo начал строительство заводов по производству поликремния в Синьцзяне в 2011 году, когда между Пекином и администрацией Обамы разгорелась торговая борьба за солнечное оборудование.

    В недавних годовых отчетах для SEC США Daqo сообщила, что «имеет дополнительные преимущества в плане затрат на электроэнергию», поскольку региональная энергосистема находится в ведении подразделения Синьцзянского производственно-строительного корпуса (XPCC), которое U.Правительство С. описывает как военизированную организацию.

    Министерство финансов США наложило санкции на XPCC в июле в связи с «серьезными нарушениями прав». До этого XPCC был добавлен в «список организаций» Министерства торговли США в 2019 году после того, как правительство определило, что группа «действовала вопреки внешнеполитическим интересам Соединенных Штатов». Государственный департамент США, Казначейство, Торговля и Национальная безопасность предупредили предприятия в июле, что взаимодействие с компаниями, включенными в список организаций Министерства торговли, может вызвать действия правоохранительных органов.

    Аналитики говорят, что роль XPCC в экономике Синьцзяна подчеркивает трудности, с которыми сталкиваются компании, пытаясь обеспечить безопасность своих цепочек поставок в регионе. «Даже если компания, производящая полуфабрикаты, которые вы используете в качестве сырья для производства солнечных панелей», не причастна к трудовым злоупотреблениям, «вы не знаете, что от них будет дальше», — сказал Аллен.

    Правительство США также предоставило компаниям список «потенциальных индикаторов принудительного труда или трудовых злоупотреблений».«Они включают« любое упоминание терминологии интернирования », такой как учебные центры,« в сочетании с усилиями по борьбе с бедностью, выпускниками из числа этнических меньшинств или участием в переподготовке », согласно рекомендациям государственных департаментов, казначейства, торговли и внутренней безопасности.

    В годовом отчете, опубликованном ранее в этом году, GCL-Poly Energy Holdings Ltd., еще один ведущий производитель поликремния, сообщила, что в 2019 году в сотрудничестве с профессионально-техническими училищами этого региона приступила к осуществлению «плана локализации персонала» в Синьцзяне.В конце 2019 года компания сообщила, что в ней работает около 120 человек из «групп этнических меньшинств».

    GCL-Poly сообщила Market Intelligence, что ее уйгурским сотрудникам предоставляются особые льготы, включая праздники и доступ в халяльный ресторан.

    Если правительство США связывает компанию по производству поликремния с трудовыми злоупотреблениями, таможня и пограничная служба могут арестовать партии солнечных батарей и панелей, которые содержат сырье от этого производителя, а в соответствии с Законом о тарифах 1930 года импортеры могут подвергнуться уголовному расследованию.Служба таможенного и пограничного контроля сослалась на этот закон в сентябре, когда он приказал арестовать некоторые импортные товары из Синьцзяна, а также продукты и производные пальмового масла от компании в Малайзии.

    Чтобы произвести арест, Службе таможенного и пограничного контроля нужна только информация, которая «разумно» указывает на использование принудительного труда.

    Китайские наблюдатели видят такие доказательства во всей экономике Синьцзяна, и правительство США заявило, что для соблюдения существующего законодательства у компаний есть несколько вариантов, кроме как полностью исключить Синьцзян из своих цепочек поставок.

    Еще больше усложняет ситуацию то, что солнечная промышленность, возможно, не сможет решить проблемы Вашингтона, просто закупив поликремний из других частей Китая. По данным Австралийского института стратегической политики, который частично финансируется правительством США, уйгуры были насильно переведены из Синьцзяна на работу в другие места в стране. А в солнечной отрасли покупатели поликремния часто смешивают материалы от нескольких производителей, сказал Уайнгарнер, что затрудняет отслеживание поликремния в отдельной солнечной панели до его источника.

    «Если есть риск принудительного труда … его будет очень трудно идентифицировать, и поэтому вопрос в том, получают ли эти компании товары, которые потенциально могут быть конфискованы?» сказала Эми Лер, директор и старший научный сотрудник Инициативы по правам человека Центра стратегических и международных исследований в Вашингтоне. «Если они не могут подтвердить условия труда на фабриках, с которых они закупаются, это подвергает их значительному риску».

    «Я не думаю, что они обращают на это внимание»

    Эти риски распространяются не только на производителей солнечного оборудования и разработчиков электростанций, но и на некоторые из крупнейших потребительских брендов Америки.

    В 2018 году, например, один из давних клиентов Daqo, JinkoSolar Holding Co. Ltd., заключил блокбастерный контракт на продажу солнечных панелей американскому гиганту возобновляемой энергетики NextEra Energy Inc. Год спустя, в начале 2019 года, Alphabet Inc. Компания Google LLC заявила, что согласилась покупать электроэнергию у солнечных ферм, построенных дочерней компанией NextEra NextEra Energy Resources LLC.

    Связь Google с производством поликремния в Синьцзяне представляет собой своего рода риск, который привлекает все больше внимания в залах советов директоров и на Уолл-стрит в связи с ростом инвестиций в охрану окружающей среды, социальную сферу и управление.

    «Это не просто продукт, который попадает на полку», который должен соответствовать стандартам ESG, — заявила Одри Чой, директор по устойчивому развитию Morgan Stanley на конференции по возобновляемым источникам энергии в сентябре. «Необходимо согласовать всю цепочку создания стоимости».

    По состоянию на 30 июня Morgan Stanley являлся акционером Daqo. На вопрос, фирма не ответила, что делает, если вообще что-то делает, чтобы гарантировать, что цепочки поставок производителя поликремния не подвергаются риску.

    Daqo заявила, что в той части Синьцзяна, где она работает, нет проблем с правами человека.«Эти города / регионы находятся в Южном Синьцзяне», — говорится в заявлении компании для Market Intelligence.

    Главный операционный директор JinkoSolar Чжицюнь Сюй сказал в своем заявлении, что компания «осуждает использование принудительного труда и не использует его ни на одном из своих объектов». JinkoSolar, один из ведущих поставщиков солнечных панелей в США в третьем квартале, владеет заводом в Синьцзяне и входит в правление Ассоциации производителей солнечной энергии, лоббистской группы США.

    NextEra не ответила на сообщение с просьбой о комментарии.

    Google, Amazon.com Inc. и Target Corp., три ведущих корпоративных покупателя солнечной энергии в стране, также не ответили на сообщения с просьбой прокомментировать ситуацию. Walmart Inc., еще один крупный корпоративный покупатель, заявила, что покупает электроэнергию у солнечных ферм, а не у самих панелей. «Тем не менее, у нас нет терпимости к принудительному труду, и защита достоинства рабочих и решение проблемы принудительного труда является приоритетом для Walmart», — сказал пресс-секретарь.

    Без давления со стороны клиентов и инвесторов связи рынка солнечной энергии с Синьцзяном были упущены или проигнорированы отраслью, ориентированной на сокращение затрат, — сказал Дастин Малвани, профессор Государственного университета Сан-Хосе, который ведет курсы по энергетике и устойчивости.

    «Я думаю, что разговор о климате — это такой громкий голос, что никому не интересно разыгрывать эту историю», — сказал Малвани. «Я не думаю, что они уделяют этому какое-то внимание».

    Экологический протест «Восстание за вымирание» у здания Google в Лондоне.
    Источник: Олли Миллингтон / Getty Images Новости через Getty Images

    Годы тарифов

    U.Компании S. пытаются вернуть часть рынка поликремния у Китая, но одно это не решит проблемы, с которой сталкивается американская солнечная промышленность. Даже если США производят достаточно сырья для удовлетворения внутреннего спроса, у них нет заводов, необходимых для превращения поликремния в пластины и элементы, которые в конечном итоге собираются в солнечные батареи. Китайские компании также доминируют на этих этапах цепочки поставок.

    Это проблема, которую США пытаются постепенно решать в течение почти десяти лет.

    В 2018 году администрация Трампа ввела масштабные импортные пошлины, чтобы попытаться подтолкнуть производителей сотовых телефонов и панелей к открытию магазинов в Америке. После введения этих новых налогов некоторые компании открыли в США заводы по сборке панелей, но они по-прежнему полагаются на элементы, поставляемые из-за границы.

    Председатель и главный исполнительный директор

    SunPower Corp. Том Вернер заявил Комиссии по международной торговле США в 2019 году, что в стране отсутствуют стимулы, которые привлекали производителей в Азию.

    «Мы определенно ищем…. цепочка добавленной стоимости за пределами Китая «, — сказал Торе Торвунд, генеральный директор компании REC Silicon ASA, производящей поликремний, в ходе июльского отчета о прибылях и убытках. цепочка поставок в штате Вашингтон.

    В связи с тем, что операции в США были затруднены из-за многолетней торговой войны между Вашингтоном и Пекином, REC Silicon заявил, что поликремний, который также используется в полупроводниках и батареях, следует рассматривать как стратегический материал США, поскольку страна пытается конкурировать с Китаем.

    Брэдфорд Уорд, бывший заместитель генерального юрисконсульта в Офисе торгового представителя США и юрист группы американских компаний, производящих поликремний, которые пытаются отвоевать долю рынка у Китая, сказал, что, по его мнению, правительство США «осознает масштабы промышленности поликремния в Синьцзяне и актуальность поликремния Синьцзяна для глобальной цепочки создания стоимости солнечной энергии и солнечных установок в США ».

    Но пока солнечная промышленность и законодатели в США.С. не нашли способа создать цепочку поставок, чтобы конкурировать с Китаем.

    Тарифы — инструмент, к которому американские политики часто обращаются, когда хотят поддержать отечественную промышленность, — редко бывают эффективными, — сказала Паула Минтс, главный аналитик по солнечной энергии в SPV Market Research. 10 октября президент Дональд Трамп заявил, что ужесточает торговые ограничения для солнечной отрасли США, заявив, что отечественным производителям требуется дополнительная помощь почти через три года после того, как его администрация ввела тарифы.

    «Создание полной цепочки создания стоимости солнечной энергии в США.С. … может быть рычагом, «чтобы защититься от потенциальных злоупотреблений в сфере труда в Синьцзяне, — сказал Бернройтер, — но я сомневаюсь, что такая отрасль сможет быть конкурентоспособной по цене».

    Создание лучшего рабочего места на Земле

    Предположим, вы хотите создать лучшую в мире компанию для работы. На что бы это было похоже? В течение трех лет мы изучали этот вопрос, прося сотни руководителей в опросах и на семинарах по всему миру описать свою идеальную организацию.Эта миссия возникла в результате нашего исследования взаимосвязи между аутентичностью и эффективным лидерством. Проще говоря, люди не будут следовать за лидером, который, по их мнению, не является подлинным. Но опрошенные нами руководители ясно дали понять, что для того, чтобы быть аутентичными, они должны работать на аутентичную организацию.

    Что они значили? Конечно, многие из их ответов были весьма конкретными. Но в основе различий обстоятельств, сферы деятельности и индивидуальных амбиций мы обнаружили шесть общих императивов.Вместе они описывают организацию, которая работает в полной мере, позволяя людям делать свою работу наилучшим образом.

    Мы называем это «организацией вашей мечты». Короче говоря, это компания, в которой лелеют индивидуальные различия; информация не подавляется и не раскручивается; компания увеличивает ценность сотрудников, а не просто извлекает ее из них; организация означает нечто значимое; сама по себе работа полезна; и нет глупых правил.

    Все эти принципы могут показаться здравыми. Кто бы не захотел работать в месте, которое следует за ними? Руководители, безусловно, осведомлены о преимуществах, которые подтвердили многие исследования. Возьмем эти два примера. Исследования Hay Group показывают, что у высоко вовлеченных сотрудников в среднем на 50% больше шансов превзойти ожидания, чем у наименее вовлеченных работников. А компании с высоко вовлеченными людьми превосходят компании с наиболее незаинтересованными людьми — на 54% по удержанию сотрудников, на 89% по удовлетворенности клиентов и в четыре раза по росту доходов.Недавнее исследование, проведенное нашим коллегой из Лондонской школы бизнеса Дэном Кейблом, показывает, что сотрудники, которые чувствуют себя желанными для самовыражения на работе, демонстрируют более высокий уровень организационной приверженности, индивидуальной результативности и склонности помогать другим.

    Тем не менее, очень немногие организации, если таковые вообще имеются, обладают всеми шестью достоинствами. Некоторые из атрибутов противоречат традиционным практикам и укоренившимся привычкам. Другие, откровенно говоря, сложны и могут быть дорогостоящими в реализации. Некоторые конфликтуют друг с другом.Почти все требуют, чтобы лидеры тщательно сбалансировали конкурирующие интересы и переосмыслили, как они распределяют свое время и внимание.

    Таким образом, компания вашей мечты остается во многом вдохновляющей. Поэтому мы предлагаем наши выводы как вызов: повестку дня для руководителей и организаций, которые стремятся создать максимально продуктивную и полезную рабочую среду.

    Пусть люди будут собой

    Когда компании пытаются приспособиться к различиям, они слишком часто ограничиваются традиционными категориями разнообразия — полом, расой, возрастом, этнической принадлежностью и т. Д.Эти усилия достойны похвалы, но руководители, с которыми мы беседовали, стремились к чему-то более тонкому — различиям во взглядах, привычках и основных предположениях.

    Например, вице-канцлер одного из ведущих университетов мира поздно ночью ходил по кампусу, чтобы найти «горячие точки» исследований. Будучи упорным физиком, он ожидал найти их в научных лабораториях. Но, к своему большому удивлению, он обнаружил их во всех академических дисциплинах: древняя история, драма, испанский факультет.

    Идеальная организация прилагает явные усилия, чтобы преодолеть доминирующие течения в своей культуре.

    Идеальная организация осведомлена о доминирующих течениях в своей культуре, рабочих привычках, дресс-коде, традициях и руководящих предпосылках, но, как и канцлер, прилагает явные усилия для их преодоления. Мы говорим не только о скромной компании по оказанию финансовых услуг, которая обнимает ИТ-специалистов в шортах и ​​сандалиях, но и о хипстерской организации, которая не смотрит косо, когда кто-то носит костюм.Или место, куда почти все приходят в неурочные часы, но вмещает одного или двух человек, предпочитающих график с 9 до 5.

    Например, в LVMH, крупнейшей в мире компании по производству предметов роскоши (и быстрорастущей), вы ожидаете найти блестящих творческих новаторов, таких как Марк Джейкобс и Фиби Фило. И ты это делаешь. Но наряду с ними вы также сталкиваетесь с более высокой, чем ожидалось, долей руководителей и специалистов, которые отслеживают и оценивают идеи с аналитической ориентацией на бизнес. Одна из составляющих успеха LVMH — это культура, в которой противоположные типы могут процветать и работать сообща.Тщательный отбор является частью секрета: LVMH ищет творческих людей, которые хотят, чтобы их дизайн был востребован на рынке, и которые, в свою очередь, с большей вероятностью оценят мониторов, умеющих определять коммерческий потенциал.

    Эта статья также встречается в:

    Преимущества использования всего спектра знаний и талантов людей могут быть очевидны, но неудивительно, что так мало компаний делают это. Во-первых, выявить предубеждения непросто. (Рассмотрим предположение, которое сделал прилежный канцлер, когда приравнял интенсивность исследований к работе в лаборатории поздно ночью.Однако в более фундаментальном плане усилия по воспитанию индивидуальности наталкиваются на противодействие усилиям по повышению эффективности организации за счет создания четких систем стимулов и карьерного роста. Модели компетенций, системы оценки, управление по целям и четко определенные политики найма сужают диапазон допустимого поведения.

    Компании, которые преуспевают в воспитании индивидуальности, поэтому могут отказаться от некоторой степени организационной упорядоченности. Возьмем, к примеру, Arup, пожалуй, самую креативную инженерно-дизайнерскую компанию в мире.Многие знаковые здания несут на себе отпечаток отличительной черты Арупа — от Сиднейского оперного театра до Центра Помпиду и Пекинского водного куба.

    Arup комплексно подходит к своей работе. Например, когда компания строит подвесной мост, она не ограничивает интересы непосредственного клиента и обращает внимание на регион, который полагается на мост. Для этого сотрудники Arup сотрудничают с математиками, экономистами, художниками и политиками. Соответственно, Arup считает способность усваивать различные наборы навыков и личностей ключом к своей стратегии.«Мы хотим, чтобы были интересные части, которые не совсем вписываются… которые ведут нас туда, куда мы не ожидали попасть», — говорит председатель правления Филип Дилли. «Это часть моей работы сейчас — не допустить, чтобы она стала полностью упорядоченной».

    Обычные системы аттестации не работают в таком мире, поэтому Arup не использует количественные системы измерения эффективности и не формулирует корпоративную политику в отношении того, как сотрудники должны развиваться. Менеджеры четко заявляют о своих ожиданиях, но люди решают, как им соответствовать.«Самоопределение означает выбор собственного пути и ответственность за свой успех», — объясняет высокопоставленный сотрудник отдела кадров. «Развитие и прогресс — это ваше личное дело при нашей поддержке».

    Если это звучит слишком хаотично для более традиционной компании, рассмотрим Waitrose, одного из самых успешных розничных продавцов продуктов питания в Великобритании, по таким разнообразным показателям, как доля рынка, прибыльность и лояльность клиентов и персонала. В отрасли, которая обязательно сосредоточена на эффективном выполнении процессов, Waitrose видит свое конкурентное преимущество в том, что создает небольшие искры творчества, которые имеют большое значение для обслуживания клиентов.

    Waitrose — это кооператив: каждый сотрудник является совладельцем, который участвует в годовой прибыли компании. Так что источник лояльности персонала не является загадкой. Но даже в этом случае компания делает все возможное, чтобы находить и поддерживать личные интересы людей. Если вы хотите научиться играть на фортепиано, Waitrose оплатит половину стоимости уроков. Здесь процветает клубная культура — кулинария, ремесла, плавание и так далее. У нас есть друг, чей отец научился плавать, потому что работал в этой организации.Таким образом, Waitrose стремится создать атмосферу, в которой люди чувствуют себя комфортно, будучи самими собой. Мы были поражены, когда один из руководителей сказал нам: «Друзья и семья узнают меня по работе».

    «Великий розничный бизнес зависит от персонажей, которые поступают немного иначе», — пояснил другой руководитель. «За эти годы у нас их было много. Мы должны бережно относиться к ним и следить за тем, чтобы наши системы не вытесняли их ».

    Стремление к предсказуемости ведет к культуре соответствия, которую Эмиль Дюркгейм назвал «механической солидарностью».Но такие компании, как LVMH, Arup и Waitrose, созданы на основе «органической солидарности», которая, как утверждал Дюркгейм, зиждется на продуктивном использовании различий. Зачем так беспокоиться? Мы думаем, что Тед Матас, глава компании взаимного страхования New York Life, объясняет это лучше всего: «Когда меня назначили генеральным директором, меня больше всего беспокоило то, позволит ли эта [работа] мне искренне сказать то, что я думаю? Мне нужно было быть собой, чтобы хорошо работать. Все так делают.»

    Дайте волю потоку информации

    Организация вашей мечты не обманывает, не препятствует, не искажает и не вращает.Он признает, что в эпоху Facebook, WikiLeaks и Twitter вам лучше говорить людям правду, чем кто-то другой. Он уважает потребность своих сотрудников знать, что на самом деле происходит, чтобы они могли выполнять свою работу, особенно в нестабильной среде, где уже трудно поддерживать согласованность всех и где работникам на всех уровнях предлагается мыслить более стратегически. Вы можете представить, что для менеджеров во всем мире это будет само собой разумеющимся. На самом деле препятствий на пути к тому, что мы называем «радикальной честностью», то есть к полностью откровенному, полному, ясному и своевременному общению, — множество.

    Некоторые менеджеры считают разделение информации по принципу служебной необходимости важным для поддержания эффективности. Другие практикуют, казалось бы, безобидный патернализм, не желая беспокоить сотрудников определенной информацией или выявлять проблему, прежде чем найти решение. Некоторые чувствуют себя обязанными придавать позитивный оттенок даже самым негативным ситуациям, исходя из искреннего чувства лояльности к организации.

    Нежелание быть носителем плохих новостей глубоко человеческое, и многие высшие руководители хорошо знают, что эта тенденция может задушить поток критически важной информации.Возьмем, к примеру, Мадса Овлисена из Novo Nordisk, который был генеральным директором в 1990-х годах, когда нарушения правил FDA на датских предприятиях компании по производству инсулина стали настолько серьезными, что регулирующие органы США почти запретили инсулин на рынке США. Оглядываясь назад, это кажется невероятным, но никто не рассказал Овлисену о ситуации. Причина в том, что компания Novo Nordisk действовала в среде, в которой исполнительное руководство никогда не должно было получать плохие новости.

    Компания предприняла формальные шаги для исправления ситуации, изменив всю систему управления качеством — ее процессы, процедуры и обучение всего задействованного персонала.В конце концов, эти методы были распространены на системы разработки, производства, распространения, продаж и поддержки новых продуктов. В более общем плане видение, основные ценности и набор принципов управления были четко сформулированы как «Путь Ново Нордиск». Чтобы найти причину кризиса, Овлисен также намеревался создать новую культуру честности с помощью процесса, который он назвал «организационным содействием», то есть облегчением потока честной информации.

    Основная команда фасилитаторов (внутренних управленческих аудиторов) с большим опытом работы в организации теперь регулярно посещает все филиалы компании по всему миру.Они проводят интервью с случайно выбранными сотрудниками и руководителями, чтобы оценить, практикуется ли Novo Nordisk Way. Сотрудники знают, например, что они должны как можно быстрее информировать все заинтересованные стороны как внутри организации, так и за ее пределами, о том, что происходит, даже когда что-то идет не так. Это действительно происходит? Многие сотрудники сказали нам, что они ценят такие посещения объектов, потому что они способствуют честному разговору об основных ценностях и процессах бизнеса.

    Думайте не о том, какую ценность извлечь из работников, а о том, какую ценность привить им.

    Радикальную честность реализовать непросто. Это требует открытия множества различных каналов связи, на поддержание которых может уйти много времени. А для ранее замкнутых топ-менеджеров это может немного подорвать эгоизм. Посмотрите, что произошло, когда Ново Нордиск недавно запретил употребление газированных напитков во всех своих зданиях. PeopleCom, внутренний новостной сайт компании, получил сотни восторженных откликов. Некоторые восприняли это как покушение на личную свободу. («Интересно, что в следующий раз NN будет мне« помогать », — писал один рассерженный сотрудник.«Запретить свежие фрукты, чтобы снизить потребление сахара?»). Другие защищали эту политику как логическое продолжение внимания компании к диабету. («Мы все еще можем покупать собственные сладкие безалкогольные напитки… Novo Nordisk не должна быть 7-Eleven».) То, что все эти комментарии были подписаны, указывает на то, насколько честность привнесла в культуру Novo Nordisk.

    Коммерческая тайна всегда требует конфиденциальности. И мы не хотим утверждать, что честность обязательно предотвратит возникновение проблем, особенно в строго регулируемых отраслях, которые постоянно находятся под пристальным вниманием.Однако мы утверждаем, что руководители должны ошибаться в пользу прозрачности гораздо больше, чем подсказывают их инстинкты. В частности, сегодня, когда уровень доверия как среди сотрудников, так и среди клиентов настолько низок, а фоновый шум настолько высок, организациям приходится очень усердно сообщать о происходящем, чтобы их услышали и поверили.

    Увеличивайте сильные стороны людей

    Идеальная компания делает своих лучших сотрудников еще лучше — а наименьших из них лучше, чем они когда-либо думали.В условиях сильной экономики, когда конкуренция за таланты ожесточенная, легко увидеть, что выгоды от развития существующего персонала перевешивают затраты на поиск новых работников. Но даже в этом случае компании жалуются на потерю своих инвестиций, когда люди уходят в поисках более многообещающих возможностей. И в хорошие, и в плохие времена менеджеров гораздо чаще вознаграждают за минимизацию затрат на рабочую силу, чем за долгосрочную цель повышения эффективности работников. Возможно, это объясняет, почему это стремление, хотя оно так широко признано и хорошо понимается, часто остается невыполненным.

    Элитные университеты и больницы, Goldman Sachs и McKinsey, а также дизайнерские фирмы, такие как Arup, уже очень долгое время приносят пользу ценным людям. Google и Apple — более свежие примеры. Они делают это множеством способов — путем создания сетей, творческого взаимодействия с коллегами, длительных заданий, обучения и создания бренда, который дает сотрудникам элитный статус. Все это не является ракетной наукой и вряд ли станет новостью для кого-либо.

    Но задача поиска, обучения и удержания отличных работников не ограничивается специализированными, высокотехнологичными или высокофинансовыми отраслями.Мы утверждаем, что отношения между работником и работодателем во многих отраслях смещаются от того, какую ценность можно извлечь из работников, к тому, сколько им можно привить. По сути, это то, что на самом деле означает повышение производительности.

    Возьмем, к примеру, компанию McDonald’s, основанную на примате экономической эффективности. В экономике с большим количеством людей, ищущих работу, McDonald’s, тем не менее, сосредотачивает внимание на путях роста своих передовых работников — и в больших масштабах. В Великобритании компания инвестирует 36 миллионов фунтов стерлингов (55 миллионов долларов США) в год, чтобы дать своим 87 500 сотрудникам возможность получить во время работы широкий спектр признанных на национальном уровне академических квалификаций.McDonald’s, один из крупнейших поставщиков услуг ученичества в стране, с момента запуска программы в 2006 году присвоил сотрудникам более 35 000 таких квалификаций. Каждую неделю шесть полных классов студентов получают формальные знания по математике и английскому языку. Ежедневно еще 20 сотрудников получают квалификацию ученичества.

    Как и многие крупные компании, McDonald’s предлагает обширные программы обучения менеджменту для своих руководителей, но фирма также распространяет эти усилия на генеральных менеджеров ресторанов, руководителей отделов и сменных менеджеров, которые, будучи повседневными руководителями на передовой, являются обучили навыкам общения и коучинга, которые необходимы им для мотивации бригад и достижения плановых показателей продаж их смен.Окупаемость инвестиций компании измеряется не с точки зрения увеличения дохода или прибыльности, а с точки зрения более низкой текучести почасовых менеджеров и их бригад. С момента запуска программ текучесть кадров неуклонно снижалась, что отражается в том, что Институт Great Place to Work признал McDonald’s одним из 50 лучших рабочих мест ежегодно с 2007 года.

    Чтобы понять, насколько далеко можно зайти в развитии сотрудников, рассмотрим Games Makers — программу обучения волонтеров, проводимую лондонским Организационным комитетом Олимпийских игр.LOCOG отвечал за самый большой штат сотрудников мирного времени, когда-либо собранный в Великобритании. Он координировал деятельность более 100 000 субподрядчиков, 70 000 волонтеров Games Makers и 8 000 оплачиваемых сотрудников. Создатели игр использовали смелые творческие схемы для найма людей, которые никогда раньше не работали и не работали волонтерами. Например, благодаря программе Trailblazer оплачиваемые сотрудники научились эффективно работать с волонтерами из всех социальных слоев. Благодаря партнерству с другими государственными учреждениями программа Personal Best позволила более чем 7500 обездоленным, длительно неработающим лицам, некоторым из которых были физические или умственные отклонения, получить квалификацию.Программа Games Makers ‘School Leavers была ориентирована на учащихся, которые бросили школу в восточном Лондоне, районе, где проводились игры, путем предоставления им двух трехмесячных стажировок, за которыми после успешного завершения последовал контракт о трудоустройстве до конца мероприятия. . Модель LOCOG вдохновила правительственные агентства и бюро занятости частного сектора в Великобритании переписать свои руководящие принципы работы, чтобы позволить им задействовать — и сделать продуктивным — гораздо более широкий круг людей, чем ранее считалось трудоспособным.

    Мы понимаем, что обещание раскрыть лучшее в каждом — это стратегия с высоким риском и высоким вознаграждением. Это повышает репутационный капитал, а такой капитал легко уничтожить. Goldman Sachs, например, потратил годы на создание своей репутации самого интересного инвестиционного банка из всех. Вот почему язвительное заявление об отставке Грега Смита, в котором компания обвиняется в несоответствии собственным стандартам, было таким разрушительным. Когда компания идет по этому пути, она должна продолжать движение.

    означает нечто большее, чем акционерная стоимость

    Люди хотят быть частью чего-то большего, чем они сами, чего-то, во что они могут верить.«Я работал в организациях, где люди пытаются промыть мне мозги о достоинствах бренда», — сказал нам один из участников семинара. «Я хочу работать в организации, где я действительно чувствую, откуда появилась компания и что она означает, чтобы я мог жить под брендом».

    Утверждать, что организациям нужен общий смысл, стало обычным явлением, и это, безусловно, так. Но общий смысл — это больше, чем просто выполнение вашей миссии, — это создание и поддержание прочных связей между личными и организационными ценностями.Поступая так, вы одновременно развиваете индивидуальность и сильную культуру.

    Некоторые люди могут возразить, что у определенных компаний есть неотъемлемое преимущество в этой области. Один академический коллега однажды спросил нас, работаем ли мы с кем-нибудь интересным. Когда мы упомянули Ново Нордиск, он достал из своего портфеля набор ручек Ново для инъекций инсулина и просто сказал: «Они спасают мне жизнь каждый день». Известно, что инженеры, разрабатывающие боковые дуги для BMW mini, просыпаются в 4:00 утра, чтобы записать идеи, которые сделают автомобили более безопасными.И этого можно было ожидать от людей, которых привлекала идея создания «совершенной машины для вождения».

    Но преимущество этих компаний заключается не в том, в каком бизнесе они работают. Связи, которые они налаживают, зависят, скорее, от того, как они ведут бизнес. Чтобы понять, как это работает в более общем плане, рассмотрим Майкла Барри, который когда-то был учителем, которого уволили из-за сокращения государственных расходов. Три десятилетия спустя этот опыт оставался очень травматичным: «Это был случай« последний пришел — первым ушел », не имеющий ничего общего с заслугами.Я решил, что больше никогда не хочу так терять работу. Я довольно тщательно исследовал вещи, ища места, в которых было ясно, чего они хотят ».

    А куда подевался этот идеалист? Он стал страховым агентом New York Life. «Это совсем другая компания — сверху вниз», — сказал он, когда мы спросили его, какую связь он испытывает с этой компанией. Далее он объяснил это следующим образом: «Когда другие компании по страхованию жизни делали взаимозависимость и становились супермаркетами финансовых услуг, New York Life очень ясно дала понять, что страхование жизни останется нашим основным направлением.Агентам это не понравилось [сначала] — они почувствовали, что теряют возможность заработать больше денег. Но Сай Штернберг, генеральный директор в то время, ходил на публичные форумы с агентами и не принимал никаких ударов. Он сказал нам: «Мы компания по страхованию жизни, и у нас это хорошо получается». «Это больше, чем бизнес-стратегия, — говорит Барри. «Так мы работаем каждый день. Это не то место, где мы уклоняемся от претензий. Один мужчина достал жизненный полис, пошел домой, чтобы выписать чек. Это было на его столе, когда он умер той ночью.Полис не был оплачен, но претензию мы оплатили. Агенты действительно на это согласны ».

    Текущий генеральный директор Тед Матас признает, что статус New York Life как совместной компании дает ей преимущество в утверждении, что прибыль — это еще не все. Но он утверждает, что та же логика применима к государственным компаниям — прибыль является (или должна быть) результатом достижения других, более значимых целей. Опять же, это вряд ли новая идея. «Но многие компании, находящиеся в государственной собственности, заблудились, а вместе с ними и понимание того, кто они есть», — предполагает Матас, и мы с этим согласны.

    Покажи смысл ежедневной работы

    Помимо общего смысла, руководители, о которых мы говорили, хотят чего-то еще. Они стремятся найти смысл в своей повседневной деятельности.

    Это стремление не может быть реализовано каким-либо образом с помощью надстройки по расширению вакансий. Для этого требуется не что иное, как сознательный пересмотр задач, которые выполняет каждый человек. Имеют ли смысл эти обязанности? Почему они такие? Насколько они интересны? Это огромная и сложная задача.

    Возьмите Джона Льюиса, материнскую компанию Waitrose и универмаг Peter Jones. В 2012 году он завершил обзор своих более чем 2200 должностей, поместив их в иерархию из 10 уровней, чтобы облегчить сотрудникам использование возможностей в масштабах всей организации. Это звучит как шаг по усреднению, и это может быть сделано в традиционной компании. Но в компании John Lewis, которая работает на благо своих сотрудников-владельцев, это была целенаправленная попытка подобрать своим сотрудникам ту работу, которую они хотят выполнять.

    Или рассмотрим Rabobank Nederland, банковское подразделение крупнейшего поставщика финансовых услуг в Нидерландах, Rabobank Group. После нескольких лет развития банк развернул Rabo Unplugged, организационную и техническую инфраструктуру, которая позволяет сотрудникам подключаться друг к другу практически из любого места, при этом соблюдая строгие стандарты шифрования, необходимые для банковских систем. В отсутствие фиксированных офисов или жестких должностных инструкций сотрудники Rabobank, как и сотрудники Arup, несут ответственность за результаты своей работы.Но они вольны выбирать, как, где, когда и с кем его проводить. Такой подход требует от менеджеров чрезмерного доверия к подчиненным, а также от сотрудников, которые должны стать более предприимчивыми и склонными к сотрудничеству.

    Общее значение — это нечто большее, чем просто выполнение вашей миссии — это создание прочных связей между личными и организационными ценностями.

    Помимо пересмотра индивидуальных ролей, получение вознаграждения за работу может означать переосмысление методов управления компаниями.Одна из возможных моделей — это организация Arup, которую можно охарактеризовать как «чрезвычайно цельную». К этому нужно привыкнуть. Описывая, как это работает в подразделении Arup Associates, член правления Тристрам Карфрэ объясняет: «У нас в одной комнате собрались архитекторы, инженеры, геодезисты и менеджеры проектов… люди, которые искренне хотят погрузить свое эго в коллектив, а не [ быть ведомым] в классическом смысле ». Это было проблемой для Карфрэ, который, будучи инженером-строителем, боролся с вопросом, когда навязать свою волю команде и подтолкнуть ее к структурному, а не механическому или архитектурно ориентированному решению.По его словам, участвовать в такой беспристрастной и взаимозависимой среде чрезвычайно сложно. Были «невероятные награды, когда она работала хорошо, и невероятные разочарования, когда она не работала».

    Мы не хотим недооценивать эту проблему. Но мы предполагаем, что выгода от перехода к нему потенциально очень велика. Там, где работа значима, она обычно становится причиной, как для инженеров BMW и агентов New York Life. Мы также признаем элемент риска: когда мы брали интервью у легендарного дизайнера игр Уилла Райта, он сказал нам, что в первую очередь лоялен не к своей компании Electronic Arts, а к проекту — изначально для него это была рекордная франшиза Sims и многое другое. недавно Spore.В конце концов Уилл покинул EA, чтобы основать свою собственную компанию, в которой EA стала совместным инвестором.

    Задача аналогична проблеме личностного роста. Если вы этого не сделаете, лучшие люди могут уйти или вообще не думать о вас. Или ваши конкуренты могут развить потенциал в людях, которых вы не заметили. Когда вы делаете инвестиции, ваши сотрудники становятся более ценными как для вас, так и для ваших конкурентов. Уловка, таким образом, состоит в том, чтобы дать им смысл остаться.

    Есть правила, которым люди могут верить

    Никто не должен удивляться тому, что для многих организация мечты свободна от произвольных ограничений.Но это не отменяет всех правил. Инженеры, даже в Arup, должны соблюдать процедуры и строгий контроль качества, иначе здания рухнут.

    Организациям нужна структура. Рынки и предприятия нуждаются в правилах. По мере роста успешного предпринимательского бизнеса они часто приходят к убеждению, что новые сложные процессы подорвут их культуру. Но систематизация не обязательно ведет к бюрократизации, если люди понимают, для чего нужны правила, и считают их законными. Возьмем, к примеру, Vestergaard Frandsen, новое социальное предприятие, которое производит противомоскитные сетки для развивающихся стран.Компания овладевает искусством кодексов поведения, которые могут помочь структурировать ее растущие операции, не подвергая опасности ее культуру. Решения о приеме на работу (и увольнении) намеренно просты — для каждой должности требуется только один уровень утверждения. Региональные директора имеют значительную свободу действий в рамках четких сроков и целевых показателей прибыли и прибыли. Системы управления знаниями призваны побуждать людей звонить друг другу, а не писать по электронной почте, и объяснять, почему кому-то прислали копию сообщения электронной почты.Вестергаард видит в этих простых правилах защиту, а не угрозу своим основополагающим ценностям.

    Настоящие организации четко понимают, что у них хорошо получается. Они также с подозрением относятся к модам и модам, которые охватывают корпоративный мир.

    Несмотря на сглаживание иерархий, последующее нарушение организационных границ и непредсказуемость карьеры, учреждения остаются тем, что Макс Вебер называет «строго скоординированными ассоциациями», где уважение к власти имеет решающее значение для построения и поддержания структуры.Однако мы знаем, что сотрудники все чаще скептически относятся к чисто иерархической власти — к модным названиям должностей и традиционным источникам легитимности, таким как возраст и стаж. И они становятся все более подозрительными к харизме, поскольку у многих харизматических лидеров оказываются глиняные ноги.

    Что нужно рабочим, так это чувство морального авторитета, проистекающее не из сосредоточения внимания на эффективности средств, а из важности целей, которые они достигают. Организация вашей мечты дает вам веские причины подчиниться необходимым структурам, которые поддерживают цель организации.В этой компании авторитет руководителей проистекает из ответа на вопрос, который Стив Варли, управляющий партнер Ernst & Young UK, задал старшим партнерам в своей инаугурационной речи после того, как сообщил о рекордной прибыли и доходах партнеров: «Это все является?» (В ответ он предложил радикально новое направление — программу под названием «Успешный рост, изменив мир к лучшему», направленную на достижение как финансового роста, так и социальных изменений.) В течение последних 30 лет мы слышали такие разговоры во многих организациях. : «Я буду поздно.Я работаю над лекарством от мигрени ». «Все еще на работе. Новый альбом U2 выходит завтра — он великолепен ». «Очень занят планом по доставке инсулина в Восточную Африку». Мы никогда не слышали такого: «Я буду поздно. Я увеличиваю акционерную стоимость ». Люди хотят хорошо работать — чувствовать себя значимыми в организации, которая имеет значение. Они хотят работать там, где преувеличиваются их сильные стороны, а не их слабости. Для этого им нужна некоторая автономия и структура, а организация должна быть последовательной, честной и открытой.

    Но это сложно, потому что требуется уравновесить множество конкурирующих требований. Достижение полной выгоды от разнообразия означает обмен комфорта, связанного с окружением родственных душ, на упорный труд по превращению разных людей, рабочих привычек и мысленных традиций в яркую культуру. Менеджеры должны постоянно решать, когда двигаться вперед, а когда нужно найти время для обсуждения и компромисса.

    Наша цель — не критиковать современные бизнес-структуры. Но трудно не заметить, что многие из упомянутых нами организаций необычны по своим формам собственности и амбициям.Особо выделяются партнерства, взаимные ассоциации, благотворительные фонды и социальные предприятия. Хотя все разделяют желание получать доход, лишь немногие из них являются обычными крупными капиталистическими предприятиями.

    Было бы ошибкой предполагать, что все организации похожи, но выделяются две общие черты. Во-первых, все учреждения очень четко понимают, что у них хорошо получается: Novo Nordisk меняет жизнь людей с диабетом; Arup создает красивую среду.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.