Разработка структуры и анализ оборудования для солнечной электростанции и систем слежения

Раздел 1 Системотехнический

Исследование потенциала солнечной энергетики.

Одной из важнейших задач будущего является уменьшение техногенного влияния на климат планеты, и солнечная энергетика - это один из путей решения этой проблемы. Солнечная энергия, с точки зрения экологии, действительно идеальна, поскольку не нарушает равновесия в природе.

Http :// www . cdu . ru / tek _ russia / issue /2015/4/41

По данным Института энергетической стратегии, теоретический потенциал солнечной энергетики в России составляет более 2300 млрд тонн условного топлива. Количество солнечной энергии, поступающей на территорию РФ в течение трех дней, превышает энергию всего годового производства электроэнергии в стране.

В связи с тем, что РФ расположена между 41 и 82 градусами северной широты, уровень солнечной радиации варьируется: от 810 кВт•час / кв. м в год в отдаленных северных районах до 1400 кВт•час / кв. м в год в южных районах.

Республика Бурятия входит в число наиболее перспективных регионов для использования солнечной энергетики в России. В отдельных регионах Сибири, в том числе в Бурятии, и на юге страны в году насчитывается до трехсот солнечных дней. Недаром нашу республику называют "солнечной Бурятией". Такое же климатическое состояние имеет место в Южной Европе, где активно используются электростанции, преобразующие солнечную энергию.

В Минэнерго России и Минэкономики России обращают внимание на то, что строительство объектов солнечной энергетики необходимо начинать, прежде всего, на удаленных территориях. Здесь нужно учитывать два аспекта: один — это удаленность от центра РФ, второй — удаленность от сетей и от централизованных точек доставки электроэнергии. Экономический потенциал развития солнечной энергетики в России составляет 120 млн. тонн условного топлива. В то же время есть ряд территорий (например, Алтай, Якутия, Баунтовский район Бурятии), где достаточно большое количество населенных пунктов обеспечиваются электричеством за счет дизельных генераторов. В этих регионах ведется строительство установок солнечной энергетики. Решается вопрос о возможности работы электростанций как от солнечной энергии, так и от дизельных генераторов.

Все это должно бесперебойно эксплуатироваться и корректно работать в суровых климатических условиях. Экономическая выгода от использования солнечной энергетики в таких районах России высока, потому что солнечные панели с себестоимостью на уровне 6–8 руб. за кВт там заменяют дизельные генераторы, стоимость которых в 4 раза выше. К тому же и срок службы солнечной панели составляет более 25 лет, а дизель генератора — 5 лет.

В Бурятии запланировано строительство шести солнечных электростанций: Бичурской, Гусиноозерской, Турунтаевской, Хоринской, Селендумской и Удинской станций. Общая мощность всех электростанций в итоге составит 105МВт. Строительство первой в республике солнечной электростанции мощностью 10МВт в Бичурском районе завершено.

На сегодняшний день солнечная энергетика в России является дорогостоящей, исключением являются объекты, расположенные на удаленных территориях, где стоимость прокладки коммуникаций или доставки топлива оказывается выше цены фотоэлектрического оборудования.

Рисунок 1. Потенциал солнечной энергетики в России
Источник: Hevel Solar / http://www.hevelsolar.com/solar/

https://gisee.ru/audit/articles/solar-energy/24510/ Государственная информационная система в области энергосбережения и повышения энергетической области

Солнечные элементы как источник энергии могут применяться:
- в промышленности (авиапромышленность, автомобилестроение и т.п.),
- в сельском хозяйстве,
- в бытовой сфере,
- в строительной сфере (например, эко-дома),
- на солнечных электростанциях,
- в автономных системах видеонаблюдения,
- в автономных системах освещения,
- в космической отрасли.

Существуют маленькие установки в республике: на улицах города и других населенных пунктов солнечные батареи установлены на многих пешеходных переходах, которые обеспечивают работу светофоров, на федеральной трассе М-55 участки дороги освещаются от солнечных батарей и небольших ветрогенераторов.

Развитие солнечной энергетики в России обусловлено рядом факторов:

1) климатические условия: данный фактор влияет не только на год достижения сетевого паритета, но и на выбор той технологии солнечной установки, которая наилучшим образом подходит для конкретного региона;

2) государственная поддержка: наличие законодательно установленных экономических стимулов солнечной энергетики оказывает решающее значение на ее развитие. Среди видов государственной поддержки, успешно применяющихся в ряде стран Европы и США, можно выделить: льготный тариф для солнечных электростанции, субсидии на строительство солнечных электростанций, различные варианты налоговых льгот, компенсация части расходов по обслуживанию кредитов на приобретение солнечных установок;

3) стоимость СФЭУ (солнечные фотоэлектрические установки): сегодня солнечные электростанции являются одной из наиболее дорогих используемых технологий производства электроэнергии. Однако по мере снижения стоимости 1 кВт*ч выработанной электроэнергии солнечная энергетика становится конкурентоспособной. От снижения стоимости 1Вт установленной мощности СФЭУ (~3000$ в 2010 году) зависит спрос на СФЭУ. Снижение стоимости достигается за счет повышения КПД, снижения технологических затрат и снижения рентабельности производства (влияние конкуренции);

4) экологические нормы: на рынок солнечной энергетики положительно может повлиять ужесточение экологических норм (ограничений и штрафов). Совершенствование механизмов продажи квот на выбросы может дать новый экономический стимул для рынка СФЭУ;

5) баланс спроса и предложения электроэнергии: реализация существующих амбициозных планов по строительству и реконструкции генерирующих и электросетевых
мощностей компаний, выделившихся из РАО «ЕЭС России» в ходе реформы отрасли, существенно увеличит предложение электроэнергии и может усилить давление на цену
на оптовом рынке. Однако выбытие старых мощностей и одновременное повышение спроса повлечет за собой увеличение цены;

6) наличие проблем с технологическим присоединением: задержки с выполнением заявок на технологическое присоединение к централизованной системе электроснабжения являются стимулом к переходу к альтернативным источникам энергии, в том числе к СФЭУ. Такие задержки определяются как объективной нехваткой мощностей, так и неэффективностью организации технологического присоединения сетевыми компаниями или недостатком финансирования технологического присоединения из тарифа;

7) инициативы местных властей: региональные и муниципальные органы управления могут реализовывать собственные программы по развитию солнечной энергетики или, более широко, возобновляемых/нетрадиционных источников энергии. Сегодня такие программы уже реализуются в Красноярском и Краснодарском краях, Республике Бурятия и др.

¹http://eco-nature.ru/node/1588
²http://www.eprussia.ru/epr/80/5626.htm
³http://pvrussia.ru/?p=660

⁴Тарнавский В. «Всемирные перспективы солнечной энергетики» / http://energosber.info/articles/alternate/71797/

⁵http://e-ypok.ru/book/export/html/59

⁶http://www.ng.ru/energy/2011-10-11/9_sun_energy.html
⁷Организатор – компания ООО «Хевел», учредителями которой являются Группа компаний «Ренова» (51%) и Государственная корпорация «Российская корпорация нанотехнологий» (49%).

⁸http://esco-ecosys.narod.ru/2012_1/art139.htm

Разработка структуры и анализ оборудования для солнечной электростанции и систем слежения

Автономная солнечная электростанция состоит из:

- солнечной панели;

- аккумуляторных батарей;

- контроллера заряда аккумуляторных батарей.

1.2.1 Фотоэлемент солнечной панели

В мире давно существует и успешно применяется большое количество разнообразных солнечных модулей (батарей). Солнечные модули используют неисчерпаемую солнечную энергию, однако изготавливаются из вполне исчерпаемого химического элемента - кремния.

Существуют два основных вида солнечных модулей, одни из монокристаллического кремния, другие из поликристаллического кремния. Отличия одних модулей от других зависят от технологии производства и коэффициента полезного действия. У первых коэффициент полезного действия до 17,5%, а у вторых - 15% .

Не успев прочно войти в нашу жизнь, они тут же начали совершенствоваться. Самым успешным вариантом на сегодняшний день считаются фотоэлектрические модули, произведенные по тонкопленочной технологии. Одним из главных преимуществ тонкопленочных модулей является то, что они способны использовать солнечное излучение как видимого, так и невидимого спектра, поэтому вырабатывают энергию в пасмурную погоду и даже во время дождя.

За счет сравнительно небольшого снижения мощности по сравнению с обычными фотоэлементами, тонкопленочные фотоэлементы значительно экономят кремний. КПД тонкопленочных модулей составляет от 6 до 11%. Кроме того, ведутся разработки тонкопленочных фотоэлектрических модулей без использования кремния.

Для расчета генерируемой электрической энергии необходимо выбрать тип модулей для солнечной электростанции. Наиболее доступными в нашем регионе являются (из-за близости с Китаем) солнечные элементы, изготовленные из «монокристаллического кремния». Коэффициент полезного действия (КПД) этих элементов составляет 15% - 17,5%.

1.2.2 Аккумуляторные батареи

Всевозможные электрические аккумуляторы рассматриваются как источники постоянного тока многоразового применения. К главным эксплуатационным характеристикам аккумуляторов относят:

емкость;

плотность энергии;

саморазряд;

температурные и атмосферные режимы;

тип.

Нам наиболее всего подходят аккумуляторные батареи гелевого типа. Главными преимуществами гелевых аккумуляторных батарей являются, то что они:

- не требуют обслуживания;

- не выделяют при зарядке токсичные пары;

- имеют сравнительно огромное количество циклов заряда-разряда (10-12 лет);

- не требуют срочной подзарядки, в случае глубокого разряда;

- относительно малые потери.

К недостаткам гелевых аккумуляторных батарей следует отнести:

- выходное напряжение;

- чувствительность к невысоким температурам;

- неустойчивость к маленьким замыканиям.

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 95; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

12 3 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!