Online Electric

Актуальность темы. Известно, что основной чертой последнего десятилетия в развитии мировой энергетики стало внедрение энергосберегающих технологий и рост количества установок малой мощности на основе использования возобновляемых источников энергии. Причиной тому, в основном, является исчерпание в обозримом будущем запасов углеводородного и ядерного топлив и экологическими проблемами, возникающими в связи с их добычей, переработкой и использованием.

В связи с изложенным выше является актуальным дальнейший поиск технических решений по повышению эффективности прямого преобразования солнечной энергии в электрическую с использованием различных видов фотоэлектрических преобразователей.

При создании солнечных фотоэлектрических наиболее перспективным является использование полупроводниковых фотопреобразователей и модулей (батарей) на их основе, как в случае преобразования рассеянного, так и концентрированного солнечного излучения. В настоящее время достигнуты значения КПД солнечных элементов с одним p-n-переходом для Si 24.6 % и почти 29 % для GaAs.

Решение энергетических задач один из проблем настоящего времени путем использования солнечной энергии, т.е. установление фотоэлектрической станции, которая состоит из фотоэлектрических батарей с автоматическим управлением.

Как известно, КПД солнечной панели максимально при попадании на нее прямых солнечных лучей. Но т.к. солнце постоянно движется по горизонту, то КПД солнечных батарей сильно падает, когда солнечные лучи падают на панель под углом. Чтобы повысить КПД солнечных панелей, применяются системы следящие за солнцем и автоматически поворачивающие солнечную панель для попадания прямых лучей.

В данной статье представлена схема устройства слежения за солнцем или по другомутрэкер (SolarTracker).

Схема трэкера проста, компактна и вы легко сможете собрать ее своими руками. Для определения позиции солнца, используются два фоторезистора. Мотор включен по схеме H-моста (H-bridge), который позволяет коммутировать ток до 500 мА при напряжении питания 6-15В. В темноте, устройство также работоспособно и будет поворачивать моторчик на наиболее яркий источник света.

Из печатной схемы видно, что мотор М приводится в движение при разных значениях на выходах ОУ IC1a и IC1b. Таблица истинности:

* или наоборот, зависит от подключения мотора

Транзисторы в схеме работают в паре, по диагонали, коммутируя +Ve или -Ve к мотору, и заставляя его вращаться вперед или назад.

Во время остановки мотора, он продолжает вращаться, т.к. присутствует вращающийся момент. Вследствие этого, мотор какое-то время генерирует мощность, которая может вывести транзисторы из строя. Для защиты транзисторов от противо ЭДС в схеме моста используется 4 диода.

Значит, отличие от традиционных фотоэлектрических батарей предлагаемая нами фотоэлектрическая батарея, являющаяся составным элементом, станции оснащена координата чувствительным прибором и фотоэлектрические батареи могут следит за положением Солнца. В результате этого наблюдается улучшение эффективности фотоэлектрических батарей /1/.

Таким образом, создается энергетическая система автоматического управления (ЭСАУ) и достигается управлению без участия человека.

Ниже приведена техническая характеристика фотоэлектрической станции мощностью 20 кВт·час.

Фотоэлектрическая станция мощностью 20 кВт

Возможности применения.

В фотоэлектрической станции (ФЭС) использованы самые современные солнечные элементы на основе монокристаллического кремния с высоким КПД до 16 % и современная элементная база электронных блоков и системы аккумулирования электрической энергии на основе современных необслуживаемых кислотных или щелочных аккумуляторов /2/. В отличии от зарубежных аналогов в ФЭС предусмотрены возможность эффективной работы в экстремальных условиях континентального сухого климата при температурах до 80 °С.

ФЭС применяется в качестве источника электропитания потребителей энергии постоянного и переменного тока. Например, при использовании потребителей мощностью 20 кВт·час, может обеспечить непрерывную одновременную работу их в течении 7-10 часов в сутки.

Состав фотоэлектрической станции:

1. Фотоэлектрическая батарея мощностью 170 Вт – 120 шт.

2. Размер фотоэлектрической батареи – 1310 х 831 х 4 мм.

3. Требуюмое место для установки ФБ – 150 м².

2. Контроллер мощностью 12/24 В, 20 А – 60 шт.

3. Аккумуляторная батарея емкостью 200 А·час – 60 шт.

5. Инвертор мощностью 30 кВт – 1 шт.

6. Комплект автоматического управления – 1 шт.

7. Соединительные провода (комплект).

Расчетная стоимость: 360.0 (млн. сумм)

174.08 (тыс. долл. США)

Кроме того, в рамках вышеотмеченной программы намечается создание современной электронной автоматизированной системы управления информационного ресурсного центра и введение электронной учетности учебного процесса, проведение on-line обучения и.т.п.

В силу вышесказанных, для обеспечения эффективной деятельности и связей всех компонентов и частей автоматизированных систем института, которые будут расположатся и распределены по зданиям института электрической энергией необходимо дополнительные источники электроэнергии.

В связи этими, целью исследовательской работы является, решение проблем бесперебойной энергообеспечения, путем использования солнечной энергии, т.е. установление в зданиях Наманганского инженерно-педагогического института фотоэлектрических станций.

Основными задачами проекта «Оснащение 3 учебных и вспомогательных зданий фотоэлектрическими станциями являются:

- проведение научно-исследовательских работ в области использования солнечной энергии;

- обеспечение электроэнергией для бесперебойного функционирования электронной автоматизированной системы института.

Ниже в таблице приводится список зданий института, в которых ведутся научные исследования и учебный процесс и вспомогательные к ним здания, вовлеченные в единую сеть электронной автоматизированный системы, для которых необходимо установить фотоэлектрическую станцию, предназначенной для освещения. Здесь также приводятся количество электроэнергии, потребляемое в зданиях мощность которых с учетом их перераспределения в результате модернизации.

Заключение

Таким образом, вырабатываемая электрическая мощность фотоэлектрической станции предлагаемая нами, будет полностью обеспечить потребляемой мощности (до 20 кВт) для освещения зданий достаточно крупных организаций, в том числе Наманганского инженерно-педагогического института (НамИПИ). Рабочая эффективность станции, так как имеющая отличие от других обычных фотоэлектрических станций со специальном режимом работы и автоматическим управлением составляет 15-20%. В результате, нами будет достигнута максимальную значению при использовании суточных солнечных излучений.

Литература

1. М.Х.Муродов, А.Б.Мамаджанов, Д.Ж.Холбоев Биогазовая установка с фотоэлектрическими батареями автоматического управления // Онлайн Электрик: Электроэнергетика. Новые технологии, 2014.–URL: http://online-electric.ru/articles.php?id=107 (Дата обращения: 02.02.2015)

2. М. Н. Турсунов, М. Х. Муродов, З. С. Сеттарова, М. С. Якубова, М. У. Джанклыч, Ш. Н. Усмонов. Влияние свойств защитного покрытия на параметры солнечных элементов на основе кремния. // Гелиотехника, Ташкент, 2004.