Реферат за темою випускної роботи
Зміст
- Вступ
- 1. Переваги і недоліки житлових будинків на сонячній енергії
- 2. Розрахунок потужності сонячних батарей
- 3. Правила установки сонячних батарей
- 4. Втрати на акумуляторних батареях і инверторе
- Висновки
- Перелік джерел
Вступ
Поновлювані джерела енергії (сонячні батареї) знайшли широке застосування в якості автономних і резервних систем електропостачання (СЕС) сучасних індивідуальних будинків, котеджів, інших дрібних споживачів. Такі системи дозволяють забезпечити споживача електроенергією, як при повній відсутності централізованої системи електропостачання, так і при тимчасових збоях в роботі СЕС.
Але найбільший інтерес представляють модернізовані системи, здатні не тільки в повній мірі виконувати функції резервного та автономного електропостачання, а й істотно зменшувати споживання електричної енергії від централізованої СЕС. Максимальний ефект може бути отриманий за умови створення інтелектуальної системи управління режимами енергоспоживання і спеціально розробленої схеми підключення споживача до мережі.
1. Переваги і недоліки житлових будинків на сонячній енергії
Переваги житлових будинків на сонячній енергії очевидні:
- енергія сонця є нескінченною (принаймні на найближчі 5 мільярдів років, плюс-мінус)
- забезпечує екологічно чисту енергію
- без викидів парникових газів, і це може врятувати гроші людей на їх електричні рахунку
Недоліки:
1. Обслуговування
Практично єдине, що домовласник повинен робити, це зберегти чисті панелі. Це важливе завдання, адже занадто багато снігу, пилу і пташиного посліду на панелях може зменшити кількість сонячного світла. Накопичення на екрані пилу може зменшити кількість електроенергії, виробленої системою на цілих 7 відсотків.
2. Околиці
Розташування вашого будинку має великий вплив на вашу сонячну енергоефективність. Це очевидна проблема: Якщо ваша електрична потужність залежить від сонячного світла, такі речі, як тіні високих дерев і високі тіні будівель будуть проблемою. Це ще більша проблема, ніж деякі люди розуміють. Різні типи панелей-різному реагують на тінь. У той час як полікристалічні панелі дозволяють значно скоротити вихід електроенергії, то будь-яка частина затінення моно-кристалічних панелі зупинить виробництво електроенергії полностью.Такім чином, щоб побудувати будинок на сонячних батареях, необхідно, переконатися, чи немає тіні на панель по площі даху під час сонячного годинника в день (як правило, з 10 ранку до 2 годин) і переважно протягом всіх сонячних годин. Чим більше годин панелі піддаються повному сонячному світлу, тим ефективніше буде виробництво електроенергії. Досягнення найбільшої ефективності може означати обрізку або повне видалення дерев на вашій ділянці. Якщо ваш будинок в оточенні висотних будівель, які блокують сонце з даху, це набагато більша проблема.
3. Інсоляція
Сонячне світло, очевидно, грає ключову роль, коли мова йде про сонячної енергії, і не у всіх регіонах створені рівні умови в цьому відношенні. це важливо знати, скільки сонячного світла досягає землі в районі, де знаходиться ваш потенційний сонячний будинок. Те, про що ми говоримо тут, називається інсоляція–міра того, скільки сонячної радіації впаде на землю в тій чи іншій області в певний період часу. Це зазвичай вимірюється в кВТ/м.кв./дні, і вона покаже вам, скільки сонячного світла буде доступно для ваших сонячних батарей, щоб перетворитися в електрика. Чим вище значення інсоляції в вашому регіоні, тим більше електроенергії кожна з ваших панелей зможе генерувати. високе значення інсоляції означає, що ви можете отримати більше енергії з менших панелей. Низьке значення інсоляції означає, що ви могли б у кінцевому підсумку витрачати більше для досягнення тієї ж вихідної потужності. Значить, ви повинні будувати свій будинок на сонячних батареях на південному заході, а не на північному заході? Зовсім ні. Це просто означає, що вам, ймовірно, знадобиться більше панелей для досягнення тієї ж вихідної потужності.
Рисунок 1 – Уровень інсоляції кВт/ч/на добу
4. Зона покриття
Слід врахувати тільки два параметри:
- інсоляція, які ми тільки що обговорювали
- скільки енергії вам потрібно
Щоб отримати дуже грубу оцінку того, наскільки велика система, вам потрібна, подивіться на ваш рахунок за електрику і з'ясуйте, скільки ви використовуєте кВтг на добу. Середній будинок використовує близько 900 кВт-год на місяць, або близько 30 кВт-год в день. Помножте це на 0,25. Ми отримуємо 7,5, так що нам потрібно 7,5 кВт системи. Типова сонячна панель виробляє до 120 ват, або 0,12 кВт в день. Для забезпечення 7,5 кВт, вам потрібно близько 62 панелей. Одна панель може бути приблизно 142 на 64 сантиметрів, так що 62–панелі буде займати приблизно 65 квадратних метрів. Також слід врахувати інсоляцію і скільки годин пік сонячного світла ви отримуєте в день, і також внести корективи, якщо ви використовуєте акумуляторні батареї з панелями. Тому краще всього звернутися до профі.
Рисунок 2 – Приклад розташування пенелей
(анимация: 12 кадров, ∞ циклов повторння, 90 килобайт)
5. Витрати
Для панелей 7,5 кВт або 7500 ват, ви могли б заплатити від $ 22 500 до $: 37 500 долларов.Еслі вам потрібно менше електроенергії, звичайно, число стає нижче. Якщо ви тільки споживаєте 600 кВт-год на місяць, або 20кВт / день, ви могли б встановити систему потужністю до 5 кВт., Яка буде коштувати ближче до $ 5 000. Звичайно можна частково забезпечувати будинок сонячною енергією. Якщо ви хочете інвестувати в сонячні батареї $ 10 000, ви можете доповнити електроенергію з мережі з 1,5 кВт сонячною системою. Проте, десятки тисяч доларів за сонячні батареї все ще досить непомірні витрати тим більше, що це може зайняти десятиліття, поки ці гроші відіб'ються назад. Хоча на заході вже практикують оренду сонячних батарей. Там немає авансових платежів. Домовласники платять щомісячну орендну плату за використання панелей, а компанія з прокату володіє ними і підтримує їх.
6. Утилізація
Термін служби сонячних панелей 40-50 років, контролера і інвертера 15–20 років, акумуляторів в залежності від типу і характеру використання 4–10 років. Хоча питання утилізації сонячних панелей залишається відкритим, тільки 30% всіх виробників приймають назад їх назад для переробки. Але тим не менше попит на відпрацьовані сонячні панелі з кожним роком зростає. Так як видобуток рідкісних металів стає все більш дорогим задоволенням і переробка панелей призведе до повторного їх використання.
2. Розрахунок потужності сонячних батарей
Розрахунок сонячної батареї необхідно починати з підрахунку потреби в електричній енергії. Це можна вирішити двома способами. Можна проаналізувати показання електролічильника, а можна підрахувати суму встановленої потужності всіх споживачів. У цей список входять:
- опалювальне обладнання;
- холодильник;
- пральна машина;
- освітлення тощо.
Для зручності представляємо таблицю середніх витрати електрики по будинку
Рисунок 3 – Таблиця середніх витрат електрики по будинку
3. Правила установки сонячних батарей
Сонячні панелі, встановлені у дворі або на покрівлі, здатні виробляти енергію тільки при наявності світла. Максимальної (паспортної) потужності вони досягають при безхмарному небосхилі і потраплянні світла на їх поверхню під кутом в 90 градусів. При інших кутах виробляється енергія істотно скорочується. Більш того, в хмарну погоду, вона може впасти в 15–20 разів. Все це необхідно знати, виконуючи розрахунок сонячних батарей для приватного будинку.
Рисунок 4 – Приклад установки панелей
При виконанні розрахунку кількості сонячних батарей для дому має сенс орієнтуватися на робочий час, саме в ці години сонячні панелі працюють на повну потужність. У ранковий і вечірній час кількість виробленої енергії буде складати від 20 до 30% встановленої потужності, а решта буде генеруватися в робочий час.
Розрахунок потужності сонячних батарей для дому показує панель потужністю в 1 кВт в літній день, гарантовано буде виробляти 7 кВт в день або 210 кВт на місяць. Можна, звичайно, додати і ту кількість, яка буде вироблятися в сутінковий час доби (вранці і ввечері), але краще його вважати запасом на випадок зміни погодних умов. До речі, якщо панелі встановлені на одному місці, то, зрозуміло, вони не будуть генерувати всю, зазначену паспортну потужність. Тобто, якщо домовласник встановити панелі сумарною потужністю в 2 кВт, то в місяць вона виробить приблизно 420 кВт енергії. Також кількість вироблених кіловат залежить від рівня інсоляції в вашому регіоні.
4. Втрати на акумуляторних батареях і инверторе
Необхідна кількість енергії в темний час доби має бути достатнім щоб його пережити. При потребленіі3 кВт * год, в акумуляторах має зберігається саме таку кількість енергії. Але, їх неприпустимо повністю розряджати, наприклад, автомобільні батареї, можна спустошити на 50%. Можна розрахувати орієнтовний запас зберігається енергії–при добовому споживанні 10 кВт * год, ємність АКБ повинна дорівнювати цій цифрі.
Інвертори, які є невід'ємною частиною сонячної енергетичної системи має ККД в 70–80%. Таким чином, можна зробити висновок, що від використання АКБ, інвертора, контролера, система буде втрачати від 40 до 50% вироблюваної потужності. Тобто, домовласник повинен буде збільшити кількість панелей на ці втрачаються відсотки і ця цифра може змінити розрахунок вартості сонячних батарей для приватного будинку.
Висновки
Можна зробити висновок, що використання і впровадження таких джерел електроенергії в систему електропостачання в цілому можна назвати ефективним, хоч і не зовсім економічно вигідним заходом і якщо враховувати зростання споживання природних ресурсів таких як природний газ, нафту, вугілля які мають великий період відновлення, такі рішення по використанню поновлюваних джерел енергії (ВДЕ) є доцільними. Також не можна забувати що такі джерела енергії значно зменшать викид шкідливих речовин і токсинів в навколишню середу.
При написанні даного реферату магістерська робота ще не завершена. Остаточне завершення: травень 2019 року. Повний текст роботи і матеріали по темі можуть бути отримані у автора або його керівника після зазначеної дати.
Список джерел
- Безруких П. П. Состояние и перспективы развития возобнов- ляемых источников энергии в России / П. П. Безруких, Д. С. Стребков //
- Справочник по ресурсам ВИЭ России и местным видам то- плива / П. П. Безруких [и др.] М.: ИАЦ Энергия, 2007.
- Климатические факторы возобновляемых источников энер- гии / В. В. Елистратов, Е. М. Акентьева, М. М. Борисенко, Н. В. Ко- бышева, Г. И. Сидоренко, В. В. Стадник. СПб.: Наука, 2010.
- Оценки ресурсов возобновляемых источников в России / Ю. С. Васильев, П. П. Безруких, В. В. Елистратов, Г. И. Сидоренко. СПб.: Изд.-во Политех. университета, 2009.
- Hau E. Wind Turbines / Munich. – 2008. 886 c.
- Магомедов А. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии / Махачкала, 1996. – 245с.
- Chao Zhang, Matthias Meier, Wendi Zhang,.Influence of Interface Textures on Light Management in Thin-Film Silicon Solar Cells With Intermediate Reflector/ – М.: Наука, 2015. – 7 с.
- Хахалева Л. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / Ульяновск, . – 2008. 33с.
- Eduardo F. Camacho, Tariq Samad, Mario Garcia–Sanz. Control for Renewable Energy and Smart Grids / From: The Impact of Control Technology, 2011. – 20 с.
- Зайцева М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии / Нижний Новгород, 2012. – 8 с.