Українська   English
ДонНТУ   Портал магистров

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Возобновляемые источники энергии (солнечные батареи) нашли широкое применение в качестве автономных и резервных систем электроснабжения (СЭС) современных индивидуальных домов, коттеджей, других мелких потребителей. Такие системы позволяют обеспечить потребителя электроэнергией, как при полном отсутствии централизованной системы электроснабжения, так и при временных сбоях в работе СЭС.

Но наибольший интерес представляют модернизированные системы, способные не только в полной мере выполнять функции резервного и автономного электроснабжения, но и существенно уменьшать потребление электрической энергии от централизованной СЭС. Максимальный эффект может быть получен при условии создания интеллектуальной системы управления режимами энергопотребления и специально разработанной схемы подключения потребителя к сети.

1. Преимущества и не достатки жилых домов на солнечной энергии

Преимущества жилых домов на солнечной энергии очевидны:

Недостатки:

1. Обслуживание

Практически единственное, что домовладелец должен делать, это сохранить чистые панели. Это важная задача, ведь слишком много снега, пыли и птичьего помета на панелях может уменьшить количество солнечного света. Накопление на экране пыли может уменьшить количество электроэнергии, произведенной системой на целых 7 процентов.

2. Окрестности

Расположение вашего дома имеет большое влияние на вашу солнечную энергоэффективность. Это очевидная проблема: Если ваша электрическая мощность зависит от солнечного света, такие вещи, как тени высоких деревьев и высокие тени зданий будут проблемой. Это еще большая проблема, чем некоторые люди понимают. Различные типы панелей по разному реагируют на тень. В то время как поликристаллические панели позволяют значительно сократить выход электроэнергии, то любая часть затенения моно-кристаллической панели остановит производство электроэнергии полностью.Таким образом, чтобы построить дом на солнечных батареях, необходимо, убедиться, нет ли тени на панель по площади крыши во время солнечных часов в день (как правило, с 10 утра до 2 часов) и предпочтительно в течение всех солнечных часов. Чем больше часов панели подвергаются полному солнечному свету, тем эффективнее будет производство электроэнергии. Достижение наибольшей эффективности может означать обрезку или полное удаление деревьев на вашем участке. Если ваш дом в окружении высотных зданий, которые блокируют солнце с крыши, это гораздо большая проблема.

3. Инсоляция

Солнечный свет, очевидно, играет ключевую роль, когда речь идет о солнечной энергии, и не во всех регионах созданы равные условия в этом отношении. Это важно знать, сколько солнечного света достигает земли в районе, где находится ваш потенциальный солнечный дом. То, о чем мы говорим здесь, называется инсоляция–мера того, сколько солнечной радиации упадет на землю в той или иной области в определенный период времени. Это обычно измеряется в кВТ/м.кв./дни, и она покажет вам, сколько солнечного света будет доступно для ваших солнечных батарей, чтобы превратиться в электричество. Чем выше значение инсоляции в вашем регионе, тем больше электроэнергии каждая из ваших панелей сможет генерировать. Высокое значение инсоляции означает, что вы можете получить больше энергии из меньших панелей. Низкое значение инсоляции означает, что вы могли бы в конечном итоге тратить больше для достижения той же выходной мощности. Значит, вы должны строить свой дом на солнечных батареях на юго-западе, а не на северо-западе? Вовсе нет. Это просто означает, что вам, вероятно, понадобится больше панелей для достижения той же выходной мощности.

Уровень инсоляции

Рисунок 1 – Уровень инсоляции кВт/ч/сутки

4. Зона покрытия

Следует учесть только два параметра:

Чтобы получить очень грубую оценку того, насколько большая система, вам нужна, посмотрите на ваш счет за электричество и выясните, сколько вы используете кВтч в сутки. Средний дом использует около 900 кВт-ч в месяц, или около 30 кВт-ч в день. Умножьте это на 0,25. Мы получаем 7,5, так что нам нужно 7,5 кВт системы. Типичная солнечная панель вырабатывает до 120 ватт, или 0,12 кВт в день. Для обеспечения 7,5-кВт, вам нужно около 62 панелей. Одна панель может быть примерно 142 на 64 сантиметров, так что 62–панели будет занимать примерно 65 квадратных метров. Также следует учесть инсоляцию и сколько часов пик солнечного света вы получаете в день, и также внести коррективы, если вы используете аккумуляторные батареи с панелями. Поэтому лучше всего обратиться к профи.

Пример расположения панелей</q> тарифа

Рисунок 3 – Пример расположения панелей
(анимация: 12 кадров, ∞ циклов повторения, 90 килобайт)

5. Расходы

Для панелей 7,5 кВт или 7500 ватт, вы могли бы заплатить от $ 22 500 до $ 37 500 долларов.Если вам нужно меньше электроэнергии, конечно, число становится ниже. Если вы только потребляете 600 кВт-ч в месяц, или 20кВт/день, вы могли бы установить систему мощностью до 5 кВт., Которая будет стоить ближе к $ 5 000. Конечно можно частично обеспечивать дом солнечной энергией. Если вы хотите инвестировать в солнечные батареи $ 10 000, вы можете дополнить электроэнергию из сети с 1,5 кВт солнечной системой. Тем не менее, десятки тысяч долларов за солнечные батареи все еще довольно непомерные расходы–тем более, что это может занять десятилетия, пока эти деньги отобьются обратно. Хотя на западе уже практикуют аренду солнечных батарей. Там нет авансовых платежей. Домовладельцы платять ежемесячную арендную плату за использование панелей, а компания по прокату владеет ими и поддерживает их.

6. Утилизация

Срок службы солнечных панелей 40–50 лет, контроллера и инвертера 15–20 лет, аккумуляторов в зависимости от типа и характера использования 4–10 лет. Хотя вопрос утилизации солнечных панелей остается открытым, только 30% всех производителей принимают обратно их обратно для переработки. Но тем не менее спрос на отработанные солнечные панели с каждым годом растет. Так как добыча редких металлов становится все более дорогим удовольствием и переработка панелей приведет к повторному их использованию.

2. Расчет мощности солнечных батарей

Расчет солнечной батареи необходимо начинать с подсчета потребности в электрической энергии. Это можно решить двумя способами. Можно проанализировать показания электросчетчика, а можно подсчитать сумму установленной мощности всех потребителей. В этот список входят:

Для удобства представляем таблицу усредненного расхода электричества по дому

Уровень инсоляции

Рисунок 3 – Таблица усредненного расхода электричества по дому

3. Правила установки солнечных батареи

Солнечные панели, установленные во дворе или на кровле, способны производить энергию только при наличии света. Максимальной (паспортной) мощности они достигают при безоблачном небосводе и попадании света на их поверхность под углом в 90 градусов. При других углах вырабатываемая энергия существенно сокращается. Более того, в облачную погоду, она может упасть в 15–20 раз. Все это необходимо знать, выполняя расчет солнечных батарей для частного дома.

Уровень инсоляции

Рисунок 4 – Пример установки панелей

При выполнении расчета количества солнечных батарей для дома имеет смысл ориентироваться на рабочее время, именно в эти часы солнечные панели работают в полную мощность. В утреннее и вечернее время количество вырабатываемой энергии будет составлять от 20 до 30% установленной мощности, а остальное количество будет генерироваться в рабочее время.

Расчет мощности солнечных батарей для дома показывает–панель мощностью в 1 кВт в летний день, гарантированно будет вырабатывать 7 кВт в день или 210 кВт в месяц. Можно, конечно, добавить и то количество, которое будет вырабатываться в сумеречное время суток (утром и вечером), но лучше его считать запасом на случай изменения погодных условий. Кстати, если панели установлены на одном месте, то, разумеется, они не будут генерировать всю, указанную паспортную мощность. То есть, если домовладелец установить панели суммарной мощностью в 2 кВт, то в месяц она выработает приблизительно 420 кВт энергии. Также количество выработанных киловатт зависит от уровня инсоляции в вашем регионе.

4. Потери на аккумуляторных батареях и инверторе

Необходимое количество энергии в темное время суток должно быть достаточным чтобы его пережить. При потреблении3 кВт*ч, в аккумуляторах должно хранится именно такое количество энергии. Но, их недопустимо полностью разряжать, например, автомобильные батареи, можно опустошить на 50%. Можно рассчитать ориентировочный запас хранимой энергии — при суточном потреблении 10 кВт*ч, емкость АКБ должна равняться этой цифре.

Инверторы, которые являются неотъемлемой частью солнечной энергетической системы имеет КПД в 70–80%. Таким образом, можно сделать вывод, что от использования АКБ, инвертора, контроллера, система будет терять от 40 до 50% вырабатываемой мощности. То есть, домовладелец должен будет увеличить количество панелей на эти теряемые проценты и эта цифра может изменить расчет стоимости солнечных батарей для частного дома.

Выводы

Можно сделать вывод, что использование и внедрение таких источников электроэнергии в систему электроснабжения в целом можно назвать эффективным, хоть и не совсем экономически выгодным мероприятием и если учитывать рост потребления природных ресурсов таких как природный газ, нефть, уголь которые имеют большой период возобновления, такие решения по использованию возобновляемых источников энергии (ВИЭ) является целесообразными. Также нельзя забывать что такие источники энергии значительно уменьшат выброс вредных веществ и токсинов в окружающую среду.

При написании данного реферата магистерская работа еще не завершена. Окончательное завершение: май 2019 года. Полный текст работы и материалы по теме могут быть получены у автора или его руководителя после указанной даты.

Список источников

  1. Безруких П. П. Состояние и перспективы развития возобнов- ляемых источников энергии в России / П. П. Безруких, Д. С. Стребков //
  2. Справочник по ресурсам ВИЭ России и местным видам то- плива / П. П. Безруких [и др.] М.: ИАЦ Энергия, 2007.
  3. 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.
  4. Оценки ресурсов возобновляемых источников в России / Ю. С. Васильев, П. П. Безруких, В. В. Елистратов, Г. И. Сидоренко. СПб.: Изд.-во Политех. университета, 2009.
  5. Hau E. Wind Turbines / Munich. – 2008. 886 c.
  6. Магомедов А. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии / Махачкала, 1996. – 245с.
  7. 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.
  8. Хахалева Л. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / Ульяновск, . – 2008. 33с.
  9. Eduardo F. Camacho, Tariq Samad, Mario Garcia–Sanz. Control for Renewable Energy and Smart Grids / From: The Impact of Control Technology, 2011. – 20 с.
  10. Зайцева М. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии / Нижний Новгород, 2012. – 8 с.