Электроснабжение потребителей малой мощности с использованием фотоэлектрических установок

УДК 620.91: 631.3

А.В. НИКИТИН, инженер

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ МАЛОЙ МОЩНОСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИХ УСТАНОВОК

В ходе обработки данных исследования фотоэлектрической панели проанализированы перспективы использования установок преобразования солнечной энергии в электрическую. Рассмотрены вопросы о целесообразности использования фотоэлектрических установок как альтернативного электроснабжения потребителей малой мощности. Предложен вариант электроснабжения потребителей с установленной мощностью менее 50Вт. Рассмотрен технико-экономический эффект от внедрения установок.

Ключевые слова. ВИЭ, фотоэлектрическая панель, солнечная радиация, электроснабжение.

A.V. NIKITIN, engineer

PHOTOVOLTAIC ELECTRICITY SUPPLY OF LOW POWER CONSUMERS

When processing the data of photovoltaic panel performance, the prospects of using the installations, which convertsolar energy into electrical energy, were analyzed. The issues concerning the feasibility of using photovoltaic installations as an alternative power supply to low power consumers were considered. An option of electric power supply with the installed capacity below 50W is offered and technical and economic effect of its implementation is presented.

Key words. renewable energy source, photovoltaic panel, solar radiation, power supply.

Идея внедрение установок по выработки электрической энергии из возобновляемых источников, считается обоснованной с точки зрения экологической безопасности. Снижение вредных выбросов и повышение техногенной безопасности населения Земли, безусловно, являются приоритетными задачами развития современной энергетики. Тогда закономерно возникает вопрос: «Почему мы не отказываемся от основных источников энергии?». Это обусловлено рядом причин. Во-первых, на сегодняшний день стоимость установки

239

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. ИАЭП. 2015. Вып. 87.

по выработки электричества из солнечной энергии достаточно высока, а стоимость вырабатываемой энергии в несколько раз превышает рыночную. Во-вторых, зависимость возобновляемых источников энергии от климатических условий, не позволяют полностью обеспечивать системное электроснабжение потребителей и как следствие бесперебойность работы электроустановок.

Применение возобновляемых источников энергии обосновано для сезонных и маломощных потребителей, капитальные затраты на электроснабжение которых, по уровню капитальных затрат сопоставимо, со строительством к объекту обычной линии электропередач.

На основании проведенных исследований, лабораторией 4.5 ИАЭП, обоснована целесообразность внедрения фотоэлектрических установок (ФЭУ) для электроснабжения потребителей с установленной мощностью менее 50Вт. В период с мая по сентябрь 2015 года были проведены экспериментальные исследования ФЭУ с установленной мощностью 100Вт (в соответствии с паспортными данными установки). В качестве объекта электроснабжения принята модульная установка содержания животных, с диодными светильниками, суммарной мощностью 15Вт (рис.1).

Рис. 1. Система электроосвещения светильниками с диодными источниками света, мощностью 5,5Вт, номинальное напряжение 12В, степень защиты

корпуса №54

На основании данных эксплуатации модульной установки, построен график нагрузки за рассматриваемый период (рис.2).

Рис. 2. График нагрузки модульной установки

Энергопотребление в мае и июне не превышает 1,2кВт*ч в месяц, что обусловлено особенностями природно-климатических явлений, зафиксированные метеостанцией ИАЭП [1]. Тогда как в период с июля по сентябрь наблюдается рост показателей энергопотребления на 0,5кВт*ч в месяц.

Современные фотоэлектрические панели (ФЭП) способны преобразовывать от 8% до 15% мощности солнечного излучения[2], поступающего на поверхность Земли. На основании экспериментальных данных определена зависимость мощности преобразованной ФЭП от интенсивности солнечной радиации в заданных климатических условиях (рис.3).

Май Июнь Июль Август Сентябрь

Рис.3. График изменения мощности ФЭП и интенсивности солнечной радиации

во времени

ISSN 0131-5226. Сборник научных трудов. _ИАЭП. 2015. Вып. 87._

Обработанные данные позволяют говорить о том, что в зависимости от интенсивности солнечной радиации в период с мая по сентябрь 2015 года мощность с одной панели составляла от 8Вт до 18Вт. В таблице 1 приведены усредненные значения электрической энергии, вырабатываемой ФЭП и потребляемой модульной установкой по месяцам. Установка панели выполнена с ориентацией на юг [3].

Таблица 1

Среднее расчетное значение вырабатываемой электрической энергии

Л

от ФЭП площадью 1м и потребляемой модульной установкой

Май Июнь Июль Авгус т Сентя брь Итого

Вырабатываемая эл. энергия 1,736 2,16 2,232 1,612 0,992 8,732

Потребляемая эл. энергия 1,409 1,363 1,409 1,409 1,363 6,953

Сопоставив значения потребляемой и вырабатываемой электроэнергии, можно сделать следующие выводы:

- фотоэлектрическая установка, позволяет на 100% обеспечить потребителя необходимым количеством электроэнергии, за рассматриваемый период, с учетом накопления и перераспределения энергии аккумуляторными батареями;

- для обеспечения постоянного уровня вырабатываемой электрической энергии, система должна состоять из нескольких ФЭП или иметь возможность увеличения их количества. Использование фотоэлектрических установок для электроснабжения потребителей малой мощности, является наиболее целесообразным с экономической точки зрения. Стоимость полного комплекта оборудования ФЭУ (двух ФЭП, контроллера заряда, аккумуляторной батареи и комплектующих) с монтажными работами составляет - 44 тыс. руб. В сравнении, прокладка кабельной линии протяженностью менее ста метров с учетом стоимости материалов, оплаты работ и соответствующих разрешений и согласований составляет порядка -50 тыс. руб. С учетом необходимости ежемесячной оплаты счетов и ежегодного роста тарифов на электроэнергию, использование альтернативной схемы электроснабжения потребителей является, более экономически эффективной.

Технологии и технические средства механизированного производства продукции растениеводства и животноводства_

Основные критерии, которым должна отвечать установка для электроснабжения с использованием ФЭП, являются способность бесперебойной работы и удобство модернизации системы для потребителя. Под удобством модернизации системы, подразумевается наличие базовых возможностей расширения ряда ФЭП, без участия специализированного персонала. Не смотря на подтверждение эффективности внедрения систем маломощных фотоэлектрических установок для генерации электрической энергии, решение о переходе к альтернативным источникам, остается за потребителем.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Метеоданные с погодной станции WeatherLink, с сайта «Погода в г. Пушкин» [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://weather-pushkin.jimdo.com свободный.

2. Таран А.А., Воронин С.М. Эффективность фотоэлектрических преобразователей в концентрированном солнечном излучении /А.А. Таран, С.М. Воронин//Вестник аграрной науки Дона. 2011. №3(15).

3. Эрк А.Ф., Никитин А.В. Использование активных и пассивных солнечных коллекторов в системах солнечного водонагрева в северозападном регионе РФ/А.Ф. Эрк, А.В. Никитин//Энергосберегающие технологии и технические средства для их обеспечения в сельскохозяйственном производстве: Международная научно -практическая конференция молодых ученых, г. Минск, 25-26 августа 2010г/РУП НПЦ НАН Беларуси по механизации с.-х. Минск, 2010. С.277-280.

УДК 628.979:581.035

С.А. РАКУТЬКО, доктор техн. наук; А.В. ВАСЬКИН; Р.Ф. МИНУЛЛИННА; В.Ф. КАМАЛОВ; В.А. РЯЖСКИХ

МЕТОД ОЦЕНКИ ПОЛЕЗНОСТИ ПОТОКА ИСТОЧНИКОВ ОПТИЧЕСКОГО ИЗЛУЧЕНИЯ В СВЕТОКУЛЬТУРЕ НА ПРИМЕРЕ РАССАДЫ ТОМАТА И ОГУРЦА