Введение 3
1 Общие сведения об электростанциях 5
2 Конструкции солнечных батарей 29
2.1 Солнечные батареи малой мощности 30
2.2 Солнечные батареи средней мощности 34
2.3 Солнечные батареи высокой мощности 43
3 Модернизация солнечный батарей 49
3.1 Первый способ модернизации 49
3.2 Второй способ модернизации 59
Заключение 68
Список используемых источников 70
Что такое электроэнергетика в России? Ответ на данный вопрос находится в федеральном законе российской федерации об электроэнергетике, которой гласит, что «электроэнергетика - отрасль экономики Российской Федерации, включающая в себя комплекс экономических отношений, возникающих в процессе производства (в том числе производства в режиме комбинированной выработки электрической и тепловой энергии), передачи электрической энергии, оперативно-диспетчерского управления в
электроэнергетике, сбыта и потребления электрической энергии с использованием производственных и иных имущественных объектов (в том числе входящих в Единую энергетическую систему России), принадлежащих на праве собственности или на ином предусмотренном федеральными законами основании субъектам электроэнергетики или иным лицам. Электроэнергетика является основой функционирования экономики и жизнеобеспечения».
Что такое электроснабжение? Раздел энергетика и электрификация межгосударственный стандарта ГОСТ 19431-84 гласит, что «энергоснабжение (электроснабжение) - обеспечение потребителей энергией (электрической энергией)».
Выпускная квалификационная работа будет связана с разбором известных преобразований солнечной энергии в электрическую. При изучении материала по солнечным батареям на иностранных языках были обнаружены несколько вариантов повышения коэффициента полезного действия ячеек солнечных батарей, а именно:
• разработка органических солнечных элементов на основе «Beta vulgars»;
• разработка нового типа солнечных ячеек для космической промышленности на основе Ga (галлий), In (индий), P (фосфор) и As (мышьяк) в различных комбинациях;
• увеличение охвата солнечного спектра с целью повышения коэффициента полезного действия солнечных ячеек;
• применение трехмерной (3D) печати для изготовления солнечных батарей.
После изучения данных статей был сделан вывод, что большинство исследований направлено на изменение структуры солнечных батарей, но не усовершенствование уже имеющихся солнечных батарей путем внедрения недорогостоящего оборудования.
Целью данной работы является разработка методов по повышению эффективности преобразования солнечной энергии в электрическую. Для достижения данной цели необходимо решить задачи:
• обеспечение поворота солнечных панелей строго за солнцем с максимальной выработкой электроэнергии;
• влияние температуры солнечной панели на выработку электроэнергии;
• предложить способы реализации поставленной цели.
В выпускной квалификационной работе было документально подтверждено увеличение вырабатываемой электрической мощности солнечных электростанций в России, в связи с чем был сделано вывод по численному увеличению самих солнечных электростанций.
Также во время работы над диссертацией были исследованы достижения иностранных ученых в области солнечной энергетики. Данные исследования направлены в первую очередь на изменение подхода к выбираемому материалу. В одной из рассмотренных статей было предложено заменить кремний на органический сенсибилизатор на основе свекольного сока. Результаты данной статьи показали, что органические солнечные батареи возможно производить, но их эффективность на данный момент мала, поскольку технология достаточно новая. В пользу защиты были выдвинуты аргументы в области безвредности отходов данных солнечных элементов в отличии от солнечных элементов на основе кремния, а также низкая стоимость с примерном временем окупаемости в 1,5 года при благополучном исходе. В другой статье предлагалось использовать 3D печать для изготовления солнечных батарей. Также была обнаружена статья, в которой производилось исследование на предмет использования иных материалов солнечных батарей для космической промышленности, таких как галлий, индий и мышьяк.
При детальном рассмотрении готовых решений от различных производителей было выявлено то, что все производители/поставщики предлагают к установке стационарные солнечные батареи различной мощности, которые жестко крепятся к различным поверхностям в зависимости от пожеланий заказчика. В сети имеется множество информации по поводу установки рекомендуемого угла наклона солнечных батарей в зависимости от времени года, но не было найдено ни одного решения с механизмом поворота солнечных батарей средней мощности по обратной связи. Также не было обнаружено ни одного решения или исследования на тему необходимости или возможности охлаждения солнечных панелей.
В данной работе произведено исследование по увеличению эффективности преобразования солнечных батарей средней мощности при использовании механизма поворота совместно с отслеживанием точки экстремума до 16%, а при использовании системы охлаждения - до 30%, что в совокупности применения суммарно повысит эффективность преобразования до 46%. Также отведенное тепло при охлаждении солнечных батарей можно использовать в бытовых нуждах
Важно отметить, что все вычисления производились с использованием данных распространенных солнечных батарей, в условиях приближенным к реальным, а также не учитывался параметр антибликового покрытия, поскольку данный параметр у каждого производителя разный.
