Тема: Повышение энергоэффективности зарядных станций электромобилей на базе возобновляемых источников энергии

Актуальность темы исследования. Количество автомобилей по всему миру растет из года в год, не исключением является и Россия. Пропорционально им растет количество загрязнений и выбросов в окружающую среду. Следовательно, возникает задача создания наиболее подходящего способа снижения этих выбросов, а также экономии жидкого горючего. Альтернатива данному виду транспорта уже имеется – это электромобиль, однако, с их появлением образуется новая проблема – увеличение выработки энергии для заряда электромобилей, что компенсирует отсутствие вредных выбросов от автотранспорта. Тогда рационально использовать зарядные станции на основе возобновляемых источников энергии.
За последнее время зарядные станции электромобилей стали получать широкое применение во всем мире. Появились станции быстрой зарядки, станции замены аккумуляторных батарей и даже беспроводные зарядные станции, однако, не одна из них не решает проблему увеличения вредных выбросов от выработки электроэнергии на электростанциях. В настоящий момент начинает строиться зарядная инфраструктура, получающая энергию от ветровых и солнечных электроустановок. Их количество постепенно возрастает и насчитывается уже порядка тысячи таких станций, однако на территории РФ аналогов данных станций пока нет и все использующиеся станции получают энергию от сети, в то время как наша страна имеет огромнейший ресурс возобновляемой энергии. Использование особенностей географического положения, большой площади и различных типов климатических поясов дает отличную возможность ее применения в питании зарядной инфраструктуры электромобилей.
Исходя из этого, логичен тот факт, что использование возобновляемой энергии для питания зарядных станций для электромобилей на территории Российской федерации является актуальным, а планы их строительства уже в разработке.
Объект исследования – зарядная станция для электромобилей.
Предмет исследования – зарядная станция для электромобилей на основе возобновляемых источников энергии.
Цель работы – повышение эффективности процесса передачи энергии для заряда аккумуляторной батареи электромобиля.
Для достижения цели поставлены следующие основные задачи:
1) Проанализировать принципы работы зарядных станций и станций замены АКБ средств электрического транспорта и существующие методики их математического моделирования;
2) Разработать математическую модель энергетического комплекса, включающего в себя генерирующие электроустановки на основе ветровой энергии, работающие параллельно с электрической сетью и зарядные станции для электромобилей;
3) Исследовать влияние состава и параметров исследуемого гибридного энергетического комплекса на режимы его работы;
4) Выполнить технико-экономическое обоснование структуры и параметров энергетического комплекса на основе возобновляемых источников энергии для подзарядки электромобилей;
5) Подобрать рекомендации по охране труда при использовании системы токопроводящей зарядки электромобилей.
Методы исследования. Статистические методы обработки данных, математическое моделирование, финансово-экономическая оценка и основные законы электротехники.
Публикации. Общее количество публикаций в журналах и материалах конференций, размещённых в наукометрических базах, в т.ч. РИНЦ, по теме магистерской диссертации – 22.

Купить

В ходе магистерской диссертации найдено решено для каждой из поставленных задач, что в итоге дает возможность сделать следующие выводы по использованию зарядных станций для электромобилей с питанием от ветровых электрических установок и солнечных модулей:
1) Проведен анализ принципов работы действующих зарядных станций, разработано математическое описание зарядных станций для электромобилей, которое способно сымитировать ее работу в разных эксплуатационных условиях.;
2) Разработана математическая модель зарядной станции для электромобилей с использованием ветровых электрических установок, солнечных модулей и резервным источником питания, которым является электрическая сеть;
3) Рассчитано влияние разных составов оборудования на эффективность работы зарядной станции. В результате, выявлено следующее:
• использование двух систем аккумуляторных батарей позволяет достигнуть снижение годового потребления электрической энергии из сети по сравнению с применением одной системы на 5,9 МВт∙ч на станции с 4-мя ветровыми электрическими установками с мощностью 30 кВт;
• применение 500 аккумуляторных батарей позволяет снизить энергопотребление из сети за год по сравнению со 100 аккумуляторами станции на 10,1 МВт∙ч при использовании 4-х ветроэлеткрических установок, при среднегодовой скорости ветра 3,5 м/с и установленной мощности 30 кВт;
4) Выявлено, что зарядная станция, которая включает в себя 4 ветровые электрические установки при среднегодовой скорости ветра в 3,5 м/с окупится в расчетный срок 20 лет при стоимости электрической энергии 1 кВт – 6,3 рубля. Стоимость зарядка аккумулятора Nissan Leaf составляет 151 рубль. Данный тип станций наиболее экономический выгоден, а при среднегодовой скорости ветра 6 м/с и выше, такие стации смогут составить конкуренцию обычным сетевым зарядным станциям уже сейчас;
5) Подобраны рекомендации по охране труда, если применяется система токоведущей зарядки электротранспортных средств на зарядных станциях с питанием от ветровых электрических установок и солнечных модулей. Произведен расчет заземляющего сопротивления, которое составляет Rз.у = 3,15 Ом, что меньше величины сопротивления, определенного стандартом ПУЭ, значит, условия заземления соблюдены.
Купить