ВВЕДЕНИЕ 13
1 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ СОЛНЦА С ПОМОЩЬЮ
СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ 15
1.1 Солнечная энергетика 15
1.2 Основные и дополнительные факторы и их влияние на приход СИ ... 16
1.3 Классификация СЭУ и их особенности 17
1.4 Виды солнечных энергоустановок 22
1.4.1 Кремниевые фотопреобразователи 22
1.4.2 Зеркальные концентраторы 24
1.4.3 Водонагреватели 25
1.4.4 Тепловые концентраторы 26
1.4.5 Жилой дом с солнечным отоплением 26
1.5 Экономические показатели солнечной энергетики 29
Выводы по главе 1 31
2 СУЩЕСТВУЮЩИЕ СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ 32
2.1 Проблемы обледенения и способы их решения в авиации 32
2.1.1 Электроимпульсная противообледенительная система 33
2.1.2 Тепловые противообледенительные системы 34
2.2 Проблемы обледенения ЛЭП и способы их решения 35
2.2.1 Борьба с обледенение индукционным током 36
2.2.2 Борьба с обледенением методом Виктора Петренко 37
2.3 Общие способы борьбы с обледенением 37
2.3.1 Зачехление 37
2.3.2 Борьба с обледенением механическим способом 38
2.3.3 Борьба с обледенением максимизацией угла наклона 38
(гравитационный способ) 38
Выводы по главе 2 39
3 СПОСОБЫ БОРЬБЫ С ОБЛЕДЕНЕНИЕМ И ЗАЩИТА ОТ
ВОЗДЕЙСТВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ В НЕТРАДИЦИОННОЙ ЭНЕРГЕТИКЕ 40
3.1 Противообледенительные системы ВЭУ 40
3.1.1 Противообледенительная система лопасти ВЭУ на основе 41
ультразвукового излучения 41
3.2 Противообледенительные системы солнечных модулей 44
3.3 Защита солнечных модулей от воздействий внешней среды 45
3.3.1 Способы защиты солнечной панели от града 47
3.3.2 Изменение угла наклона 47
3.3.3 Установка солнечных панелей меньших размеров 48
3.3.4 Зачехление 49
Выводы по главе 3 50
4 ЭЛЕКТРОТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА ПРОТИИОБЛЕДЕНЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО МОДУЛЯ 51
4.1 Необходимость внедрения электротепловой системы 51
противообледенения солнечного модуля 51
4.2 Электротепловая система противообледенения солнечного модуля .. 52
Выводы по главе 4 53
5 МЕТОДИКА РАЧЕТА ПРОТИВООБЛЕДЕНИТЕЛЬНОЙ СИСТЕМЫ 54
5.1 Моделирования электротепловой системы противообледенения 54
солнечного модуля 54
5.2 Расчеты электроэнергии необходимой для работы системы и 57
выработанной солнечным модулем 57
5.3 Экспериментальные исследования элементов системы 77
Выводы по главе 5 81
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 82
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 83
ПРИЛОЖЕНИЯ 88
ПРИЛОЖЕНИЕ А 88
СТАТЬЯ «ЭЛЕКТРОТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА ПРОТИВООБЛЕДЕНЕНИЯ
СОЛНЕЧНОГО МОДУЛЯ» ОПУБЛИКОВАННАЯ В МЕЖДУНАРОДНОМ НАУЧНОМ ЖУРНАЛЕ ВАК 88
ПРИЛОЖЕНИЕ Б 111
УЧЕБНАЯ ПРОГРАММА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ
XXI век - это век технологий и информации. Наука каждый день вносит в наши жизни новые знания, а научный прогресс воплощает их в жизнь. Ценнейший ресурс любого развития - это энергия. Она необходима, как для работы небольшого уличного фонаря, так и для работы мощнейшего коллайдера. Неудивительно, что человек год от года прикладывает все больше усилий для увеличения выработки электроэнергии. Ученые и инженеры уже давно научились извлекать и использовать энергию из того, что окружает нас постоянно и никогда не иссякнет. Это ветер, Солнце, вода, тепло Земли - возобновляемые источники энергии [1]. Возобновляемая энергетика при должном развитии не только может составить конкуренцию традиционным технологиям, но и полностью заместить их, выводя государственные энергобалансы на новые уровни. Одно только Солнце ежедневно приносит в наш мир столько энергии, сколько хватит всему Земному шару на целый год [2].
Именно солнечная энергетика является одной из самых перспективных и конкурентоспособных отраслей в нетрадиционной энергетике [3]. Преобразовывать энергию солнечного света можно в различные виды - тепловую, электрическую, химическую. Существуют различные типы установок для получения энергии на базе солнечного излучения, но наибольший интерес представляют собой фотоэлектрические преобразователи или солнечные модули, - именно они получили наибольшее распространение [4].
Солнечные модули (рисунок В1), ориентированные на прием солнечной радиации с использованием фотоэлектрического эффекта, просты в обслуживании и эксплуатации. На сегодняшний день их применяют для выработки электроэнергии практически во всех странах мира, как для магистрального сетевого,
В связи с этим целью работы стало рассмотрение такого аспекта возобновляемых источников энергии, как солнечная энергетика и возможности использования электротепловой системы противообледенения солнечного модуля для обеспеченья бесперебойной работы СМ в условиях низких температур и осадков в виде льда и мокрого снега.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1) Изучить модель солнечной энергетики.
2) Проанализировать существующие противообледенительные системы, в том числе и в нетрадиционной энергетики.
3) Представить и обосновать электротепловую противообледенительную систему. Создать опытную установку, произвести эксперимент.
4) Просчитать электрический аспект вопроса.
Эксплуатация солнечных батарей растет год от года, в том числе строятся целые станции по выработке электроэнергии за счет солнечного излучения в широтах, где ранее, казалось бы, размещение таких источников энергии не целесообразно. Однако, прогресс не стоит на месте и с каждым годом качество самих солнечных элементов, так и остальных составляющих солнечных панелей улучшается. Улучшаются технические характеристики направленные на прием и выработку электроэнергии, а так же технические характеристики корпуса и защитного покрытия солнечных батарей, что позволяет размещать солнечные электростанции в местах с агрессивной средой и переменчивыми метеоусловиями.
Экспериментально доказано и обосновано, что электротепловая система противообледенения солнечного модуля может увеличить время непрерывной работы солнечных модулей в период выпадения смешанных осадков, имея питание от аккумуляторных батарей.
Высокая степень надежности, относительно невысокая стоимость и простота системы, а также небольшая потребляемая мощность дает ей большое преимущество по сравнению с другими способами очистки солнечных модулей. Предложенная система является абсолютно безопасной, поскольку действует от локального источника постоянного тока напряжением 12 В.
