ВВЕДЕНИЕ 13
1 ПРЕОБРАЗОВАНИЕ ЭНЕРГИИ СОЛНЦА С ПОМОЩЬЮ 15
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 40
ВОЗДЕЙСТВИЙ ВНЕШНЕЙ СРЕДЫ В НЕТРАДИЦИОННОЙ 40
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 51
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 РАСЧЕТА 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
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.
Электротепловая система противообледенения солнечного модуля может увеличить время непрерывной работы солнечных модулей в период выпадения смешанных осадков, имея питание от аккумуляторных батарей.
Компьютерное моделирование (Matlab/Simulink) позволяет имитировать систему обогрева солнечного модуля, а также визуально отобразить некоторые динамические параметры системы, что упрощает понимание сложных физических преобразований и значительно сокращает время
Высокая степень надежности, относительно невысокая стоимость и простота системы, а также небольшая потребляемая мощность дает ей больше преимуществ по сравнению с другими способами очистки солнечных модулей. Предложенная система является абсолютно безопасной в отличие от [4], поскольку действует от локального источника постоянного тока напряжением 12 В.
Описанная электротепловая система противообледенения солнечного модуля более эффективна, чем инфракрасная система противообледенения, описанная выше [7], - при прочих равных условиях вместо 70 Вт [7] достаточно всего 15 Вт электрической энергии. При этом время оттаивания поверхности модуля с предложенной системой возросло в 3 раза по сравнению с инфракрасной системой противообледенения [7], однако с учетом снижения мощности система эффективна, поскольку даже при частичном отогреве (ориентировочно с 20% поверхности) модуль начинает генерировать электрическую энергию с рабочим напряжением, используя при этом постоянный ток, а не переменный, как в первом случае [7].
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
