ВВЕДЕНИЕ 5
1. СОСТОЯНИЕ И ОБОСНОВАНИЕ ВОПРОСА 7
1.1 Актуальность (важность защиты, снижение КПД из-за загрязнения) 7
1.2 Современное состояние вопроса 7
2. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА УСТРОЙСТВА ДЛЯ ОЧИСТКИ СФЭУ
ОТ МЕХАНИЧЕКИХ ЧАСТИЦ 11
2.1 Теоретическое обоснование защиты СФЭУ 11
2.2 Физические основы работы солнечной батареи 12
2.3 Почему нежелательно загрязнение поверхности стекла солнечной
батареи 15
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОБЛЕМЫ 18
3.1 Основные понятия о солнечной энергетике 18
3.2 Раннее открытые устройства защиты и очистки, механизм
загрязнения панели 20
4. СХЕМА УСТАНОВКИ И ЕЁ ОПИСАНИЕ 24
4.1 Схема установки 24
4.2 Свойства пленки 27
4.3 Возможные варианты утилизации пленки 29
5. Экспериментальное исследование 31
5.1 Методика эксперимента 31
5.2 Проведение эксперимента 32
6. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ 39
6.1 Опасности и риски установки предотвращения загрязнений СФЭУ
механическими частицами на основе механической тяги пленки 39
6.2 Опасность поражения электрическим током 40
6.3 Механические повреждения тела человека 41
6.4 Требования к средствам индивидуальной защиты от падения с высоты 44
6.5 Получение ожогов 46
7. ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ 47
7.1 Экономическая целесообразность применения возобновляемых
источников энергии 47
7.2 Экономическая целесообразность применения солнечной
энергетики 51
7.3 STEEP - анализ внешних факторов необходимости разработки устройства защиты от загрязнений СФЭУ на основе механической тяги пленки 52
7.4 Качественный анализ вариантов проектных решений 53
7.5 Оценка движущих и сдерживающих сил и ресурсов разработки устройства защиты СФЭУ от загрязнений на основе механической тяги
пленки 56
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 58
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 59
Энергия - одна из важнейших составляющих жизни человека. Каждый день мы встречаемся с различными её видами, преобразованиями одного типа энергии в другой. Например, преобразование химической энергии пищи в механическую энергию движения и тепловую энергию. В мировой энергетике существует два источника получения энергии: традиционные (ископаемые) - газ, уголь, нефть и нетрадиционные (возобновляемые) - солнце, ветер, вода, низкопотенциальное тепло земли.
Большой недостаток традиционных источников энергии - это их исчерпаемость. Также ископаемые виды топлива являются более дорогими, так как требуют затрат на добычу, очистку и транспортировку до места преобразования в электрическую энергию. Кроме того, традиционные источники энергии при их переработке выделяют в атмосферу большое количество вредных веществ, таких как пыль и углекислый газ. Последний является причиной образования озоновой дыры в атмосфере, через которую беспрепятственно проходит прямое солнечное излучение. При попадании на Землю в больших количествах оно может вызывать онкологические заболевания у людей, поэтому в условиях современного мира очень важно предотвратить попадание избыточного количества солнечной радиации в атмосферу.
Данную проблему на сегодняшний день лучше всего решают возобновляемые источники энергии.
Солнце - крупнейший возобновляемый источник энергии во вселенной. Вклад солнца в энергетический баланс Земли в 5000 раз превышает вклад всех остальных источников энергии, а поглощение этой энергии Землёй превосходит в 3500[1] раз годовое энергопотребление всего человечества. Большую часть в производстве электрической и тепловой энергии от возобновляемых источников занимает солнечная энергетика. Именно это послужило причиной выбора темы выпускной квалификационной работы. Энергия солнечного излучения преобразуется в электрическую с помощью солнечных батарей - специальных устройств, составленных из кремниевых элементов и работающих на основе p-n перехода. Поскольку солнечные фотоэлектрические установки получают активное распространение в Челябинской и Свердловской области, необходимо организовывать их обслуживание.
Поскольку КПД солнечных фотоэлектрических установок составляет 15% в реальных условиях, научное сообщество всячески стремится к его поддержанию, а по возможности и повышению. Одним из методов поддержания КПД солнечных фотоэлектрических модулей является очистка солнечной панели от различных видов загрязнений. В данной работе будет рассмотрен один из методов защиты солнечной батареи от загрязнения механическими частицами.
В ходе работы был обоснован выбор темы, описана её актуальность, приведены данные о современном состоянии данной проблемы, теоретически обосновано использование солнечной энергии, описаны физические основы работы солнечных батарей, обоснована необходимость очистки солнечных панелей, подробно исследована проблема загрязнения солнечных батарей, приведены основные понятия солнечной энергетики, описаны открытые раннее устройства защиты и очистки СФЭУ, проведена теоретическая разработка устройства, вычерчена его схема, подробно описан каждый элемент установки, приведены варианты возможной утилизации и повторного использования пленки, определена методика эксперимента, успешно проведен эксперимент, доказана эффективность установки, в части БЖД подробно описаны все опасности, с которыми может столкнуться человек при работе с устройством, проведен экономический анализ данного устройства и доказана его эффективность.
