МОДЕЛИРОВАНИЕ АВТОНОМНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Р. Т. Хазиева, Р. В. Кириллов, М. О. Низамов, Б. А. Соловьев

Аннотация


Актуальность
Солнце способно передавать на Землю колоссальное количество энергии в виде
излученного тепла. Ученые нашли способ собирать этот вид энергии и перерабатывать его
в электрическую. Для этого используются специальные кремниевые фотоэлектрические
панели, способные под действием внешнего солнечного возбудителя генерировать
постоянный ток, благодаря которому возможно питание небольшой энергетической
системы. Эти панели соединяют между собой таким образом, чтобы обеспечивать
максимальную мощность выработки энергии. Совокупность энергетических панелей,
объединенных в систему, называют солнечной электростанцией, на данный момент одним
из самых перспективных вариантов электростанций. Солнечные электростанции —
достаточно уникальный вид электрогенераторов, способных вырабатывать энергию, не
затрачивая практически никакого внутреннего топлива, такого как органика, притоки воды,
энергия волн, геотермальная энергия. Всего за 20 дней солнцестояния солнечные
электростанции способны полностью возобновить весь мировой запас энергии. Всего за
год непрерывной работы солнца оно сможет воссоздать всю энергию, которую человечество
потратило за всю свою историю, а возможно даже больше.

Фотоэлектрическая установка — это универсальный источник, используемый для
генерации и распределения в энергетических системах. Проблема нехватки электроэнергии
в развивающихся странах может быть решена благодаря использованию альтернативной
энергии, так как за 300 дней или 3000 ч от солнца можно получить энергию, эквивалентную
5000 трлн кВт∙ч.
Цели исследования
Смоделировать и запустить рабочую схему автономной фотоэлектрической установки
для преобразования солнечной энергии в электрический ток потребителям, рассчитать и
вывести на диаграммы значения параметров токов как на выпрямителе, так и на нагрузке,
а также параметры выходных и входных напряжений выпрямителя, как и нагрузки.
Методы исследования
Была построена модель в пакете MATLAB Simulink, состоящая из блоков системы
выпрямителя, инвертора, который преобразует энергию солнца в ток нужного пара-
метра — переменный для бытовой сети, можно ставить несколько таких устройств (как и
контроллеров) — система будет стабильнее, а также аккумуляторной батареи или блоков
бесперебойного питания — это обязательная часть, с ними энергия будет накапливаться и
расходоваться соответственно нуждам потребителя, сети, но есть еще одна из главных
функциональных частей СЭС — это СБ-панели со специальным покрытием, они
притягивают, задерживают, аккумулируют и концентрируют солнечный свет, тепло,
передают его дальше для преобразования в электрическую энергию.
Результаты
В ходе работы было произведено моделирование фотоэлектрической установки, получены
различные зависимости напряжения и тока, а также графики зависимости напряжения и
тока на нагрузке. На основе полученных данных были определены технические
характеристики аккумуляторных и солнечных батарей, вследствие чего сделаны выводы о
наиболее эффективной фотоэлектрической установке.


Полный текст:

PDF

Литература


Ланин В.А. Высокочастотный элек-

тромагнитный нагрев для пайки электрон-

ных устройств // Технологии в электронной

промышленности. 2007. С. 65.

Markvart T., Castaner L. Practical

Handbook of Photovoltaics Fundamental and

Applications. Oxford Elsevier ltd, 2003. P. 1015.

Белов М.П., Нтавухоракомейе Н.

Техническая методика расчет мощности сол-

нечных электростанции в тропическом кли-

мате как в Республике Бурунди // ИЗВЕСТИЯ

СПБГЭТУ ЛЭТИ. 2019. № 8. С. 66–74.

Einstein A. Concerning an Heuristic

Point of View toward the Emission and Transformation

of Light // Annalen der Physik 17. 1905.

С. 132.

Tiwari G.N., Dubey S. Fundamentals of

Photovoltaic Modules and Their Applications.

The Royal Society of Chemistry, Cambridge,

P. 121.

Жуков Г.Ф Общая теория энергии //

Технологии в электронной промышленно-

сти. 1995. С. 11–25.

Видяпин В.И., Журавлева Г.П. Физика

// Общая теория. 2005. С. 166–174.

Хрусталев Д.А. Аккумуляторы: учеб.

пособие для студентов средних и высших

учебных заведений. М.: Изумруд, 2003. 224 с.

Power Rehabilitation and Energy Project

// Report No. 6834-So. 1997. No. 5. P. 3.

Reve magazine [Электронный ресурс].

URL: https://www.evwind.es (дата обращения:

12.2019).

Использованы мировые базы данных

«METEONORM» [Электронный ресурс].

URL: https://meteonorm.com/en (дата обраще-

ния 02.03.2020).

World Data Information [Электронный

ресурс]. URL: https://worlddata.info (дата

обращения: 02.03.2020).

Белгородский институт альтернатив-

ной энергетики [Электронный ресурс]. URL:

http://www.altenergo-nii.ru (дата обращения:

03.2020).

International Energy Agency (IEA).

Cities are at the frontline of the Energy Transition

[Электронный ресурс]. URL: https://www.iea.

org/ newsroom/news/2016/september/cities-areat-

the-frontline-ofthe-energy-transition.html.

(дата обращения: 08.12.2019).

Florida R. The Economic Power of

Cities Compared to Nations, CityLab [Электронный

ресурс]. URL: https://www.citylab.

com/life/2017/03/ the-economic-power-ofglobal-

cities-compared-to-nations/519294.

Wind Power, Solar Power, Diesel Power.

Comparison. Uprise Energy, Technical Article

[Электронный ресурс]. URL: http://

upriseenergy.com/blog/2012/9/15/wind-powervs-

diesel-power-vs-solar-power-comparison.

(дата обращения: 08.12.2019).

United Nations Environment Programme

(UN Environment), Cities and Climate Change

[Электронный ресурс]. URL: https://www.

unenvironment.org/ explore-topics/resourceefficiency/

what-we-do/cities/cities-andclimatechange,

(дата обращения: 03.05.2019).

IRENA, Renewable Energy in District

Heating and Cooling [Электронный ресурс].

URL: https://www.irena.org/-/media/Files/

IRENA/ Agency/Publication/2017/Mar/

IRENA_REmap_DHC_Report_2017.

Austrian Biomass Association, Bioenergy

in Austria — A Factor Creating Added Value

[Электронный ресурс]. URL: http://www.

aebiom.org/wpcontent/uploads/2016/10/

Folder_Bioenergy_in_Austria_AA-5.pdf.

ICLEI — Local Governments for

Sustainability, ICLEI 100 % RE Cities and

Regions Network Leaders, [Электронный

ресурс]. URL: https://iclei.org/en/ Meet_the_

cities_and_regions.html (дата обращения:

05.2019).

Project Information Document/ Integrated

Safeguard Data Sheet (PID/ISDS)/The

World Bank. Режим доступа: http://documents.

worldbank.org/curated/en/575751525514611

/pdf/Concept-Project-Information-Document-

Integrated-Safeguards-Data-Sheet-Somali-

Electricity-Access-Project-P165497.pdf.

Dittrich Th. Materials Concepts for

Solar Cells Helmholtz Center Berlin for Materials

and Energy. Germany, April 2018. P. 8–11.

Кашкаров А.П. Ветрогенераторы, сол-

нечные батареи и другие полезные конструк-

ции. М.: ДМК Пресс, 2011. 144 с.

MATLAB exponent. Simulink [Элек-

тронный ресурс]. URL: https://matlab.ru/

products/simulink (дата обращения

10.2018)

Велькин В.И., Завьялов А.С., Ста-

риков Е.В. Расчет автономной фотоэлектри-

ческой системы электроснабжения для резер-

вирования собственных нужд АЭС: методи-

ческие указания к выполнению курсового

проекта. Екатеринбург: ФГАОУ ВПО УРФУ,

25 с.

Waffenschmidt Е. Direct Current (DC)

Supply Grids for LED Lighting // LED Professional.

No. 48. P. 12.

Aldo V. Da Rosa. Fundamentals of

Renewable Energy Processes. London: Elsevier

Inc, 2009. 818 p.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.