Файл: Производственной практике (проектнотехнологической).docx
Добавлен: 24.10.2023
Просмотров: 74
Скачиваний: 1
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
 КГЭУ | МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ» |
Институт электроэнергетики и электроники
Кафедра «Электроснабжение промышленных предприятий»
О Т Ч Е Т
по производственной практике (проектно-технологической)
________________Галиевой Зарины Рамилевны__________,
Фамилия И.О. обучающегося в род.падеже
обучающего(ей)ся в группе ЗЭПм-1-21
по образовательной программе направления подготовки
_________13.04.02 Электроэнергетика и электротехника________
код и наименование направления подготовки
направленность (профиль) программы
______ Проектирование развивающихся систем электроснабжения____
указывается наименование направленности (профиля) программы
Казань, 2023 г.
Содержание
Введение ....3
-
Автономные источники электроэнергии на базе солнечных батарей 4-
Солнечная энергия. Основные физические принципы 4 -
Характеристика солнечных электростанций 7 -
Достоинства и недостатки солнечных электростанций 15
-
-
Выбор оборудования для разработки автономного источника электроэнергии на базе солнечных батарей 17 -
Повышение энергоэффективности системы электроснабжения при выборе оборудования 20
Заключение 24
Список литературы 25
Введение
В настоящее время для обеспечения бесперебойного электроснабжения наиболее актуальным является использование источников возобновляемой энергетики, однако, их применение для электроснабжения сельскохозяйственных потребителей ограничено рядом экологических и экономических проблем, связанных в первую очередь с использованием аккумуляторов. На данный момент активно проводится добыча угля и нефти, запасы, которых с каждым днем становятся всё меньше.
По сравнению с другими энергоносителями и источниками энергии солнечная энергия обладает рядом несомненных преимуществ. В первую очередь, энергия Солнца является экологически чистой, т.к. при работе солнечная электростанция не выделяет в окружающую среду вредных веществ. Вторым преимуществом является высокая ресурсоемкость солнечной энергии, обусловленная большим ее количеством, получаемой Землей от Солнца. В-третьих, особенность реализация систем солнечной энергии позволяет масштабировать их и изготовлять такие системы массово, в том числе для автономного использования. В конечном счете, принципиальная схема солнечной электростанции довольно проста и может быть воспроизведена и собрана даже неспециалистом в области альтернативных источников энергии.
-
Автономные источники электроэнергии на базе солнечных батарей-
Солнечная энергия. Основные физические принципы
-
Солнечная энергетика — отрасль науки и техники, разрабатывающая основы, методы и средства использования солнечного излучения или солнечной радиации для получения электрической, тепловой и других видов энергии и использования их в народном хозяйстве.
Лучистая энергия Солнца, поступающая на Землю, представляет собой самый значительный источник энергии, которым располагает человечество. Поток солнечной энергии на земную поверхность эквивалентен условному топливу в количестве 1,2 · 1014 т. Солнце, как и другие звезды, является раскаленным газом. В его составе 82% водорода, 17% гелия, остальные элементы составляют около 1%. Внутри Солнца существует область высокого давления, где температура достигает 15–20 млн град. Земля находится от Солнца на расстоянии примерно 150 млн км. Поток солнечной радиации, достигающей Земли, по разным оценкам, составляет (7,5–10) · 107 кВт · ч/год, или (0,85–1,2) · 1014 кВт, что значительно превышает ресурсы всех других возобновляемых источников энергии.
Солнечное излучение на поверхность Земли зависит от многих факторов: широты и долготы местности, ее географических и климатических особенностей, состояния атмосферы, высоты Солнца над горизонтом и т. д. В мире сегодня солнечная энергетика развивается весьма интенсивно, занимая видное место в топливно-энергетическом комплексе ряда стран.
Источником энергии солнечного излучения служит термоядерная реакция - каждую секунду на Солнце 6*1011 кг водорода превращается в гелий. Дефект массы при этом составляет 4000 кг, что согласно соотношению Эйнштейна E=mc
2 приводит к выделению 4*1020 Дж энергии. Основная часть этой энергии испускается в виде электромагнитного излучения в диапазоне 0,2-3 мкм. Поскольку полная масса Солнца 2*1030 кг, оно должно пребывать в достаточно стабильном состоянии свыше 10 млрд. лет с постоянным выделением энергии.
Гипотеза Планка, блестяще решившая задачу теплового излучения черного тела, получила подтверждение и дальнейшее развитие при объяснении фотоэффекта - явления, открытие и исследование которого сыграло важную роль в становлении квантовой теории. Различают фотоэффект внешний, внутренний и вентильный. Внешним фотоэлектрическим эффектом (фотоэффектом) называется испускание электронов веществом под действием электромагнитного излучения. Внешний фотоэффект наблюдается в твердых телах (металлах, полупроводниках, диэлектриках), а также в газах на отдельных атомах и молекулах (фотоионизация). Фотоэффект обнаружен (1887 г.) Г. Герцем, наблюдавшим усиление процесса разряда при облучении искрового промежутка ультрафиолетовым излучением.
Первые фундаментальные исследования фотоэффекта выполнены русским ученым А.Г. Столетовым. Два электрода (катод из исследуемого металла и анод - в схеме Столетова применялась металлическая сетка) в вакуумной трубке подключены к батарее так, что с помощью потенциометра можно изменять не только значение, но и знак подаваемого на них напряжения. Ток, возникающий при освещении катода монохроматическим светом (через кварцевое окошко), измеряется включенным в цепь миллиамперметром.
На явлении фотоэффекта основано действие фотоэлектронных приборов, получивших разнообразное применение в различных областях науки и техники. В настоящее время практически невозможно указать отрасли производства, где бы не использовались фотоэлементы - приемники излучения, работающие на основе фотоэффекта и преобразующие энергию излучения в электрическую. Простейшим фотоэлементом с внешним фотоэффектом является вакуумный фотоэлемент. Он представляет собой откачанный стеклянный баллон, внутренняя поверхность которого (за исключением окошка для доступа излучения) покрыта фоточувствительным слоем, служащим фотокатодом. В качестве анода обычно используется кольцо или сетка, помещаемая в центре баллона. Фотоэлемент включается в цепь батареи, э.д.с. которой выбирается такой, чтобы обеспечить фототок насыщения. Выбор материала фотокатода определяется рабочей областью спектра: для регистрации видимого света и инфракрасного излучения используется кислородно-цезиевый катод, для регистрации ультрафиолетового излучения и коротковолновой части видимого света - сурьмяно-цезиевый. Вакуумные фотоэлементы безынерционны, и для них наблюдается строгая пропорциональность фототока интенсивности излучения. Эти свойства позволяют использовать вакуумные фотоэлементы в качестве фотометрических приборов, например фотоэлектрический экспонометр, люксметр (измеритель освещенности) и т. д.
Широкое практическое использование для энергетических целей солнечных батарей началось с запуском в 1958 году искусственных спутников Земли - советского "Спутник"-3 и американского "Авангард"-1. С этого времени вот уже более 35 лет полупроводниковые солнечные батареи являются основным и почти единственным источником энергоснабжения космических аппаратов и больших орбитальных станций типа "Салют" и "Мир". Большой задел, наработанный учеными в области солнечных батарей космического назначения, позволил развернуть также работы по наземной фотоэлектрической энергетике. Основу фотоэлементов составляет полупроводниковая структура с p-n переходом, возникающим на границе двух полупроводников с различными механизмами проводимости. Заметим, что эта терминология берет начало от английских слов positive (положительный) и negative (отрицательный). Получают различные типы проводимости путем изменения типа введенных в полупроводник примесей. Так, например, атомы III группы Периодической системы Д.И. Менделеева, введенные в кристаллическую решетку кремния, придают последнему дырочную (положительную) проводимость, а примеси V группы - электронную (отрицательную). Контакт p- или n-полупроводников приводит к образованию между ними контактного электрического поля, играющего чрезвычайно важную роль в работе солнечного фотоэлемента. Поясним причину возникновения контактной разности потенциалов. При соединении в одном монокристалле полупроводников p- и n-типа возникает диффузионный поток электронов из полупроводника n-типа в полупроводник p-типа и, наоборот, поток дырок из p- в n-полупроводник. В результате такого процесса прилегающая к p-n переходу часть полупроводника p-типа будет заряжаться отрицательно, а прилегающая к p-n переходу часть полупроводника n-типа, наоборот, приобретет положительный заряд. Таким образом, вблизи p-n перехода образуется двойной заряженный слой, который противодействует процессу диффузии электронов и дырок. Действительно, диффузия стремится создать поток электронов из n-области в p-область, а поле заряженного слоя, наоборот, - вернуть электроны в n-область. Аналогичным образом поле в p-n переходе противодействует диффузии дырок из p- в n-область. В результате двух процессов, действующих в противоположные стороны (диффузии и движения носителей тока в электрическом поле), устанавливается стационарное, равновесное состояние: на границе возникает заряженный слой, препятствующий проникновению электронов из n-полупроводника, а дырок из p-полупроводника. Другими словами, в области p-n перехода возникает энергетический (потенциальный) барьер, для преодоления которого электроны из n-полупроводника и дырки из p-полупроводника должны затратить определенную энергию.
-
Характеристика солнечных электростанций
Все солнечные электростанции (сэс) подразделяют на несколько типов:
• СЭС башенного типа
• СЭС тарельчатого типа
• СЭС, использующие фотобатареи
• СЭС, использующие параболические концентраторы
• Комбинированные СЭС
• Аэростатные солнечные электростанции
• Мобильные солнечные электростанции
Солнечные электростанции башенного и с концентратором параболического типа продуктивно работают в составе объемных соединений с сетью электростанций мощностью 30-200 МВт, между тем конструкции тарельчатого вида состоят из модулей и могут использоваться как самостоятельно, так и группами общей мощностью в несколько Мегаватт. Современные автономные солнечные электростанции могут получить гораздо большее распространение в индивидуальной электрификации частных домов и небольших общественных зданий из-за своей мобильности и небольших размеров.
Электростанции башенного и тарелочного типа позволяют получить более высокое КПД преобразования солнечной энергии в электрическую при меньшей стоимости оборудования, чем у параболических, поэтому они также есть все шансы стать электростанциями близкого будущего.
Данные электростанции основаны на принципе получения водяного пара с использованием солнечной радиации. В центре станции стоит башня высотой от 18 до 24 метров (в зависимости от мощности и некоторых других параметров высота может быть больше либо меньше), на вершине которой находится резервуар с водой. Этот резервуар покрыт чёрным цветом для поглощения теплового излучения. Также в этой башне находится насосная группа, доставляющая пар на турбогенератор, который находится вне башни. По кругу от башни на некотором расстоянии располагаются гелиостаты.
Гелиостат - зеркало площадью в несколько квадратных метров, закреплённое на опоре и подключённое к общей системе позиционирования. То есть, в зависимости от положения солнца, зеркало будет менять свою ориентацию в пространстве. Основная и самая трудоемкая задача - это позиционирование всех зеркал станции так, чтобы в любой момент времени все отраженные лучи от них попали на резервуар.
В ясную солнечную погоду температура в резервуаре может достигать 700 градусов. Такие температурные параметры используются на большинстве традиционных тепловых электростанций, поэтому для получения энергии используются стандартные турбины. Фактически на станциях такого типа можно получить сравнительно большой КПД (около 20%) и высокие мощности.