Файл: Разработка автономной солнечной электростанции для питания слаботочных систем освещения.pdf

77
К недостаткам следует отнести высокую цену системы, за счёт банка
АКБ и мощности инвертора, которые должны быть тем больше, чем больше требуется времени бесперебойной работы и подключаемых нагрузок соот- ветственно.
Внедрение маломощных солнечных электростанций натыкается на проблему высокой цены. Для покупки электростанции нужен стартовый ка- питал. Снизить стоимость устройства возможно, если создать производство элементов солнечной электростанции на территории России. При этом харак- теристики не должны быть хуже импортных.
Прямой срок окупаемости солнечной электростанции составляет около
25 лет. Получается, что как только электростанция выработает свой ресурс, она себя окупит. Если учитывать подорожание электроэнергии за последую- щие 25 лет, то срок окупаемости сократиться. К тому же нужно учитывать практическую значимость работы: привлечение потенциальных студентов за счет рекламы солнечной электростанции. В этом случае окупаемость элек- тростанции может снизиться до нескольких лет.
Автономные солнечные электростанции имеют большой потенциал для встраивания в городскую инфраструктуру. Так же их можно использовать в труднодоступных местах, куда невозможно подвести линии электропередач.
Уже сегодня малогабаритные солнечные электростанции начали внедряться в наше общество.
С каждым годом технологии изготовления солнечных панелей, акку- муляторных батарей, контроллеров улучшаются и дешевеют. Это ведет к ро- сту массового использования солнечных электростанций.

78
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
За последние годы появилось много информации про возобновляемые источники энергии. Эта информацию глубоко засела в мыслях людей и влия- ет на все сферы экономики во всем мире. С каждым годом появляются новые новинки, делающие более доступными энергию ветра и солнца. Развитые страны уже во всю внедряют и используют возобновляемую энергию. При этом эта энергия стоит дешевле, чем традиционная.
Российская Федерация долгое время пыталась игнорировать солнеч- ную энергетику. Это связано с климатом и другими факторами. Мировые тренды, глобализация мотивируют Россию начать активно заниматься сол- нечной энергетикой. В противном случае Россия будет располагаться в спис- ке отставших стран [5, 56-57].
Дорогие компоненты солнечной электростанции и низкие тарифы на традиционные энергоносители отодвигают сроки окупаемости систем малой мощности за границы адекватных значений. Для конкурирования с традици- онными энергоносителями необходимо увеличивать надежность, автоном- ность электростанций, снижать затраты на эксплуатацию.
Применение солнечной энергетики для производства могло бы дать значимый толчок в получении «чистой», не загрязняющей окружающую сре- ду энергетики. Многие ученые прогнозируют, что именно солнечная энерге- тика может стать зеленым источником энергии. Основная проблема при ее внедрении – большой срок окупаемости.
Большой срок окупаемости солнечной батареи обуславливает высокую стоимость 1 кВт*ч генерируемой электрической энергии. Новые технологии снижают стоимость электричества, но все равно эта стоимость выше, чем у не возобновляемых источников энергии. Только дополнительные инвестиции государства в развитие солнечной энергетики могут ускорить снижение сто- имости 1 кВт*ч «зеленой» энергии.

79
В средних широтах России солнечная энергия непостоянна. Летом с одного квадратного метра можно получать до 1200 Вт. Зимой – в 5 раз мень- ше. Это связано с наклоном оси Земли, длительностью светового дня, коли- чеством ясных дней.
Для получения максимума энергии от солнца нужно солнечные панели направлять перпендикулярно лучам. Зимой и летом угол наклона панелей – разный. Летом угол наклона равен географической широте местности минус
10 - 15 градусов. Зимой - плюс 10 - 15 градусов.
Другой вариант – использовать солнечные трекеры. Однако, это еще сильнее удорожит стоимость солнечной электростанции [61-65].
В средней полосе России зимой присутствует снежный покров и отри- цательные температуры. Снег необходимо убирать с солнечных панелей. Для этого необходим обслуживающий персонал. С другой стороны, из-за снега увеличивается отражающая способность поверхностей до 85%. Его называют альбедо. Это приводит к увеличению генерируемой энергии солнечными па- нелями.
Решить проблему с осадками, пылью можно, расположив солнечные панели вертикально. В этом случае разница между полученной зимней и лет- ней энергией будет отличаться всего лишь в 2 раза. При стандартном распо- ложении панелей различия достигают 5-6 раз. Это связано с большой отра- жательной способностью снега зимой. Солнечные панели преобразуют и прямой и отраженный свет в электричество.
Типичное КПД солнечной панели - 17%, если панель направлена опти- мально. Для вертикально-направленных панелей КПД снижается до 14%. С помощью программы PvSyst был получен оптимальный наклон солнечной панели, когда зимой панель получает максимум солнечной энергии. В России многие используют вертикальное расположение панелей в частных домах.
Анализ цен на компоненты солнечной электростанции показал, что она быстро окупится только при непосредственно отдачи энергии в сеть. В такой электростанции не нужно использовать АКБ. Энергию нужно сбрасывать в

80 энергосистему. В этом случае появляются требование к потребителю элек- трической энергии. Потребитель должен пользоваться энергией, когда она вырабатывается, а не когда ему она нужна.
Для автономных солнечных электростанций эффективным АКБ явля- ется литий-ионный аккумулятор. А также его разновидности. Этот АКБ не имеет «эффекта памяти», характеризуется высоким КПД, имеет длительный срок службы. Для процессов заряда-разряда в этой АКБ нужна современная электроника, что увеличивает начальные материальные затраты.
В районах, где отсутствует традиционная энергетика, применение сол- нечных электростанций является актуальной задачей. Солнечную электро- станцию можно установить в любом месте, где светит солнце. Для питания слаботочных приемников электрической энергии отсутствует необходимость в подключении к существующей инфраструктуре объектов традиционной энергетики.
В России о появлении зеленого тарифа говорят много в последнее вре- мя. Правила утверждены. Проекты Постановлений - подготовлены. В Госу- дарственной Думе закон о зеленом тарифе был предоставлен на рассмотре- ние в начале 2018 года. Предполагается, что он будет принят в 2019 году.
Закон о зеленом тарифе предусматривает ограничение в продаже элек- троэнергии до 15 кВт. Многоквартирные домах не смогут продавать энер- гию. Энергосбыт будет покупать излишки энергии. Государство не будет об- лагать налогом данный вид дохода [64-65].
В результате появления зеленого тарифа владельцы солнечных элек- тростанций смогут получать необлагаемый налогом доход, снизятся выбросы в атмосферу. Многие люди начнут строить солнечные электростанции. Воз- никнет бум солнечной энергетики.

81

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.
ГОСТ Р 51594-2000 Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Термины и определения.
2.
ГОСТ
Р
51597-2000
Нетрадиционная энергетика.
Модули солнечные фотоэлектрические. Типы и основные параметры
3.
СНиП 23-05-95 Естественное и искусственное освещение.
4.
СП 52.13330.2011 Cвод правил. Естественное и искусственное освещение. Актуализированная редакция СНиП 23-05-95 5.
Энергетическая стратегия России на период до 2020 года (Поста- новление Правительства Российской Федерации от 28.08.2003 г. №1234р).
6. Алфёров Ж.И. Тенденции и перспективы развития солнечной фото- энергетики // Физика и техника полупроводников. 2004. том 38. вып.8.
7. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В., Кузнецова В.А., Малинин Н.К.
Солнечная энергетика: Учебное пособие для вузов. М.: Издательский дом
МЭИ, 2008. 320 с.
8. Лукутин Б.В. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении: монография. М.: Энергоатомиздат, 2008. 231 с.
9. Antonio L., Wiley J. Handbook of Photovoltaic Science and Engineer- ing. England, 2013. P. 205-700.
10. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных элемен- тов: Пер. с англ. М.: Энергоатомиздат, 2013.
11. Werner J.H. Perspectives of Crystalline Silicon Thin Film Solar Cells //
Technical Digest of 13th Sunshine Workshop on Thin Film Solar Cells, NEDO.
Tokyo, 2010. P. 41.
12. Saito K., Sano M. Outdoor performance of triple stacked a-Si photovol- taic module in various geographical locations and climates. // Techn. Digest, 11th
Int. Photovoltaic Science and Engineering Conf. Kyoto, 2009. P. 229.
13. Staebler K.A. Wronski effect in amorphous silicon and its alloys // Opto-
Electron. Rev., 12, no. 1, 2014.

82 14. Нагаев Д.А., Факторы, ограничивающие применение солнечных электростанций / Проблемы электротехники, электроэнергетики и электро- технологий. Тольятти: Изд-во ТГУ, 2017. С. 130-135.
15. Нагаев Д.А., Мезин А.В. Энергосбережение и энергосберегающие технологии / Проблемы электротехники, электроэнергетики и электротехно- логий. Тольятти: Изд-во ТГУ, 2017. С. 264-268.
16. Беляев Ю.К., Богатырёв В.А., Болотин В.В. Надёжность техниче- ских систем: Справочник; Под ред. И.А. Ушакова. М.: Инфра-М, 2012. 608 с.
17. Тольятти
–
Википедия
[Электронный ресурс]
:
URL: http://ru.wikipedia.org/wiki/Тольятти (дата обращения 22.04.2019).
18. Время восхода и захода в г. Тольятти [Электронный ресурс] : URL: https://voshod- solnca.ru/sun/%D1%82%D0%BE%D0%BB%D1%8C%D1%8F%D1%82%D1%8 2%D0%B8 (дата обращения 22.04.2019).
19. Информационный портал о мировом климате [Электронный ресурс]
: URL: http://www.climatedata.info/ (дата обращения 12.04.2019).
20. Лапаева О.В. Трансформация энергетического сектора экономики при переходе к энергосберегающим технологиям и возобновляемым источ- никам энергии
[Электронный ресурс]
:
URL: http://vestnik.osu.ru/2010_13/8.pdf (дата обращения 10.02.2019).
21. U.S. Energy Information Administration/ Solar [Электронный ресурс] :
URL: https://www.eia.gov/energyexplained/index.php?page=solar_home (дата обращения 7.05.2019).
22. Vivint Solar Developer/ How do solar panels work? [Электронный ре- сурс]: URL: https://www.vivintsolar.com/learning-center/how-does-solar-power- work (дата обращения 10.04.2019).
23. Солнечная батарея
[Электронный ресурс]
:
URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/Солнечная_батарея (дата обращения 10.04.2019).
24. Насколько подешевеет солнечная энергия [Электронный ресурс] :
URL: https://geektimes.ru/post/260160/ (дата обращения 18.04.2019).

83 25. Поручение о стимулировании развития микрогенерации на основе возобновляемых источников энергии [Электронный ресурс] : URL: http://government.ru/orders/selection/401/26467/ (дата обращения 22.04.2019).
26. Are we headed for a solar waste crisis? [Электронный ресурс] : URL: http://www.environmentalprogress.org/big-news/2017/6/21/are-we-headed-for-a- solar-waste-crisis (дата обращения 11.05.2019).
27. Маругин А. П. Силовая электроника: конспект лекций. Екатерин- бург: Изд-во УГГУ, 2013 – 246 с.
28. Перспективы солнечной энергетики [Электронный ресурс] : URL: http://altenergiya.ru/apologiya/perspektivy-solnechnojenergetiki-2015.html (дата обращения 7.05.2019).
29. Собственная солнечная электростанция – за и против [Электронный ресурс] : URL:http://www.solarhome.ru/autonom/pros_cons.htm (дата обраще- ния 11.04.2019).
30. Виды солнечных элементов и их отличия [Электронный ресурс] :
URL: http://www.solarroof.ru/theory/30/51/ (19.05.2019).
31. ОН-лайн калькулятор
[Электронный ресурс]
:
URL: http://www.helios-house.ru/on-line-kalkulyator.html
(дата обращения
19.04.2019).
32. Солнечный контроллер
[Электронный ресурс]
:
URL: http://www.helios-house.ru/solar-controller.html (дата обращения 26.04.2019).
33. Кнорринг Г.М. Справочная книга для проектирования электриче- ского освещения. М. : Госэнергоиздат, 2013.
34. Шведов Г.В. Электроснабжение городов: электропотребление, рас- четные нагрузки, распределительные сети. М.: Изд-во МЭИ, 2012.
35. Киреева Э.А., Шерстнев С.Н. Полный справочник по электрообору- дованию и электроснабжению (с примерами расчетов)– 3-е изд. М.:КНОРУС,
2017.

84 36. Нагаев Д.А. Обзор современных солнечных панелей // Вестник со- временных исследований. Выпуск №6-3 (21) (июнь, 2018): Научный центр
«Орка», 2018. С. 530-535.
37. Безруких П.П. Ресурсы и эффективность использования возобнов- ляемых источников энергии в России. СПб.:Наука, 2014.
38. Alternative
Energy
Sources
[Электронный ресурс] : URL: http://www.conserve-energy-future.com/alternativeenergysources.php (дата об- ращения 1.04.2019).
39. Center for Climate and Energy Solutions [Электронный ресурс] : URL: http:// www.pewclimate.org (дата обращения 23.02.2019).
40. US Solar Power Growth through 2040 Exponential or inconsequential?
[Электронный ресурс] : URL: https://www2.deloitte.com/us/en/pages/energy- and-resources/articles/us-solar-power-growth-through-2040.html (дата обращения
10.04.2019).
41. Ваш солнечный дом – системы электроснабжения [Электронный ресурс] : URL: http://www.solarhome.ru (дата обращения 10.02.2019).
42. Солнечная радиация. Таблицы инсоляции [Электронный ресурс] :
URL: http://net220.ru/poleznye_stati/solnechnaya_radiaciya_tablicy_insolyacii
(дата обращения 10.01.2019).
43. Система имитационного моделирования фотоэлектрических уста- новок PvSyst [Электронный ресурс] : URL: http://www.pvsyst.com/en/ (дата обращения 27.04.2019).
44. Gonen Т. Electric Power Distribution Engineering. - 3 изд. Boca Raton:
CRC Press, 2014. 1061 с.
45. McPartland J.F., McPartland B.J., McPartland S.P. McGraw-Hill's
Handbook of Electric Construction Calculations. New York City, 2013. 320 с.
46. Гибилиско С. Альтернативная энергетика без тайн. Москва, 2010.
368 с.
47. Шехер Г. Экономические основы солнечной энергетики. Экологи- ческий возобновляемый источник энергии будущего. 2004. 368 с.