Сонячна електростанція на двохосьових та одноосьовихих трекерах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КУРСОВА РОБОТА

Сонячна електростанція на двохосьових та одноосьовихих трекерах

Автор проекту:

Вечірко Валерія Вячеславівна

Студентка групи ЛЛН-181

Керівник:

Мельник Сергій Ігорович

Одеса

2020

ЗМІСТ

ВВЕДЕННЯ

1. ОПИС ОБ'ЄКТА ДОСЛІДЖЕННЯ

1.1 Загальні відомості про сонячну енергетику

1.2 Опис трекерів

1.3 Переваги трекера для сонячних електростанцій

2. ІНСТРУМЕНТАРІЙ

3. МЕТА ДОСЛІДЖЕННЯ

4. АЛГОРИТМ ДОСЯГНЕННЯ МЕТИ

5. ТАБЛИЧНАЯ ФОРМА ЗАПИСУ РЕЗУЛЬТАТІВ

ВИСНОВОК

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВВЕДЕННЯ

Актуальність теми дослідження полягає в потрібності того, щоб отримувати якомога більше генерованої потужності від сонячних панелей.

Сонячні панелі являють собою кілька фотоелементів, об'єднаних між собою. Вони перетворять сонячну енергію в постійний електричний струм завдяки фотоелектричному ефекту.

На загальну потужність батареї впливають кілька факторів, в тому числі й інтенсивність сонячного світла (тому влітку можна отримати більше енергії) і кут нахилу падіння променів. Проте основна проблема сонячної енергії полягає в тому, що вона безпосередньо залежить від інтенсивності світла.

Сонячне світло освітлює поверхню землі нерівномірно, що пояснюється кулястою формою Землі. На екваторі енергія, передана сонячним промінням, буде набагато вище, ніж, наприклад, на полюсах. Це не означає, звичайно, що не можна використовувати сонячні елементи, перебуваючи в широтах, віддалених від екватора. Лише потрібно уважно поставитися до способу їх орієнтації в просторі.

Для отримання максимальної кількості енергії сонячна панель повинна бути перпендикулярною до джерела світла. Оскільки сонце рухається як протягом дня, так і протягом усього року, сонячна панель повинна бути мати можливість стежити за рухом сонця, щоб отримати максимально можливу потужність.

Рішення полягає у використанні системи стеження, яка підтримує ортогональне положення панелі з джерелом світла. Існує багато конструкцій системи стеження, включаючи пасивні та активні системи з однією або двома осями свободи.

Тому я вважаю, що потрібно розглянути автоматизацію регулювання куту нахилу сонячних батарей, оскільки, було б добре отримувати максимальну можливу електричну потужність, яку здатна генерувати панель. В даній роботі розглянемо одновісні та двовісні трекери для регулювання куту нахилу сонячних панелей .

Сонячним трекером називають електромеханічний пристрій, який відстежує положення Сонця на небосхилі і повертає фотоелектричні панель слідом за його переміщенням. Живлення трекера забезпечується електроенергією що виробляє сонячна батарея. Сонячні трекери поділяють на одно- і двокоординатні. Перші виконують поворот фотопанелі тільки для відстеження переміщення Сонця зі Сходу на Захід або ж враховують тільки сезонну девіацію висоти сонячної траєкторії над горизонтом. Двокоординатні стежать за Сонцем в обох площинах.

Очевидно, що двокоординатні трекери гарантують найкращий рівень уловлювання сонячної енергії круглий рік (99,5% і вище від можливого), тоді як управління панеллю в одній площині дасть максимум енергії тільки в певний сезон, в результаті річна сумарна ефективність сонячної батареї становить близько 75-80% від можливого. В ідеалі, для отримання максимального ККД фотоперетворювачів, трекер повинен встановлюватися на всі без винятку панелі. Однак, це не відбувається з кількох причин: трекер нехай незначно, але підвищує вартість системи; він ускладнює конструкцію, отже знижує її надійність. Це не так критично для малих електростанцій, де власник цілком може раз на місяць- другий усувати несерйозні несправності, але на великих сонячних електростанціях знадобиться утримувати штат співробітників для постійного обслуговування і ремонту пристрою; наявність рухомих деталей вимагає періодичного обслуговування навіть за відсутності поломок; рухоме кріплення панелі істотно знижує її вітрову стійкість.

Виходячи з цих особливостей, можна підкреслити, що сонячні трекери дуже вигідні в загальному випадку для малих домашніх сонячних електростанцій, що не розташовуються в вітряних районах. Це нескладний пристрій здатний підвищити вироблення електроенергії на 30- 40% [1].

Метою даної роботи є вибір найбільш оптимального трекера регулювання, для подальшого розрахунку оптимальних положень панелей, щоб отримати максимальну можливу потужність .

Об'єктом дослідження є сонячна електростанція, сонячні панелі якої розташовані на території Одеської області.

Предметом досліджень є особливість трекерів регулювання куту нахилу і вплив кліматичних умов на генерацію потужності сонячними панелями за методом Монте-Карло.

Методи дослідження. Результати роботи отримані на основі проаналізованих статей, інших офіціальних джерел інформації та розрахунків за офіціальними формулами.

Ключові слова: сонячна електростанція, одновісний трекер, двовісний трекер, кут нахилу панелі, кліматичні умови, оптимальний кут нахилу сонячної панелі, оптимальний для використання трекер регулювання куту нахилу.

1. ОПИС ОБ'ЄКТА ДОСЛІДЖЕННЯ

сонячний трекер панель

1.1 Загальні відомості про сонячну енергетику

Економічний розвиток промислово розвинених країн і експоненціальний ріст населення значно збільшили використання електричної енергії в останні роки [2].

Сонячна енергетика - перспективна галузь альтернативної енергетики, яка швидко розвивається. Це практично невичерпний, поновлюваний ресурс, що дозволяє виробляти цілком чисту екологічно електроенергію взагалі без збитку для природи і без будь-яких залишкових явищ [3].

Сонце є потужним джерелом енергії, і цю сонячну енергію можна успішно використовувати, застосовуючи сонячні фотоелектричні елементи і фотоелектричний ефект для перетворення світлової енергії в електричну. Але ефективність перетворення звичайної фотоелектричної комірки низька. Одна з основних причин цього полягає в тому, що вихідна потужність фотоелемента безпосередньо залежить від інтенсивності світла, і, якщо положення Сонця на небі постійно змінюється, ефективність поглинання його нерухомою сонячною панеллю буде значно меншою від максимальної. В певний час дня і року, коли вони перпендикулярні променям Сонця, сонячні фотоелектричні елементи бувають максимально продуктивними, однак вони менш продуктивні в інших випадках [1].

Сонячні батареї збирають сонячну радіацію від сонця і активно перетворюють цю енергію в електрику. Сонячні батареї звичайно складаються з декількох окремих сонячних елементів. Ці сонячні елементи функціонують аналогічно великим акумуляторним батареям [2].

Сонячні панелі - один з найголовніших і важливий компонент, що використовується при конструюванні фотоелектричних систем різного призначення. Фотоелектричний модуль - це пристрій, який генерує електричну енергію та конструктивно представляє собою об'єднані і з'єднані електрично між собою сонячні фотоелектричні елементи, який за допомогою вихідних дротів віддає вироблений струм до зовнішнього навантаження (рис. 1.1). Сонячну 7 панель можливо використовувати в складі сонячних електростанцій для поставки і генерації електроенергії комерційним і житловим приміщенням [4].

Найголовніші переваги застосування сонячних батарей пояснюються їх особливостями конструкції: вони відрізняються високою завадостійкістю, стабільністю електричних характеристик, а відсутність в їх складі частин, які рухаються, робить їх довговічними, зменшуючи практично до нуля використання коштів на підтримування в нормі технічного стану виробу.

В атласі енергетичного потенціалу відновлювальних та нетрадиційних джерел енергії України(рис 1.1.) вказані показники сумарного річного потенціалу сонячної енергії на території України за областями. Так, загалом територія України має річний потенціал у 718,4*109 МВт*год/рік. Абсолютним лідером є Одеська область - 45,4*109 МВт*год/рік сонячної енергії потрапляє на цю територію.

Рисунок 1.1 - Розподіл питомої сумарної сонячної радіації на території України протягом року. [5]

Наступна пара показників, які слід розглянути - це технічний та доцільноекономічний потенціали регіону. Ці показники залежать від особливостей географічного ландшафту місцевості, електро-мережевої інфраструктури та характеру споживання електроенергії. Географічні особливості місцевості напряму впливають на можливість розміщення сонячної електростанції, для якої потрібні значні площі для інсталяції панелей. Ъ

Велику роль відіграє інфраструктура - наявність лінії електропередачі, трансформаторні підстанції, колектори та їх номінальні характеристики. З особливостей інфраструктури напряму залежить фактичне споживання енергії, оскільки навіть при потенційному стрімкому розвитку споживчої бази та генерації, без встановлених трансформаторів та підведених ліній електропередачі споживання не має місця бути. Найбільший технічний потенціал має знов Одеська область. За оцінками авторів атласу, цей південний регіон може виробляти порядку 21,8*107 МВт*год/рік.

Розглядаючи дані атласу енергетичного потенціалу з точки зору долі кожного регіону в сумарних показниках по країні, треба зазначити, що медіанне значення по масиву регіонів складає 4,4% на область. Найбільшу вагу має Одещина та інші південні регіони, де присутнє додатне відхилення від медіани з максимальним показником 6,3% в Одеській області. Загалом, на південні регіони - Одеська, Миколаївська, Херсонська, Кіровоградська, Запорізька та Дніпропетровська області припадає 30,3% від всього доцільно-економічного потенціалу сонячної енергії в Україні.

З цього аналізу можна остаточно зрозуміти актуальність цієї теми, бо саме на території Одеської області доцільно развивати галузь сонячної енергетики.

1.2 Опис трекерів

Сьогодні багато зарубіжних і вітчизняних компаній пропонують різні конструкції систем інсталяції фотоелектричних модулів (ФЕМ) в широкому ціновому діапазоні. З запропонованого розмаїття систем можна виділити дві основні групи - статичні і динамічні.

Статичні системи - системи, які забезпечують кріплення ФЕМ та орієнтування на південь під певним кутом (в залежності від регіону).

Динамічні системи (трекери) забезпечують автоматичне орієнтування ФЕМ за кутом до горизонту, за азимутом (напрямом за стороною світу). Як одноосьові так і двохосьові системи широко представлені на ринку [6].

Класифікуються трекери за кількістю і положенню осей обертання (рис. 2.1).

Трекери з однією віссю обертання - Single axis trackers (SAT) називаються одновісним. Вісь обертання даного типу трекерів може розташовуватися в будь-яких координатних напрямах і використовувати будь-який алгоритм стеження, наприклад SPA (Solar Position Algorithm). Існує кілька реалізацій одноосьових трекерів. Вони включають в себе трекери з горизонтальною віссю обертання (HSAT), вертикальною віссю обертання (VSAT), з похилою віссю обертання (TSAT) і c полярно-орієнтованою віссю обертання (PSAT) [7].

Рисунок 2.1 - Класифікація сонячних трекерів

Одноосьові трекери поділяться на:

1. Трекери з горизонтально орієнтованою віссю - Horizontal single axis tracker (HSAT) мають вісь обертання, розташовану горизонтально відносно до землі. На рисунку 2.2 представлений даний тип трекера.

Поля з HSAT є дуже гнучкими. Проста геометрія вимагає, щоб всі осі обертання були паралельні одна одній. Відповідний інтервал між осями може максимізувати вироблення електроенергії, що залежить і від рельєфу місцевості, тіні і часу доби.

У HSAT довгі горизонтальні труби спираються на підшипники встановлені на пілонах. Осі трубок орієнтовані на лінії північ-південь. Панелі монтуються на трубці, а трубка буде обертатися навколо своєї осі, щоб відстежувати видимий рух сонця протягом дня.

Різновидом трекерів HSAT є трекери, що встановлюються на південних стінах великих об'єктів (будівель) - WHSAT (Wall Horizontal single axis tracker) [8]

Рисунок 2.2 - Зображення трекера з горизонтально орієнтованою віссю

2. Трекери з вертикальною віссю обертання - Vertical single axis tracker (VSAT), в даному виді вісь обертання вертикальна по відношенню до землі. Подібний трекер зображений на рисунку 2.3. Даний вид трекерів обертається слідом за Сонцем протягом дня. Такі трекери є більш ефективними в високих широтах, ніж HSAT. При побудові полів сонячних батарей з даним типом трекерів також необхідно враховувати затінення від сусідніх рядів, щоб уникнути непотрібних втрат енергії і максимально задіяти доступну робочу площу фотоперетворювачів [8].



Рисунок 2.3 - Зображення трекера з вертикально орієнтованою віссю

VSAT зазвичай мають конструкцію, орієнтовану під кутом по відношенню до осі обертання, а корисне навантаження (наприклад, фотоелементи) встановлюються на неї.

3. Трекер з однією похилою віссю обертання - Tilted single axis tracker (TSAT), вісь обертання в даних трекерах розташовується між горизонтальною та вертикальною (рис. 2.4).

Трекер з двома осями, що обертаються - Dual axis trackers (DAT) або двохосьовий. DAT володіє двома ступенями свободи, що відіграють роль осей обертання. Ці осі, як правило, не пов'язані одна з одною, але працюють разом. Існує кілька загальних реалізацій двохосьових трекерів. Вони класифікуються за напрямом їх основної осі по відношенню до землі. Два найбільш поширених види двохосьових трекерів : TTDAT і AADAT.

Рисунок 2.4 - Зображення трекера з похилою віссю обертання

Трекери, що мають дві осі обертання на несучому стовпі - Tip-tilt dual axis tracker (TTDAT), названі таким чином, тому що масив з панелями монтується на кінці довгого стовпа. Даний трекер представлений на рисунку 2.5. Рух трекера зі сходу на захід управляється поворотом масиву навколо верхнього полюса, на якому закріплений підшипник. В верхній частині обертового підшипника знаходиться механізм, який забезпечує вертикальне обертання панелей і забезпечує основні точки кріплення для масиву панелей [8].

Один з видів двохосьових трекерів це - трекери з полярно орієнтованою віссю обертання - Polar single axis trackers (PSAT), вони вирівнюються за полярною зіркою. У зв'язку з цим їх називають трекерами з полярно вирівняною віссю (PSAT). У кожному конкретному випадку для PSAT кут нахилу дорівнює широті установки. Це вирівнює вісь обертання трекера з віссю обертання Землі [8].

Рекомендації з установки полів сонячних батарей з TTDAT точно такі ж, як і для будь-яких інших видів або типів трекерів. Осі обертання TTDAT, зазвичай вирівнюються або по північному меридіану або по лінії широти схід-захід.

Рисунок 2.5 - Зображення трекера з двома осями обертання

Трекери з двома осями обертання і опорною площиною - Azimuth altitude dual axis tracker (AADAT), в яких головна вісь - вертикальна (представлений на рисунку 2.6). Вони схожі на TTDAT, але відрізняються за способом повороту масиву. Замість обертового масиву навколо верхнього полюса стовпа, AADAT системи зазвичай використовують велике кільце, встановлене на землі або платформі. Вся система встановлюється на ролики або на велику платформу з підшипниками [8].

Основною перевагою такого розташування є те, що вага масиву розподіляється за частинами кільця, на відміну від однієї точки навантаження полюса в TTDAT. Це дозволяє AADAT, на відміну від TTDAT, підтримувати набагато більший масив сонячних панелей або відбивачів, однак, системи AADAT не можуть бути розміщені ближче один до одного, ніж діаметр кільця, що може привести до зниження щільності забудови прощі, особливо з урахуванням міжтрекерного затінення.

Трекери для сонячних батарей можуть бути відносно недорогими. Це робить їх особливо ефективними для фотоелектричних систем де використовуються дорогі високоефективні панелі.

Рисунок 2.6 - Зображення трекера з двома осями обертання і опорною площиною

В основному говорять про плюси від використання будь-яких типів трекерів, але необхідно у різних умовах використовувати свій вид трекерів. Взагалі, двохосьові трекери є більш точними при орієнтації батарей прямо на Сонце, однак, двохосьові трекери коштують дорожче і з часом швидше втрачають свою надійність, ніж одноосьові. З іншого боку одноосьовий трекер пропонує нижчу вартість і більш високу надійність, оскільки є менше факторів, які можуть піти не так при експлуатації системи, яка може, як очікується, працювати 20 років і більше. Якщо розглянути групу двохосьових трекерів в похмурий день, легко побачити їх розосередженими по всім напрямам. Тим часом, в тих же умовах група одноосьових трекерів забезпечить орієнтацію батарей в одному напрямі і виробляти вони будуть приблизно таку ж кількість енергії в годину з набагато меншими втратами (порівняння двохосьового трекера і одноосьового трекера зі статичною системою наведено на рисунку 2.7) [8].

У таких рішень також існують недоліки:

- істотні результати досягаються при використанні великої кількості сонячних панелей;

- наявність рухомих частин і шестерень, які потребують вчасного обслуговування;

- важка розробка персонального забезпечення.

Який вибрати тип трекера залежить від того, де буде розташовуватися масив сонячних батарей. У переважно сонячних областях, таких як пустелі і екваторіальні регіони атмосфера зазвичай ясніше. Ці регіони мають високий "Індекс ясності неба" більший, ніж 0.8 або ще більше [9].

Рисунок 2.7 - Порівняння різних типів трекерів

Наведемо деякі статистичні дані для порівняння різних систем.

Динамічна система кріплення ФЕМ із змінним вручну сезонним кутом нахилу :

- на 27% збільшується необхідна площа ділянки під СЕС по відношенню до статичної системи;

- на 25% збільшується вартість такої системи по відношенню до статичної;

- збільшуються витрати на обслуговування системи (4 людини змінюють кут нахилу ФЕМ за 2 дні на 1 МВт станції і так 2-4 рази на рік).

Передбачуваний приріст генерації електроенергії по відношенню до статичної системи становить 4-5%.

Динамічна система кріплення ФЕМ із змінним кутом нахилу «схід-захід» (одноосьовий сонячний трекер).

- на 30% збільшується кількість ФЕМ наявних на ділянці по відношенню до статичної системи (збільшується встановлена потужність СЕС), відповідно при дефіциті площі під СЕС, доцільніше використовувати одноосьовий трекер;

- на 5% підвищується «зелений тариф» при виборі системи вітчизняного виробника;

- на 21% збільшується сума надходжень від продажу електроенергії в порівнянні зі статичною системою;

- збільшення сумарних капіталовкладень в СЕС на 19% більше по відношенню до статичної системи.

Передбачуваний приріст генерації електроенергії по відношенню до статичної системи становить 15 - 17% [10].

Індекс ясності неба є мірою того, наскільки прозорим для сонячних променів є небо, як сильно хмари поглинають, відбивають або заломлюють енергію Сонця. При низькій ясності атмосфера землі розсіює світло, як в туманний або похмурий день. Висока прозорість близько 0.8 це дуже сонячний день з невеликим затуманюванням або хмарністю в атмосфері. Тут двовісний трекер виправдовує своє застосування і може підвищити виробництво енергії на 40-45% порівняно з системами з фіксованим положенням, при ідеальному нахилі для даної широти. Але більшість розвинутих країн світу перебувають в помірному кліматі, де індекс ясності неба рідко кращий, ніж 0.5, як, наприклад, в більшій частині Північної Америки, не рахуючи сонячного півдня США.

1.3Переваги трекера для сонячних електростанцій

Як відомо, сонячні панелі мають максимальний ККД в тому випадку, коли вони розташовані перпендикулярно падаючим на них сонячним променям. Але сонце переміщується за небосхилом, як результат, стаціонарно встановлені панелі через це втрачають частину своєї ефективності (рис. 2.8) [12]. Графік, наведений на рисунку 1.2 показує залежність величини втрат при виробництві електроенергії сонячними батареями від величини кута відхилення від оптимального положення площини панелі. З графіка залежності видно, що трекер при точності ± 5 ° забезпечує панель уловленням більше 99,6% енергії прямо падаючих променів та 100% розсіяного світла. Враховуючи особливості щоденного переміщення сонця, можна зауважити, що найефективніший кут орієнтації панелей становить приблизно 150 °. Панель, що фіксується у напрямі посередині між точками західу та сходу сонця, втрачає до 75% максимального можливого вироблення енергії вранці та ввечері.

На додаток до щоденного руху в напрямі із заходу на схід, сонце додатково здійснює сезонний рух південь - північ - за рік це близько 46 ° (рис. 2.8). Орієнтуючи панель на середню точку річної траєкторії переміщення Сонця в напрямі північ-південь, втрата генерації від максимально можливої кількості становитиме близько 8,3-9%



Рисунок 2.7 - Графік залежності втрат при виробництві електроенергії від відхилення кута падіння сонячних променів

Сонячне схилення. Кут, який сонячні промені утворюють з екваторіальною площиною, називається кутом схилення (рис. 2.9). Цей кут є сонячним схиленням. У будь-який день д приймається за константу, яка змінюється на наступний день. Емпіричне співвідношення Купера для розрахунку кута сонячного схилення (в градусах):

де d - день року = (1 ? d ? 365).

Сонячне схилення також можна визначити як кут між лінією, що з'єднує центри Сонця і Землі, і її проекцією на екваторіальну площину. Схилення Сонця змінюється в основному за рахунок обертання Землі навколо своєї осі. Його максимальне значення складає 23,45 ° 21 грудня, а мінімальне - 23,45 ° 21 червня [13].



Рисунок 2.8 - Зміна положення Сонця в залежності від пори року

Рисунок 2.9 - Кут сонячного схилення

На світанку значення щ буде максимальним, потім воно буде повільно і неухильно зменшуватися і буде продовжувати зменшуватися з часом до сонячного полудня. У цей момент щ стає рівним нулю. Він починає збільшуватися в момент після сонячного полудня і буде максимальним на заході. Значення на сході й заході числово збігаються, але мають протилежні знаки. Даний кут дозволяє визначити час, що минув з моменту останнього проходу небесного тіла по меридіану спостерігача для позитивного часового кута, або час, для наступного переходу, що очікується, для негативного часового кута (1 година = 15 °) [13], детальніше див. на рисунку 2.10.



Рисунок 2.10 - Часовий кут

Широта (ц) і Довгота (Lt). Широта ц вказує місце розташування об'єкту на Землі, тобто на північ або південь від екватора. Широта - це кутове вимірювання його положення в діапазоні від 0 ° на екваторі до 90 ° на полюсах (90 ° північної широти або 90 ° південної широти) для північного та південного полюсів, показаних на рисунку 2.11.

На Землі меридіан (Lt) - уявна лінія, що йде від Північного полюсу до Південного полюсу, яка з'єднує всі місця з визначеною довготою. Позиція на меридіані визначається широтою, кожна з яких перпендикулярна всім колам широти в точках перетину. Меридіан, що проходить через Грінвіч, вважається головним меридіаном, всі місця на цьому меридіані мають однакову довготу. Землю можна розділити на дві частини з посиланням на перший меридіан, а саме східні та західні півкулі. Максимальний віддалений меридіан з обох сторін може бути від 0 ° до 180 ° від головного меридіана [13].

Кут нахилу (в) - це кут між площиною Сонця і горизонталлю. Якщо панель лежить рівно на землі, то він дорівнює 0 є. При нахилянні панелі, цей кут збільшується. В загальному випадку панель повинна бути повернута на екватор для отримання максимальної енергії від Cонця.



Рисунок 2.11 - Широта (ц) і Довгота (Lt)

Щоб підвищити ефективність сонячних елементів, використовують трекери - спеціальні пристрої, які повертають панелі «слідом» за Сонцем (рис. 2.12).

Рисунок 2.12 - Обертання сонячної панелі за сонцем за допомогою трекера [14].

При порівнянні результатів використання статичної системи і системи, забезпеченої трекером, було виявлено, що ефективність сонячних панелей може бути значно збільшена, якщо сонячні панелі постійно будуть обертаються в напрямі Сонця [15].

Трекер відстежує «шлях» сонця за допомогою датчиків. Датчик це інструмент, який виявляє фізичні явища навколишнього середовища, які перетворюються в електричний сигнал [17].

Використання трекера дозволяє збільшити ефективність сонячних панелей на 30-50% за рахунок того, що сонячні панелі повернуті під оптимальним кутом до сонця протягом всього дня. В результаті для отримання необхідної потужності потрібно менше панелей і скорочується вартість кінцевої сонячної установки [16].

2. ІНСТРУМЕНТАРІЙ

Основними інструментами для розрахунку ексергетичного ккд були для мене підручники:

· Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия 1968 с.218-243

· R. РеtеI а, Egzergiа jasnosci ргоmieпiowania, Zeszyty Naukowe Politechniki Slaskiej, № 58, Eпergctyka, z. 9, 1962, str. 43/71.

· К. Кондратьев, Лучистая энергия Солнца, 1954

3. МЕТА ДОСЛІДЖЕННЯ

Метою дослідження є оптимізація розрахунку ккд. Розрахунок ексергетичного ккд. Вибір оптимального трекера положення сонячних панелей, для подальшого розрахунку оптимальних положень панелей, щоб отримати максимальну можливу потужність .

4. АЛГОРИТМ ДОСЯГНЕННЯ МЕТИ

Більш точне визначення ексергії сонячної радіації можна провести, спираючись на спектральний розподіл енергії, знайдене на основі вимірів. Таким чином, якщо сонячну радіацію вважати неполяризована і рівномірної, то на основі відповідних даних [ 19] можна визначити спрямовану монохроматичну яскравість сонячної радіації К_л, що досягає вищого шару атмосфери, в залежності від довжини хвилі л. Частина спектра представлена на рис. 143.

Рис. 143. Спектральний розподіл енергії сонячної радіації, що досягає вищих шарів атмосфери.

Штрихові лінії позначають спектральний розподіл енергії випромінювання абсолютно чорної поверхні. Чисельні значення До представлені в табл. 40 [18].

Таблиця 5.1

У цій таблиці наведено також відповідні значення частоти коливань, а також монохроматичної спрямованої яскравості випромінювання залежно від частоти коливань. Для розрахунку ексергії сонячної радіації, що падає на Землю, можна користуватися формулою [17]

(5.1)

При постійному значенні К. в межах частоти коливань Дv, а також при випливає звідси постійної величини Еv; що входять в рівняння (5.1) інтеграли можна замінити сумою відповідних творів. В результаті отримують формулу

(5.2)

Визначив по табл. 5.1 суми множення и та використавши :

- власна енергія випромінювання W_w , вт|м² , (5.3)

де К, вт/м²* стер, позначає силу світла випромінювання емітуючої поверхні.

(5.4)

(5.5)

, (5.6)

де R = 695500 km - радіус Сонця;

L = 149500000 km - середню відстань від Землі до Сонця.

для температури довкілля Т₀ = 300° К отримують таке значення ексергії сонячного випромінювання:

33+1,3678-0,0921=1,2757квт/м² (5.3)

Ця величина являє собою ексергію радіації Сонця, що знаходиться в зеніті, або ексергію, віднесену до 1 м² поверхні, перпендикулярної напрямку сонячних променів.

Відношення ексергії випромінювання до яскравості:

= 1,2757/1,3678=0,9327 (5.4)

Досягає поверхні Землі сонячне випромінювання має меншу ексергію, ніж знайдена величина. Ослаблення сонячної радіації при проходженні через атмосферу викликано багатьма факторами, зокрема містяться в атмосфері озоном, двоокисом вуглецю і водяними парами. До того ж і спектральний розподіл енергії сонячного випромінювання, що досягає поверхні Землі, змінюється і залежить, наприклад, від хімічного складу атмосфери, висоти Сонця і т. п.

5. ТАБЛИЧНАЯ ФОРМА ЗАПИСУ РЕЗУЛЬТАТІВ

Таблиця

№ п/п	Наименование величины	Единица измерения в СИ	Символьное обозначение	Формула	Численное значение	Примечание
1	Кут схилення	°С			-	[10]
2	день	м/с	d	-	1 ? d ? 365	[10]
3	Эксергия солнечной радиации	квт/м2			1,2757	[17]
4	радиус Солна	km	R	-	695500	[18]
5	среднее растояние от Земли до Солнца	km	L	-	149500000	[18]

ВИСНОВОК

При порівнянні одноосних та двоосних трекерів зрозуміли, що двоосні краще на виході, а одноосні служать довше! Для вибору оптимального трекера потрібно розуміти місценаходження. Для оселі краще одноосні трекери. Оптимізувалли розуміння справжного ккд сонячних панелей.

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Трекеры для солнечных электростанций [Electronic resource]. URL: https://alternative-energy.com.ua/vocabulary/трекеры-для-солнечных-электростанци//

2. Walsh A., Costola D., Chebel L. Review of methods for climatic zoning for building energy efficiency programs // Build. Environ. 2017. Vol. 112. P. 337-350.

3. Goncalves P., Orestes M. Photovoltaic solar energy: Conceptual framework // Renew. Sustain. Energy Rev. 2017. № 74. P. 590-601.

4. Трекеры [Electronic resource]. URL: https://rentechno.ua/services/procurement/trackers.html

5. Державне агентство енергоефективності України. Електронний ресурс. https://saee.gov.ua/uk/ae/sunenergy .

6. Одноосные трекеры [Electronic resource]. URL: http://ussolar.com.ua/ua/news/6-odnoosnye-trekery-povyshayut-effektivnost-solnechnoy-stantsii-na-15-17

7. Jain P., Kaur T. Optimization of Solar PV System and Analysis of Tilt Angle // ACM Conf. Proc. eEnergy IS. 2015. P. 14-17.

8. Cooke D. Single vs. Dual Axis Solar Tracking // Altern. Energy e Magazine. 2011.

9. Solar tracker - Система ориентирования на Солнце [Electronic resource]. URL: http://www.avislab.com/blog/solar-tracker_ru/ (accessed: 11.12.2018).

10. Одноосные трекеры [Electronic resource]. URL: http://ussolar.com.ua/ua/news/6-odnoosnye-trekery-povyshayut-effektivnost-solnechnoy-stantsii-na-15-17

11. ПОЯСНЮВАЛЬНА ЗАПИСКА ДО ВИПУСКНОЇ КВАЛІФІКАЦІЙНОЇ РОБОТИ МАГІСТРА НА ТЕМУ: «Електронна система керування трекером автономної сонячної електростанції» : https://essuir.sumdu.edu.ua/bitstream-download/123456789/71282/1/Shutko_2018.pdf

12. Солнечные трекеры [Electronic resource]. URL: https://avtonomnydom.ru/solnechnyie-batarei/solnechnyie-trekeryi.html

13. Mansour S., Anis D.W.R., Hafez D.I.M. Optimum Design Of On Grid Pv System Using Tracking System // Int. J. Sci. Technol. Res. 2015. Vol. 4, № 05. P. 50-57.

14. Трекер для фотоэлектрических установок [Electronic resource]. URL: http://solarsoul.net/treker-dlya-fotoelektricheskix-ustanovok

15. Sohag H.A. et al. An accurate and efficient solar tracking system using image processing and LDR sensor // 2nd Int. Conf. Electr. Inf. Commun. Technol. 2015. P. 522-527.

16. Twisha T. et al. Introducing Dual Axis Solar Tracker with Reflector to Increase Optimal Electricity Generation in Bangladesh // Dev. Renew. Energy Technol. 2014. № 3. P. 1-6.

17. Putro D., Kambey F. Sistem Pengaturan Pencahayaan Ruangan berbasis Android pada Rumah Pintar // Natl. J. Electr. Eng. 2016. Vol. 5, № 3. P. 296-307.

18. Шаргут Я., Петела Р. Эксергия. М.: Энергия 1968 с.238-243

19. R. РеtеI а, Egzergiа jasnosci ргоmieпiowania, Zeszyty Naukowe Politechniki Slaskiej, № 58, Eпergctyka, z. 9, 1962, str. 43/71.

20. К. Кондратьев, Лучистая энергия Солнца, 1954

Размещено на Allbest.ru

...