VI Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2014

Основное достоинство автономных осветительных установок в том, что они могут работать везде, где есть солнце и ветер. Их использование не требует финансовых затрат, что стало возможным благодаря применению литий-ионных аккумуляторов в конструкции опор. Автономные системы освещения включены в проект Олимпийского парка в Сочи. Их апробация на Таллиннском шоссе под Петербургом в условиях интенсивно действующей транспортной магистрали показала, что проект является успешным и экономически оправданным.

Сферы применения: Энергетика (стационарные применения), дорожная инфраструктура, городское, парковое освещение.

Основные потребители: муниципалитеты, системы энергоснабжения и энергосбережения, особо охраняемые природные территории, курортные зоны.

Достоинства литий-ионных аккумуляторов: высокая емкость, отсутствие эффекта памяти, возможность заряда за 20 минут до 70% емкости, срок эксплуатации до 13 лет, широкий температурный диапазон эксплуатации. Экономический эффект: экономия затрат на присоединение электрических мощностей, отсутствие потребления электроэнергии от городской сети, длительный срок службы, не требуется финансирование на прокладку электро-кабельных сетей.

Проведенные нами исследования показали, что в Иркутской области, впервые были установлены автономные колонны освещения на автобусных остановках по федеральной трассе М-53 «Байкал» в Усольском и Зиминском районах в 2012г, появятся они и на участке трассы «Вилюй» в Братском районе. В настоящее время, автономные колоны освещения, весьма распространены в Иркутске. Например на улицах: Станиславского, 30-ой Дивизии, Красноказачьей, Красноярской, Волжской и некоторых других. Эти колоны оснащены сенсорами движения и света. На пилотный проект затрачено 14,5 млн. рублей из федерального бюджета, экономический эффект от его реализации планируют определить после первого года эксплуатации светильников. Данная технология альтернативного электроосвещения применяется впервые в Иркутской области, как и в России. Необычный вид придорожных фонарей привлекает внимание водителей, проезжающих мимо. На металлической опоре, смонтированы две солнечные батареи, так называемые фотоэлектрические, мультикристаллические, кремниевыми панели, венчает её небольшой ветрогенератор. Вместо привычных ламп – светильник на 96 светодиодов мощностью 110 Вт, дающий световой поток в 11520 люмен. Чтобы оценить эту величину, можно представить 27 ламп накаливания на 40 ватт или семь стоваттных лампочек.

Электроэнергия, необходимая для работы светильника, накапливается в аккумуляторной батарее. Работать от собственного источника питания система может не менее 12 часов. Подключения к внешним линиям электроснабжения не требуется, соответственно, можно сэкономить на технологическом присоединении, строительстве трансформаторных подстанций, высоковольтных сетей и сетей искусственного электроосвещения – значительной доле из тех 100 тысяч рублей, что в среднем уходят на установку одной стандартной светоточки.

В Забайкалье используется система М-80 – светильник с монокристаллической кремниевой солнечной батареей и аккумулятором. Летом 2012 года аналогичные фонари были установлены в Нижегородской области и Республике Чувашия для освещения пешеходных переходов и автобусных остановок на федеральной трассе М-7 «Волга», в прошлом году их также смонтировали на мостовых переходах на трассе А-151 Цивильск – Ульяновск.

Химические источники тока (ХИТ), служат энергией для АСО, состоят из одной или нескольких ячеек – гальванических элементов. Основные составные части гальванического элемента – это два электрода из веществ, обладающих электронной проводимостью, пространственно разделенные электролитом – жидким или твердым веществом с ионной проводимостью. На границах электрод/электролит появляется разность потенциалов (E) и протекают электродные (токообразующие) реакции восстановления окислителя (катод) и окисления восстановителя (анод).

Теоретически источники тока можно построить на основе любой окислительно-восстановительной реакции. На практике набор требований ограничивает круг используемых веществ. В итоге всего исследовано более 500 электрохимических систем, перспективных для возможного применения в ХИТ, и только 40 – 50 из них дошли до стадии практической реализации.

Во всем мире исследования и разработки в области литий-ионных технологий стремительно развиваются, появляются новые типы литий-ионных аккумуляторов. В ближайшее десятилетие следует ожидать вытеснение с рынка устаревших электрохимических схем литий-ионными аккумуляторами, особенно, если удастся снизить их стоимость.

Преимущества лития состоят в том, что он обладает самым маленьким электрохимическим эквивалентом (отношением массы к заряду иона) и одновременно наивысшим отрицательным потенциалом по сравнению с любыми другими металлами (-3,045 В относительно стандартного водородного электрода).

Первый литиево-ионный аккумулятор разработала корпорация Sony в 1991 году. В течение долгого времени стандартной схемой литий-ионного аккумулятора считали катод из кобальтата лития (LiCoO2) и графитового анода. Литий-ионные аккумуляторы «Лиотех» значительно легче аналогов (свинцово-цинковых, никель-метал-гидридных и других типов батарей).

Одна из крупнейших компаний, филиал которой находится в Иркутске, «Лиотех». Они производит современные литий-ионные аккумуляторы номинальной емкости - 240, 380 и 770 А*ч, предназначенные для электротранспорта и энергетики. При производстве аккумуляторов «Лиотех» использует наноструктурированный катодный материал литий-железо-фосфат (LiFePO4). Этот материал обеспечивает оптимальное соотношение цена/качество. Аккумуляторы на его основе имеют высокую плотность энергии, безопасны и просты при производстве, что делает их сравнительно недорогими и доступными.

Основными зарубежными аналогами-производителями литий-ионных аккумуляторов являются: A123 Systems, Altair Nanotechnologies, Samsung SDI, Ener1 Battery Company, Dow Kokam, Saft Batteries, BYD, Valence Technology.

К сожалению, текущие характеристики предлагаемых к производству батарей за рубежом, существенно превосходят характеристики батарей, выпускаемых сейчас в России. Мы надеемся, что наши производители, в скором времени, поднимутся на уровень мировых компаний. И продукция российского производства не будет уступать по характеристикам импортной.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. ru.wikipedia.org

2. Ю.Б. Айзенберг., «Энергосбережение в освещении»

3. Хрусталёв Д. А., «Аккумуляторы»

Код для цитирования: Скопировать