VIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2016

Согласно проведенным исследованиям, выгоднее использовать 1 вариант, т.к. капитальные вложения составляют 94900р., а срок окупаемости 4 года и 10 месяцев; Применяемый для производства поликристаллического кремния, является более простым и менее затратным. Количество отходов кремния меньше, чем при производстве монокристаллического кремния; Поликристаллические солнечные панели обладают немного меньшей устойчивостью к высоким температурам, чем монокристаллические солнечные панели.

Солнечная энергетика - направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде. Солнечная энергетика использует возобновляемы источники энергии и является «экологически чистой», т.е. не производящей вредных отходов во время активной фазы использования. Источником энергии солнечного излучения являются термоядерные реакции, протекающие на Солнце.

Достоинства:

- неисчерпаемость источника;

- общедоступность;

- теоретически, полная безопасность для окружающей среды;

- может дать людям возможность отказаться от традиционных видов топлива;

- снижает экологический урон, который человечество наносит использованием полезных ископаемых Земли;

- стимул развития инновационных технологий и создание новых рабочих мест.

Недостатки:

- зависимость от погоды и времени суток;

- как следствие необходимость аккумуляции энергии;

- высокая стоимость конструкции, связанная с применением редких элементов (к примеру, индий и теллур).

Актуальность данной темы

В настоящее время во всем мире, в том числе и в нашей стране, остро встает вопрос о разработке и внедрении новых источников энергии. Всем известно, что наиболее значимыми из них на сегодняшний день являются нефть 38,8%, природный газ 22,7%, уголь 23,7%, электричество. Запасы нефти и газа не безграничны, в силу всего этого необходимо использовать альтернативные источники энергии, а именно солнечная энергетика [рис.1].

Рис.1Структура мирового энергопотребления в 2001 г. и прогноз на 2020 г.

Солнечный коллектор — устройство для сбора тепловой энергии Солнца (гелиоустановка), переносимой видимым светом и ближним инфракрасным излучением. В отличие от солнечных батарей, производящих непосредственно электричество, солнечный коллектор производит нагрев материала-теплоносителя.

Монокристаллический элемент

Таблица 1 Технические параметры модуля WSP40W

Максимальная мощность, Pmax	40Вт
Напряжение при Рmах, Vm	19.5В
Ток при Рmах, Im	2.33A
Напряжение разомкнутой цепи, Vpц	23.6В
Ток короткого замыкания, Iкз	2.50A
Эффективность ячейки	22.2%
Тип ячейки	Моно-кристалл, 125х125 мм
Количество ячеек	12 шт.
Отклонение по мощности (Pmax)	+0..3%
Размер панели, мм	535х415х30
Вес, кг	3.0
Максимальное напряжение системы	1000В(TUV)/600В(UL)
Рабочая температура	-40°..85°С
Температурный коэффициент, Vpц	-0.38%/°С
Температурный коэффициент, Рmах	-0.38%/°С
Нагрузка (ветер)	60 м/с (200 кг/м2)
Нагрузка (снег)	450 кг/м2 (4500 Па)
Сопротивление повреждению	град до 25 мм
Фактор заполнения (FF)	≥74%
Цена,р	4347

Достоинства:

- выполнены из высокосортного кремния.

- процент производительности монокристаллических солнечных панелей, составляет 17 - 22%;

- монокристаллические панели являются компактными;

- монокристаллические солнечные панели обладают наибольшим сроком службы. Большинство производителей дают на них 25-летнюю гарантию.

Недостатки:

-дорогими. С финансовой точки зрения, солнечная панель, которая сделана из поликристаллического кремния, (и в некоторых случаях из тонких плёнок) может быть лучшим выбором для некоторых домовладельцев;

- неспособность к самоочистке от снега.

Поликристаллический элемент

Таблица 2 Технические параметры модуля ФСМ-150П

Мощность, Вт	150 Вт
Напряжение холостого хода, В	22,6
Напряжение при работе на нагрузке, В	19
Номинальное напряжение, В	12
Ток при работе на нагрузке, А	7,9
Габариты, мм	1476 х 667 х 35
Температура эксплуатации и хранения, °C	-40 … +85°C
КПД солнечного модуля, %	15,5
КПД солнечного элемента, %	17,3
Коннекторы	МС4
Класс защиты	IP65
Солнечные элементы	Grade A, поликристалл
Количество диодов, шт	2
Вес, кг	12
Цена, р	9490

Достоинства:

- метод, применяемый для производства поликристаллического кремния, является более простым и менее затратным. Количество отходов кремния меньше, чем при производстве монокристаллического кремния;

- поликристаллические солнечные панели имеют тенденцию обладать немного меньшей устойчивостью к высоким температурам, чем монокристаллические солнечные панели.

Недостатки:

- производительность солнечных панелей, основанных на поликристаллах, составляет 14-18%. Из-за низкой чистоты кремния поликристаллические солнечные панели не так эффективны, как монокристаллические;

- поликристаллические панели внешне выглядят неоднородными. Это связано с наличием множества кристаллов в одном фотоэлементе. В последнее время, это удается скрывать при помощи более совершенных просветляющих покрытий.

Рис.2 Схема работы солнечного коллектора

Экономическая эффективность.Стоимость электроэнергии в год, при работе потребителя от электросетиВариант №1 Солнечная модуль ФСМ-150П

Потребитель - стиральная машина BoschWAY28790EU 1,31кВт/ч

1) Стоимость электроэнергии в год, р.:

(1.1)

где Кч - количество часов в смене, 8 часов;

N - мощность стиральной машины, 1,31 кВт;

Кд - количество рабочих дней в году, 250 дней;

С_1кВт - стоимость одного киловатта электроэнергии, 2,44 р./кВт×ч.

2) Капитальные вложения в солнечную электростанцию, р.:

(1.2)

где См - стоимость одного трехкиловатного модуля солнечной электростанции ;

N - количество модулей в солнечной электростанции, 10шт.

N=1,31/0,15=10 шт

3) Срок окупаемости рассчитывается по формуле, годах:

(1.3)

где в2 - капитальные вложения по прокладке линии электропередачи и установке трансформатора на расстоянии 5 километров от сети РАО ЕЭС (120000руб);

в1 - капитальные вложения в солнечную электростанцию;

Сэл.г. - стоимость электроэнергии в год

Вариант №2 Солнечная модуль WSP40W

1) Стоимость электроэнергии в год, р.:

(2.1)

где Кч - количество часов в смене, 8 часов;

N - мощность стиральной машины, 1,31 кВт;

Кд - количество рабочих дней в году, 250 дней;

С_1кВт - стоимость одного киловатта электроэнергии, 2,44 р./кВт×ч.

2) Капитальные вложения в солнечную электростанцию, р.:

(2.2)

где См - стоимость одного трехкиловатного модуля солнечной электростанции;

N - количество модулей в солнечной электростанции, 35 шт .

N=1,31/0,04=35шт

3) Срок окупаемости рассчитывается по формуле, годах:

(2.3)

где в2 - капитальные вложения по прокладке линии электропередачи и установке трансформатора на расстоянии 5 километров от сети РАО ЕЭС (120000руб);

в1 - капитальные вложения в солнечную электростанцию;

Сэл.г. - стоимость электроэнергии в год.

Расчеты сведены в таблицу 3

Таблица 3 Сводная таблица результатов расчета

Показатели	Солнечная модуль
	1 вариант	2 вариант
	ФСМ-150П	WSP40W
1) Количество модулей в солнечной электростанции	10	35
2) Виды солнечных фотоэлементов	Поли-кристалл	Моно-кристалл
3) Капитальные вложения в солнечную электростанцию	94900р.	152145р.
4) Срок окупаемости	4года 10месяцев	5лет 4месяца

Список литературы

1.Аверьянов В.Н. и др. «Альбом для проектирования установок солнечного горячего водоснабжения».- Спб.: Тула, 1992. - 43 с.

2.Быстрицкий Г.Ф.«Основы энергетики»- М.: Инфра-М, 2005. - 278 с

3.Ионов B.C. «Альтернативные источники тепла в ЖКХ. Энергосбережение».- 2006, № 1. - 35с .

4.Циолковский К.Э. «Технологии возобновляемой (солнечной)энергетики». -НПО «СОДИС». Москва, 2009 – с.68.

5.Шетов В.Х., Бутузов В.А. 2Перспективы солнечного теплоснабжения. Энергосбережение».- 2006, № 2. – 14с.

6.Научно-прикладной справочник по климату СССР. Часть 3. Солнечная радиация. Выпуск 13. Часть 1. Солнечная радиация солнечное сияние. - Л.. Гидрометеоиздат, 1990. - 56 с.

7.ВСН 52-86. Нормы проектирования. Установки солнечного горячего водоснабжения. - М.: Недра, 1987. - 224 с.

8.ГОСТ Р51595 - 2000 Коллекторы солнечные. Технические условия.

9.http://vwvw.abok.ru/for spec/articles.php?nid=3166

10.http://www.metalika.ua/articles/geliokollektorv-kieliokontsentratorv-v-

sistemakh-energosnabzheniva.html

11. http://220-on.ru/catalog/solnechnye_moduli/solnechniy_modul_fsm_150p/

Код для цитирования: Скопировать