Использование солнечных элементов для энергоснабжения населенных пунктов в средней полосе России.

2 ВВЕДЕНИЕ Преобразование солнечной энергии сегодня - это гораздо больше, чем просто эколо¬гичная технология получения электричества. Она становится все более выгодным товаром на рынке новых технологий. Главным аргументом за развитие солнечного электричества является не только экологические качества, но и то, что в развивающихся странах 70 % населения не имеют электричества. Реализация помощи в развитии сельским зонам развивающихся стран требует большой поддержки от правительства, местной администрации, благотвори¬тельных организаций, религиозных организаций и неправительственных учреждений. Уси¬лия правительства, подкрепленные помощью международных организаций, иногда сталки¬ваются с проблемой правильного распределения поступивших средств. Очень важно отношение цены к энергии. В силу своих невысоких доходов сельские хозяйства должны найти для себя такой вид энергии, которая могла бы удовлетворить их по¬требности и стоила бы не очень дорого. Такие важные, но опасные виды энергии, как газ и нефть дают свет очень посредственного качества и при долговременном использовании яв¬ляются очень дорогостоящими для хозяйства. Холодильники для хранения вакцин, рабо¬тающие на бензине или на газу - большая редкость. Электрогенераторы, адаптированные для таких зон, обходятся очень дорого и не застрахованы от неисправностей и непредвиденных ситуаций. Солнце и ветер - это неисчерпаемые ресурсы, которые производят электроэнер¬гию хорошего качества, позволяющую: использовать холодильники для хранения продуктов, водные насосы для орошения, телевизоры, осветительные приборы и устройства передачи информации и т.д. Большие возможности систем фотопреобразователей позволяют использовать их в тысячах городов и создавать электростанции и электросети. По прогнозам экспертов использование электричества человечеством к 2010 году воз¬растет с 90 до 600 МВт. Потенциал систем солнечных элементов, даже если рассматривать использование для установки модулей только крыш зданий (без учета фасадов и свободных пространств) выше этих спрогнозированных значений. Потенциал, необходимый для обеспе¬чения солнечной энергией жилища, насоса для орошения, системы телекоммуникаций, оце¬нивается тысячами мегаватт. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. И в России наибольший теоретический потенциал, более 2000 млрд. тонн условного топлива (т.у.т.), имеет солнечная энергия. Для России широкое использование фотоэнергетики имеет большое значение. Сейчас более 10 млн граждан России живут без централизованного электрообеспечения. Даже если для 1 млн граждан будет использована фотоэнергетика (на каждого гражданина ~ 2 КВт•ч/сутки), необходимо установить более 500 МВт пиковой мощности фотоэнергосистем. Огромным российским потенциальным потребителем фотоэнергетики является сельскохозяйственный сектор, который самостоятельно способен потреблять сотни мегаватт пиковой энергии солнечных батарей в год. Если к этому добавить уже естественно нарождающийся рынок автономных фотоэнергосистем для навигационного обеспечения, систем телекоммуникаций, систем для курортно-оздоровительного и туристического бизнеса, коттеджей, уличных солнечных фонарей и т. д, то суммарно потребности в России в солнечных батареях могут составить более 1 ГВт/год. Для представления фотопреобразователей на массовом рынке, необходимо предло¬жить наиболее умную систему преобразования солнечной энергии в электрическую и глав¬ное систему стандартизованных приборов, приспособленных под нужды каждого. Этот проект не является типично техническим, он скорее является использованием теории и практики в наиболее доступной форме. Проведенные расчеты имеют указательные названия, чтобы сблизить читателя с солнечными элементами и ветряными двигателями, а также могут быть преобразованы в соответствии с его (читателя) желаниями. Пояснения снабжены фотографиями для большей наглядности. 3. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МЕСТНОСТИ 3.1. Метеорологические условия местности В Лаборатории возобновляемых источников энергии и энергосбережения ИВТ РАН завершена разработка Атласа распределения ресурсов солнечной энергии по территории России, создана климатическая база данных, ориентированная на исследования в области солнечной энергетики. Наземных станций, на которых проводятся систематические измерения потоков солнечного излучения на территории России, насчитывается всего около ста, что явно недостаточно для районирования всей территории страны. Поэтому в исследованиях были использованы также спутниковые данные NASA, полученные за 10 лет наблюдений за радиационным балансом земной поверхности, в том числе и над территорией России. В результате сотрудниками лаборатории составлены карты поступления солнечной радиации на неподвижные поверхности, ориентированные различным образом в пространстве для всех регионов за определенные периоды года. Для эффективного преобразования энергии Солнца важно выбрать оптимальный угол наклона солнечного коллектора, при котором суммарное поступление энергии солнечного излучения на приемную поверхность за рассматриваемый период работы максимально. Оптимизация угла позволяет в 1,3-1,5 раза увеличить сбор энергии по сравнению с ее поступлением на горизонтальную поверхность.

1. ПРЕДИСЛОВИЕ
2. ВВЕДЕНИЕ

3. МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ МЕСТНОСТИ
3.1. Метеорологические условия местности
3.2. Географическое положение
3.3. Расчет мощности солнечного излучения.
2. СПИСОК ЗДАНИЙ.
2.1. Описание зданий и их компонентов.
5. Фотоэлектрический эффект

6. Применяемые материалы
6.1. Описание и принципиальная схема плазмохимической установки.
6.2. Структура солнечных элементов
7. Описание и стоимость устройств..
7.1. Кабели и аксессуары.

8. Расчет ежедневного использования энергии.

9. Установка и закрепление фотоэлементов.
10. Разработка и описание системы.
11. ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ МОНТАЖЕ И ЭКСПЛУАТАЦИИ 11.1.Опасности, связанные с монтажом и эксплуатацией энергоустановок
1.2. Монтаж энергоустановок
11.3. Эксплуатация энергоустановок
11.4. Защитные средства и средства оказания первой помощи.
12. ЭКОНОМИКА ПРОЕКТА
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ЛИТЕРАТУРА

1. Аккумуляторные батареи. Эксплуатация, техническое обслу¬живание и ремонт. / НИИАТ, - М., Транспорт, 1970
2. Андрианов В. Н. Электрические машины и аппараты. - М., Колос, 1971.
3. Атлас Липецкой области. /РГУ, Гл. упр. геодезии и кар¬тографии. - М.,1973.
4. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник/ А7Э7 Кравчик и др. - М., Энергоиздат, 1988.
5. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая ста¬тистика. - М., Высшая школа, 1977.
6. ГОСТ 12.1.013 - 78. ССБТ. Строительство. Электробезопас¬ность. Общие требования.
7. ГОСТ 12.1.018 - 86. ССБТ Статическое электричество. Иск¬робезопасность. Общие требования.
8. ГОСТ 12.1.019 - 79. ССБТ Электробезопасность. Общие тре¬бования.
9. ГОСТ 12.1.010 - 76. ССБТ Взрывобезопасность. Общие тре¬бования. (СТ СЭВ 3617 - 81)
10. ГОСТ 12.1.007 - 76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация. Общие требования безопасности.
11. ГОСТ 12.1.030 - 81. ССБТ Электрообезопасность. Защитное заземление, зануление.
12. ГОСТ 12.2. 007.1 - 75. ССБТ. Машины электрические вращающиеся. Требования безопасности.
13. ГОСТ 12.2. 007.7 - 75. ССБТ. Устройства управления комп¬лектные на напряжение до 1000 В. Требования безопасности.
14. ГОСТ 12.2. 006 - 83. ССБТ. Аппаратура радиоэлектрон¬ная бытовая. Общие требования безопасности.
15. ГОСТ 12.2.007.11 - 83. ССБТ. Преобразователи энергии - статические силовые. Требования безопасности.
16. ГОСТ 12.2. 007.12 - 75. ССБТ. Источники тока химические. Требования безопасности.
17. ГОСТ 12.2. 007 - 75.ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.
18. Дж. Твайделл, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии (Пер. с англ.). - М., Энергоатомиздат, 1990.
19. Драгилев В. А., Рязанцев Н. И. Строительство распредели¬тельных электросетей. Справочник электролинейщика. - Тула, Приок¬ское книжное издательство, 1970.
20. Пилюгина В.В., Гурьянов В.А. Применение солнечной и ветровой энергии в сельском хозяйстве.Обзорная инф.-М.: ВАСХНИЛ, 1981.
21. Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. - М., Колос, 1980.
22. Кажинский Б., Перли С. Ветроэлектростанции. - М., ДОСА¬АФ, 1966.
23. Кораблев А. Д. Экономия энергоресурсов в сельском хо¬зяйстве. - М., Агропромиздат, 1988.
24. Костенко М. П. Питровский Л. М. Электрические машины. Ч.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы. - Л., Энергия, 1973.
25. Костенко М. П. Пиотровский Л. М. Электрические машины. Ч.2. Машины переменного тока. - Л., Энергия, 1973.
26. Козюменко В. Ф., Дорощук О. Н. Методические указания по экономическому обоснованию спец. конструкций, разрабатываемых в дипломных проектах, выполняемых на факультете электрификации. - Зерноград, АЧИМСХ, 1993.
27. Использование солнечной энергии для теплоснабжения зда¬ний. / Э. В. Сарнацкий и др. - Киев, Будевильник, 1985.
28. Машины электрические. Справочник. Т.2, Ч.1. - М., ВНИИ -стандартэлектро, 1991.
29. Машины электрические. Справочник. Т.2, Ч.2. - М., ВНИИ - стандартэлектро, 1991.
30. Низковольтные электрические аппараты. Справочник. Ч.1. Пускатели, контакторы. - М., ВНИИстандартэлектро, 1991.
31. Низковольтные электрические аппараты. Справочник. Ч.2. Электрические реле. - М., ВНИИстандартэлектро, 1991.
32. Пискунов Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисле¬ние. Т.1. - М., Наука, 1985.
33. Правила устройства электроустановок (ПУЭ )./ Минэнерго СССР. - М., Энергоатомиздат, 1985.
34. Правила технической эксплуатации электроустановок потре¬бителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электро¬установок потребителей (ПТЭ и ПТБ ). - М., Энергоатомиздат, 1986.
35. ПРОНТО. Еженедельный информационный бюллетень товаров и услуг. - Ростов Н/Д, QWERTY, 1997.
36. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. - М., Сельэнергопроект, 1981.
37. Справочник по климату СССР. Вып. 13. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. - Л., Метеорология, 1976.
38. Справочник по климату СССР. Вып. 96. ( Северный Кавказ, Нижнее Поволжье). Ветер. - Л., Метеорология, 1976.
39. Стребков Д. С. и др. Фотоэлектрическая энергетика сель¬ского хозяйства. Техника в с. х., N1, 1988.
40. Таранов М. А. Методические указания к выполнению курсо¬вой работы " Обоснование рациональной электротехнической службы в хозяйстве". - Зерноград, АЧИМСХ, 1990.
41. Таранов М.А., Воронин С.М., Воронин А.С. Правила приведения случайных величин. В сб: Адаптивные технологии и технические средства в полеводстве и животноводстве. Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2000. С. 287-289.
42. Тлеулов А. Х. Методы оценки характеристик ветроэнергети¬ческих и гелиоустановок сельскохозяйственных объектов. Автор д. т. н., Челябинск, 1996.
43. Фатеев Е. М. Ветродвигатели и ветроустановки. - М., Сельхозгиз, 1957.
44. Фомичев В. Т., Шиян И. Р. Определение угла наклона гели¬онагревателей. Техника в с. х., N1, 1988.
45. .Д. Дэвинс. Энергия.-М.: Энергоатомиздат. 1985.
46. Шичков Л. П., Коломиец А. П. Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники. - М., Колос, 1995.