Номер части:
Журнал

СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ НА ШИРОТЕ ХАРТУМА И САНКТ-ПЕТЕРБУРГА



Науки и перечень статей вошедших в журнал:
Авторы:
DOI:


Введение. Солнечная энергетика использует неисчерпаемый источник энергии и является экологически чистой, то есть не производящей вредных отходов. Производство энергии с помощью солнечных электростанций хорошо согласовывается с концепцией распределенного производства энергии. Поток солнечного излучения, проходящий через площадку в 1 м², расположенную перпендикулярно потоку излучения на расстоянии одной астрономической единицы от центра Солнца (на входе в атмосферу Земли), равен 1367 Вт/м² (солнечная постоянная). Из-за поглощения, при прохождении атмосферной массы Земли, максимальный поток солнечного излучения на уровне моря (на Экваторе) — 1020 Вт/м². Однако следует учесть, что среднесуточное значение потока солнечного излучения (G) через единичную горизонтальную площадку как минимум составляет 340 Вт/м²  (из-за смены дня и ночи и изменения угла солнца над горизонтом). Зимой в широтах, ближе к Северному полярному кругу (66 ≥ θ ≥ 60), значение G в два раза меньше и составляет 170 Вт/м² [1].

Благодаря высокой солнечной радиации и растущей потребности для получения энергии, Судан собирается стать в будущем важным игроком в сфере производства солнечной электроэнергии. Его стратегический план развития солнечной энергетики находится в согласии с международной тенденцией, которая в условия роста спроса на энергию и проблем глобального потепления, делает возобновляемые источники энергии приоритетами, включая солнечную энергию.

Основной целью развития суданского солнечного плана является создание солнечных электростанций на основе экономичных  и эффективных технологий, таких как плазмохимические осаждения различных слоев в составе тонкопленочных солнечных модулей (ТПСМ), например, на основе аморфного и нанокристаллического кремния (a-Si:H/nc-Si).

В 2013 году Судан начал реализацию проектов солнечной фотовольтаической энергетики, распределенных по четырем сельским местностям и с общей мощностью 20 МВт [2,3]. Согласно докладу Министерства энергетики и водных ресурсов, в соответствии со стратегическим планом развития солнечной энергетики, Судан собирается построить ряд солнечных электростанций для покрытия растущей потребности электроэнергии в пределах своих границ и инвестировать излишки на мировой рынок [3].

Известно, что эффективность работы солнечного модуля (СМ) зависит от широты местоположения и климатических условий. И в первую очередь определяется потоком солнечного излучения падающего на поверхность модуля и температурой окружающей среды.

Программа фотовольтаической географической информационной системы (PVGIS) является одной из лучших программ, предназна­ченных для оценки эффективности работы фотоэлектрических систем (ФЭС). Она создана европейским объединенным исследовательским центром и находится в интернете в открытом доступе. Достоинством программы PVGIS является долгосрочный опыт ее использования для мониторинга и тестирования различных СМ с учетом географического положения. Однако в этой программе не учитывается влияние температуры на эффективность работы ТПСМ, которые в последние годы получили широкое распространение.

Целью работы является исследование эффективности двухкаскадных ТПСМ на основе a-Si:H/nc-Si расположенных на широте Хартума и Санкт-Петербурга, с учетом влияния температуры.

Метод и объекты исследования. Для анализа работы ТПСМ на разных широтах, используется программа PVGIS, которая опирается на теоретические и экспериментальные исследо­вания солнеч­ного излучения с учетом влияния атмосферных условий в Европе, Африке и Юго-Западной Азии. Метод PVGIS объединяет геопространственные данные с лабораторными данными СМ для прогнозирования реальной производительности электроэнергии (в кВт час) солнечных электростанций в разных регионах.

При проектировании солнечных электростанций, обычно выбираются двухкаскадные СМ с высокой эффективностью на основе a-Si:H/nc-Si. Такие модули преобразуют солнечные излучения в более широком спектральном диапазоне и характеризуется эффективностью 11% при интенсивности излучения (1000 Вт/м2) соответствующей мировому стандарту измерения (спектр AM 1,5 G, и температура 25 ºС).

Эффективность преобразования солнечной энергии в электроэнергию с помощью СМ может быть задана как:

Заключение. Основные результаты работы сводятся к следующему:

— Достоверность расчетов по программе PVGIS повышается при учете потерь мощности ФЭС на основе а-Si:H/nc-Si, возникающих из-за изменения температуры СМ.

— βф составляет 18º для Хартума и 41º для Санкт-Петербурга.

— Высокая эффективность работы СМ на основе a-Si:H/nc-Si на территории Судана происходит за счет высокого и постоянного солнечного излучения в течение года. Благодаря этому Судан обеспечивает оптимальные условия для создания проектов, солнечных электростанций.

— Эффективность работы солнечной электростанции на основе двухкаскадных модулей a-Si:H/nc-Si на широте Хартума повышается на 7 % при оптимальной ежемесячной коррекции β, и на  31 % при установке устройства слежения за солнцем (трекера).

Список литературы

  1. Photovoltaic Geographical Information System. . European Commission. 2002 – 2013.
  2. About Renewable Energy in the Republic of the Sudan. . (Regional Center for Renewable Energy and Energy Efficiency “RCREEE” – Sudan – 2013).
  3. Energy Projects. . The Ministry of Water & Electricity – Sudan – 2013.
  4. Температура воздуха. www.pogodaiklimat.ru. Климат Хартума и Санкт-Петербурга, 2004-2013.
  5. Skoplaki, J.A. Palyvos. On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: A review of efficiency/power correlations. Solar Engineering Unit, School of Chemical Engineering, National Technical University of Athens, 4 November 2008.
  6. Jafari Fesharaki, Majid Dehghani, J. Jafari Fesharaki. The Effect of Temperature on Photovoltaic Cell Efficiency. International Conference on Emerging Trends in Energy Conservation. Tehran, Iran, 20-21 November 2011.
  7. Kaneka – product. . Texas U.S.A.
    СРАВНИТЕЛЬНЫЙ АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ СОЛНЕЧНЫХ МОДУЛЕЙ НА ШИРОТЕ ХАРТУМА И САНКТ-ПЕТЕРБУРГА
    В данной работе приведена оценка эффективности работы тонкопленочных солнечных модулей (ТПСМ) на основе аморфного и нанокристаллического кремния на широте Хартума (15,6º) и Санкт-Петербурга (59,9º) с использованием программы PVGIS. Для повышения точности программы PVGIS было предложено учитывать влияние изменения температуры солнечного модуля в разное время года на его эффективность. Проведенный анализ показал, что введение ежемесячной коррекции угла наклона солнечного модуля к горизонту позволит повысить эффективность его работы на 6% в Санкт-Петербурге и на 7% в Хартуме.
    Written by: Бадрелдин-Миргхани М. М., Афанасьев В. П.
    Published by: БАСАРАНОВИЧ ЕКАТЕРИНА
    Date Published: 04/22/2017
    Edition: ЕВРАЗИЙСКИЙ СОЮЗ УЧЕНЫХ_ 28.03.2015_03(12)
    Available in: Ebook
Записи созданы 6767

Похожие записи

Начните вводить, то что вы ищите выше и нажмите кнопку Enter для поиска. Нажмите кнопку ESC для отмены.

Вернуться наверх