CC BY
13
УДК 620.95
М.М. Абдилахи
магистр УГНТУ, гр. МАЭ02-18-01,
г. Уфа, РФ E-mail: yalas22@mail.ru
ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ НАСОСНАЯ СИСТЕМА Аннотация
В статье рассмотрены фотоэлектрическая насосная система, виды фотоэлектрических насосных системы, а также область применения.
Ключевые слова:
фотоэлектрическая система, фотоэлектрическая насосная система, конвертор.
Солнечные водяные насосы являются экономически эффективным и надежным методом для обеспечения водой там, где водные ресурсы и линии электропередач находятся на большом расстоянии, или расходы на топливо и техническое обслуживание являются значительными.
Солнечные насосы могут работать в большинстве мест и на полной мощности тогда, когда это необходимо больше всего: во время теплых, солнечных дней. В регионах с умеренным климатом, они могут быть использованы круглый год, что может быть особенно полезно для обеспечения питьевой водой при выпасе скота и других сельскохозяйственных операциях. Для многих территорий, солнечный насос часто лучший вариант для снижения затрат и физических нагрузок.
Система подачи воды на фотоэлектрических элементах состоит из облегченной разновидности набора фотоэлектрических элементов и связанными с ними насосами, работающими на постоянном токе.
На рисунке 1 представлена насосная система на фотоэлектрических элементах, в которой электрическая часть фотоэлектрической системы создает напряжение электрического тока, необходимого для запуска двигателя. В гидравлической части насос создает давление Осн, которое заставляет поток воды проходить через трубу с расходом жидкости Q и в определенном направлении.
Резервуар
Солнечная энергия -*■ Электроэнергия —*■ Механическая энергия
Источники воды
Рисунок 1 - Схема фотоэлектрических насосных систем для подачи воды
На рисунке 1 изображена циркуляция движения воды, где поднимающаяся вода переходит с одного уровня на другой, покидая цепь (открытая система).
Существует два основных типа насосных систем на солнечных батареях, с батарейным питанием и с прямым соединением. При определении оптимальной системы для конкретного применения необходимо учитывать множество факторов.
Водонасосные системы с батарейным питанием состоят из фотоэлектрических (РУ) панелей,
регулятора контроля заряда, батарей, контроллера насоса, реле давления и бака, а также водяного насоса постоянного тока (Рисунок 2). Электрический ток, производимый фотоэлектрическими панелями в дневное время, заряжает батареи, а батареи, в свою очередь, подают питание на насос в любое время, когда требуется вода. Использование аккумуляторов расширяет перекачку в течение более длительного периода времени, обеспечивая постоянное рабочее напряжение двигателя постоянного тока насоса. Таким образом, в ночное время и в периоды низкой освещенности система все еще может поставлять постоянный источник воды для скота.
Рисунок 2 - Солнечная система перекачки воды с батарейным питанием[1]
Использование аккумуляторов имеет свои недостатки. Во-первых, батареи могут снизить эффективность всей системы, поскольку рабочее напряжение определяется батареями, а не фотоэлектрическими панелями. В зависимости от их температуры и степени зарядки аккумуляторов напряжение, подаваемое аккумуляторами, может быть на один-четыре вольт ниже, чем напряжение, создаваемое панелями в условиях максимального солнечного света. Это снижение эффективности может быть сведено к минимуму с помощью соответствующего контроллера насоса, который повышает напряжение аккумулятора, подаваемого на насос.
Рисунок 3 - Солнечная насосная система с прямой связью[1]
В насосных системах с прямой связью электричество от фотоэлектрических модулей направляется непосредственно к насосу, который в свою очередь, качает воду по трубе туда, где это необходимо (рис. 3).
Эта система предназначена для перекачивания воды только днем. Количество перекачиваемой воды полностью зависит от количества солнечного света, попадающего на фотоэлектрические панели, и типа насоса. Поскольку интенсивность солнца и угол, под которым он падает на фотоэлектрическую панель, изменяется в течение дня, количество воды, перекачиваемой этой системой, также изменяется в течение дня.
~ 10 ~
Например, в периоды оптимального солнечного света (с позднего утра до позднего вечера в ясные солнечные дни) насос работает с эффективностью 100% или около нее с максимальным расходом воды. Однако рано утром и ближе к вечеру эффективность насоса может снизиться на целых 25 процентов или более в условиях слабого освещения. В пасмурные дни эффективность насоса снижается еще больше. Чтобы компенсировать эти переменные скорости потока, для достижения эффективной работы системы необходимо хорошее соответствие между насосом и фотоэлектрическим модулем (модулями).
Насосные системы с прямой связью рассчитаны на хранение дополнительной воды в солнечные дни, поэтому она доступна в облачные дни и ночью. Воду можно хранить в резервуаре для полива большего размера, чем необходимо, или в отдельном резервуаре, а затем подавать самотеком в меньшие резервуары для полива. Емкость для хранения воды важна в этой насосной системе. Может потребоваться от двух до пяти дней хранения, в зависимости от климата и характера водопользования.
Хранение воды в резервуарах имеет свои недостатки. Значительные потери при испарении могут возникнуть, если вода хранится в открытых резервуарах, в то время как закрытые резервуары, достаточно большие для хранения воды в течение нескольких дней, могут быть дорогостоящими. Кроме того, вода в резервуаре может замерзнуть в холодную погоду.
Большинство отказов солнечных насосных систем вызвано проблемами с насосом. Песок и ил, всасываемые насосом, являются основными причина отказа. Количество обслуживания, требуемого солнечными насосными системами, зависит от типа и сложности системы. Фотоэлектрические панели как правило, требуют очень мало обслуживания; однако насосы, аккумуляторы и другие компоненты требуют периодического регулярного технического обслуживания.
Фотоэлектрическая энергия является конкурентоспособной по стоимости с традиционными источниками энергии для небольших, удаленных применений. Таким образом, когда цены на ископаемое топливо возрастут, а экономические преимущества массового производства уменьшат пиковую ваттную стоимость фотоэлемента, фотоэлектрическая мощность станет более конкурентоспособной и более распространенной.
Список использованной литературы:
1. Anonymous, Solar Powered Livestock Watering Systems, [Электронный ресурс] URL http://www.utextension.utk.edu (дата обращения: 05.04.2020)
2. ГОСТ Р 57903 - 2017. Системы фотоэлектрические Автономные насосные системы для подачи воды. -Москва: Изд-во стандартов, 2017. - 6 с.
3. Design of Small Photovoltaic (PV) Solar-Powered Water Pump Systems//Technical Note No. 28. 2010. C. 6.
© Абдилахи М.М., 2020
УДК62
С.А. Болотов
сотрудник Академии ФСО России,
г. Орел, РФ
Е-mail: novisionnovision@ gmail.com С.В. Дьяконов
сотрудник Академии ФСО России,
г. Орел, РФ Е-mail: Sergey_v_seti@ gmail.com
ПРИМЕНЕНИЕ ИНТЕРАКТИВНОГО МОДЕЛИРОВАНИЯ ДЛЯ ОБУЧЕНИЯ РАБОТЕ СО СЛОЖНЫМ ПРОГРАММНЫМ ОБЕСПЕЧЕНИЕМ
Аннотация
Интерактивное моделирование позволяет повысить эффективность обучения работе со сложным
