Перспективи використання фотоелектричної станції в університеті Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.331

в. г. кузнецов (днузт), I. л. лнжеев (днузт)

Днтропетровський нацюнальний унiверситет залiзничного транспорту iM. Академка В. Лазаряна, вул. Ларазяна, 2, Днтро, Укра'ша, 49010, тел. (056) 793-19-11, ел. пошта: [email protected], [email protected]. ORCID: orcid.org/0000-0003-4165-1056

ПЕРСПЕКТИВИ ВИКОРИСТАННЯ ФОТОЕЛЕКТРИЧНОÏ СТАНЦIÏ В УН1ВЕРСИТЕТ1

Вступ

Зниження викищв парникових ra3iB та за-бруднюючих речовин у сучасному глобальному контекст взаeмодiï енергетичних пiдприeмств та навколишнього середовища являеться пер-шочерговою метою в бiльшостi краïн. Вир> шення даноï задачi може бути досягнуто в зна-чному ступеш використанням альтернативних та поновлюваних джерел енерги. Сонце, безу-мовно, е високим потенцшним джерелом для вщновлюваних джерел енергiï. Величина соня-чно1' енергiï, яка досягае земно1' кулi величезна, приблизно в 10 тисяч р^в бiльше енергiï, що використовуеться по всьому свiту [1]. Серед рiзних систем, що використовують поновлюва-нi джерела енергiï, фотоелектричнi системи е найбшьш перспективними. Вони потребують порiвняно незначнi кошти на техшчне обслуго-вування, являються надiйними, безшумними, простими з точки зору монтажу.

Перетворення сонячного випромiнювання в електричну енергiю може вiдбуватись двома основними методами - фототермiчним та фото-електричним. [2]. Згiдно дослiджень Свропей-сько1' асоцiацiï фотоелектрично1' промисловостi (EPIA) сонячна енергетика в недалекому май-бутньому витисне нафту та атомну енергетику. Свропейський Союз сьогодш iнтенсивно вико-ристовуе сонячнi фотоелектричнi станцiï. Су-часнi фотоелектричнi системи складаються з декшькох елементiв: кабелi, пiдтримуюча структура i, в залежностi вщ типу системи, елект-ронний швертор i контролер заряду з акумуля-торною батареею. Така система в цшому нази-ваеться сонячно1' фотоелектрично1' системою, або сонячною станцiею. G три основних типи фотоелектричних систем:

- автономш системи;

- системи, сполучеш з електричною мережею;

- пбридш системи.

В данiй статтi аналiзуються перспективи ви-користання фотоелектрично!' станци в ДIIТi.

Моделювання кiл, що мктять фотоелект-ричнi ланцюги

Фотогальвашчний ланцюг може розглядати-ся як генератор струму i може бути представлена е^валентною схемою на рис. 1. Струм I на вихщних клемах дорiвнюe струму, що гене-руеться через фотоелектричний ефект \ генератором iдеального струму, зменшеним на струм дiода Ь i струм витоку ¡1. Ряд опорiв Rs представляе внутрiшнiй ошр потоку, що гене-руеться струму i залежить вiд товщини стику Р-N, вiд присутнiх домшок i вiд контактних опо-рiв. Провiднiсть витоку Gl враховуе струм в землю при нормальних умовах експлуатаци. В iдеальнiй системi ми мали б К; = 0 i G1 = 0. В високояюсному кремнiевому осередку К; = 0,05 - 0,10 Ом 1 Са = 3 - 5 мСм [1,11-131.

О

-о

-о

Рис. 1. Схема замщення фотоелектрино1 панел

Напруга холостого ходу Voc виникае, коли вiдсутнiй струм навантаження (I = 0) i визнача-еться зi спiввiдношення (1):

V =

v oc

От

(1)

Дiодний струм задаеться класичною формулою для постшного струму:

Id = I

D '

" QVVc '

eA-k-T _ 1

(2)

де:

_ Id - струм насичення дюду; _ Q - заряд електрона;

- А - коефщент щентичност дюда, який залежить вiд коефiцieнтiв рекомбiнацiï всере-диш самого дiода (для кристалiчного кремшю -близько 2);

- k - постшна Больцмана ;

- T - абсолютна температура в градусах К Тод! струм, що подасться на навантаження,

визначаеться як:

1 - 1g -1 d - h - Ig -1D

QVoc ' ,A-k-T - 1

- G • Vo<

. (3)

У звичайних ланцюгах останнш член ще! формули, тобто струм витоку на землю II, е не-значним по вiдношенню до двох шших струмiв.

Вольтамперна характеристика фотоелектри-чного модуля показана на рис.2. В умовах короткого замикання генерований струм е най-вищим (Isc), тодi як при розiмкнутому ланцюз! напруга (Уос = напруга розiмкнутого ланцюга) знаходиться на найвищому рiвнi. При двох пе-рерахованих вище умовах електрична потуж-нiсть, створювана в ланцюгу, дорiвнюе нулю, тодi як при вшх iнших умовах, коли напруга зростае, вироблена потужнють теж зростае: спочатку вона досягае максимально! точки по-тужносп (Рт), а потiм рiзко падае i наближаеть-ся до значения напруги рсшмкнутого ланцюга.

4.5Т

Cell temp =25'С

Incid. ¡rrad. = 1000 W/m2

59.9 W

P = I*V

Рис. 2. Вольтамперна характеристика фотоелектри-чного-модуля [1]

1снують наступнi параметри фотоелектрич-ного модуля:

- струм короткого замикання;

- Уос напруга розiмкнутого ланцюга;

- Рт максимальна вироблена потужнiсть при стандартних умовах (STC);

- 1т струм, створюваний в точщ максимально! потужносп;

- Ут напруга в точщ максимально! потужносп;

- FF фактор заповнення. Це параметр, який визначае форму характеристично! криво! У-1, i це вiдношення мiж максимальною потуж-нiстю i добутком (Уос^с) напруги холостого ходу та струму короткого замикання.

Очiкуване виробництво електричноТ ене-ргп в рж

З енергетично! точки зору, конструкщю фотоелектричного генератора приймають такою, що максимiзуе поглинання наявного рiч-ного сонячного випромiнювання. Обсяги елек-троенергi!, якi фотоелектрична установка мо-же виробляти на рш, залежать вiд наступних факторiв:

наявнють сонячного випромiнювання; орiентацiя i нахил модулiв; - ККД фотоелектричноï установки Виходячи з того факту, що сонячне випро-мшювання е змшним, для визначення обсягiв електричноï енергн, яку станцiя може генер-гувати в фшсованому часовому iнтервалi, бе-реться до уваги той факт, що характеристики модулiв повиннi бути пропорцiйнi сонячному випромiнюванню. В Украïнi та Свропейському Союзi iснують карти сонячноï активности

В табл. 1 наведенi значення середньорiчноï сонячно!' радiацiï на горизонтально поверхнi в Украïнi [кВт.год / м2] вiдповiдно до UNI 10349, а середне добове значення за мюяць [кВт.год / м2 / день] вщповщно до ENEA. На рис.3 приведено карту сонячноï активносп в Украïнi. На основi середньорiчноï величини сонячноï радiацiï Ema, можна отримати очшу-вану генеровану енерпю Ер за рiк на основ!

(4):

Ep - Ema •nBOS

(4)

де nBos - загальна ефектившсть уах компоне-нпв фотоелектричного обладнання на сторош навантаження модул!в (iнвертор, з'еднання, втрати внаслiдок температурного ефекту, втрати через асиметрiю в характеристиках, втрати через затшення i т.д.). Середня ефектившсть на станцп, правильно спроектованш i змонтованш, може становити вщ 0,75 до 0,85

[3].

мпл в! дЬеЬа! ¡гте^юйоп (ЬЛ^ щ 1 <1150 1200 1 250 1ЭОО 1Э5Р 14РО 1450 _1.5РО 155Р>-

<963 900 939 975 Ю1Э 1050 1069 1125 1163* _ „ _„ .

О 1 [ДО 2Л0 чп)

Р^йЛсАу _ ъуяШ'т \vith риНпгтапт гяНа О 75 [кМ/ЬГкШ,^.] ___

Рис. 3. Карта сонячно! активносп в Укршт

Таблиця 1

Середнш мiсячний р1вень сонячноТ рад1ацп (сонячна постiйна) в мiстах УкраТни (кВт.год / м2 / день). Середнш показник за останш 22 роки:

Регшн / Месяць п п о е н н н ч о

В" т 2 р е т '3 а р р е п и р е р е в о с и уд р р е

о л о к т Т л с в ж л г С

Симферополь 1,27 2,06 3,05 4,30 5,44 5,84 6,20 5,34 4,07 2,67 1,55 1,07 3,58

Вшниця 1,07 1,89 2,94 3,92 5,19 5,3 5,16 4,68 3,21 1,97 1,10 0,9 3,11

Луцьк 1,02 1,77 2,83 3,91 5,05 5,08 4,94 4,55 3,01 1,83 1,05 0,79 2,99

Дншро 1,21 1,99 2,98 4,05 5,55 5,57 5,70 5,08 3,66 2,27 1,20 0,96 3,36

Донецьк 1,21 1,99 2,94 4,04 5,48 5,55 5,66 5,09 3,67 2,24 1,23 0,96 3,34

Житомiр 1,01 1,82 2,87 3,88 5,16 5,19 5,04 4,66 3,06 1,87 1,04 0,83 3,04

Ужгород 1,13 1,91 3,01 4,03 5,01 5,31 5,25 4,82 3,33 2,02 1,19 0,88 3,16

Запорьжжя 1,21 2,00 2,91 4,20 5,62 5,72 5,88 5,18 3,87 2,44 1,25 0,95 3,44

¡вамо-Фрамкчвськ' 1,19 1,93 2,84 3,68 4,54 4,75 4,76 4,40 3,06 2,00 1,20 0,94 2,94

Ки!в 1,07 1,87 2,95 3,96 5,25 5,22 5,25 4,67 3,12 1,94 1,02 0,86 3,10

Кiровоград 1,20 1,95 2,96 4,07 5,47 5,49 5,57 4,92 3,57 2,24 1,14 0,96 3,30

Луганськ 1,23 2,06 3,05 4,05 5,46 5,57 5,65 4,99 3,62 2,23 1,26 0,93 3,34

Льшв 1,08 1,83 2,82 3,78 4,67 4,83 4,83 4,45 3,00 1,85 1,06 0,83 2,92

Микола!в 1,25 2,10 3,07 4,38 5,65 5,85 6,03 5,34 3,93 2,52 1,36 1,04 3,55

Одесса 1,25 2,11 3,08 4,38 5,65 5,85 6,04 5,33 3,93 2,52 1,36 1,04 3,55

Полтава 1,18 1,96 3,05 4,00 5,40 5,44 5,51 4,87 3,42 2,11 1,15 0,91 3,25

Рiвне 1,01 1,81 2,83 3,87 5,08 5,17 4,98 4,58 3,02 1,87 1,04 0,81 3,01

Суми 1,13 1,93 3,05 3,98 5,27 5,32 5,38 4,67 3,19 1,98 1,10 0,86 3,16

Тернопшь 1,09 1,86 2,85 3,85 4,84 5,00 4,93 4,51 3,08 1,91 1,09 0,85 2,99

Харькчв 1,19 2,02 3,05 3,92 5,38 5,46 5,56 4,88 3,49 2,10 1,19 0,9 3,26

Херсон 1,30 2,13 3,08 4,36 5,68 5,76 6,00 5,29 4,00 2,57 1,36 1,04 3,55

Хмельницький 1,09 1,86 2,87 3,85 5,08 5,21 5,04 4,58 3,14 1,98 1,10 0,87 3,06

Черкаси 1,15 1,91 2,94 3,99 5,44 5,46 5,54 4,87 3,40 2,13 1,09 0,91 3,24

Чернипв 0,99 1,80 2,92 3,96 5,17 5,19 5,12 4,54 3,00 1,86 0,98 0,75 3,03

Чернiвцi 1,19 1,93 2,84 3,68 4,54 4,75 4,76 4,40 3,06 2,00 1,20 0,94 2,94

З шшого боку, беручи до уваги середню до-бову шсолящю Emg, для розрахунку очшувано! вироблено! енергп в рш для кожного кВттк можна використовувати наступний вираз:

Ep = Emg -365 • ^BOS, кВт год,

кВт • niK

(5)

•i-I

öffiö

е№

Gffitf

Розрахунок площ1 сонячнот батарет

Розглянемо варiант розмiщення фотоелект-рично! станцп на даху старого навчального корпусу ДИТу. План стрiхи старого навчального корпусу наведено на рис. 5. Площа складае S=7537 м2.

У великогабаритних установках, фотоелект-ричне поле, як правило, подiлено на декшька частин (пiдполя), кожна з яких обслуговуеться власним iнвертором, в якш рiзнi рядки фотое-леменпв пiдключенi паралельно. В цьому ви-падку зменшуеться необхiдна кiлькiсть швер-торiв, i як наслiдок скорочуються швестицшш витрати i витрати на техшчне обслуговування. Бажано, щоб кожен рядок фотоелеменпв мав можливiсть тдключатись i вiдключатись окре-мо, для того щоб необхщш операцi! з обслуговування, перевiрки проводились без виведення з сервюу всього фотоелектричного генератора.

Ens«

ЕдаЖ

luí til

1_Г

Рис. 4. Багатошверторна схема

Для сонячно! фотоелектрично! станцп в уш-верситет використаемо 3-фазний мережевий швертор ABB TRIO-50.0-TL-OUTD [4]. Цей сонячний швертор сумюний з системами вщда-леного мошторингу та управлшня, просто мон-туеться, мае високу продуктившсть i ККД на р!вш 98%.

1нвертор ABB TRIO-50.0-TL-OUTD сумю-ний i3 зовшшшми датчиками стану навколиш-нього середовища, до нього можуть бути шдк-люченi модулi дротового i бездротового мошторингу, за роботою фотоелектричних станцiй на основi цього швертора можна стежити через iнтернет, як на екраш комп'ютера, так i зi смартфона. В якост захисту виступае вимикач пос-тшного струму.

Рис. 5. План с^хи старого навчального корпусу

Для розрахунку станцп були обраш монок-ристатчш фотомодул1 ABi-Solar(M60275-D), кшьюстю 2700 одиниць (без урахування ваги панелей), акумуляторш батаре! Challenger G12-260, та встановлено два 3-фазних мережевих швертори ABB-TRIO-50.0-TL-OUTD потужню-тю 50кВт та повний комплект захисно! автоматики.

Техшчш характеристики цих фотодомулей наведеш в табл.2 та в табл.3 [5]

Таблиця 2

MexaHÍ4HÍ характеристики

Тип ком1рки Монокристал 156 х 156 мм

Кшьшсть ком1рок 60 (610)

Розм1ри (Довжина/Висота/Ширина) 1640х991х35 мм

Вага 19 кг

Передне скло 3,2 мм загартоване з низьким вмiстом залi- за

Рама Анодований алюмшш

Розподшьча коробка IP67 с bypass-диодами

З'еднувач1 МС4-сумюш

Кабел1 тдключення TUV, довжина 900мм, 4.0 мм2

о

а

35

ran

±

lill ililMlN^

мо*1 Вид

Вид спереди сбокУ

п 945

* !

2-4,2

S-944 I 1

Вид сзади

SI

о 5

5 s

й

IS

I

6:1

Монтажные отверстия

II 6:1

Отверстия мземленнл

Рис. 6. Схема та розмiри фотомодулей ABi-Solar(M60275-D)

Таблиця 3

Електричш характеристики

Параметри Стандарты! умови випробувань

П0тужнiсть MPPT (Pmax) 275 Вт

Струм короткого замикання (Isc) 9,36 A

Напруга холостого ходу (Voc) 38,6 В

Струм при максимальнiй П0TуЖH0Cтi MPPT (Impp) 8,91 A

Напруга при максималь-нiй потужносп MPPT Vmpp 30,9 В

ККД-n 16,92 %

Допустиме вщхилення 0~+5 Вт

P _

ггод ~ '

WE _1000000

8760 8760

_ 114,2 кВт

Середне споживання електроенерги спожи-вачами старого навчального корпусу за добу:

Wdo6a _ Ргод -10 _ _ 114,2-10 _ 1142 кВт-год, (6)

Середня питома потужшсть фотомодуля:

РфМ _ Pmax ' tdeHb / ((день + tmn ) _

_ 275-12 / 24 _ 137,5 Вт/м2,

(7)

1нсолящя при стандартних умовах випробу-вань: 1000 Вт/м2 температура модуля: +25oC, AM=1,5

Для прогнозування електричного навантаження взят даш енергетичного аудиту ушвер-ситету, який проводиться щор1чно шдроздшами АГЧ, кафедрами «1нтелектуальш системи елек-троспоживання» та «Теплотехшка» [6-10]. За даними енергоаудиту електроспоживач1, роз-ташоваш в старому навчальному корпус спо-живають щор1чно близько 1000000 кВт.год електроенерги

Виходячи з сумарно! споживано! електроенерги визначемо середню потужшсть:

де tдень та tHra - розрахунков1 тривалост денного та шчного перюд1в (приймаються 12 год. для попередшх розрахунюв),

Pmax- максимальна потужшсть фотомодулю. Розрахуемо площу шдстанцп, яку необхщно видшити для живлення старого навчального корпуса:

S _

Wdoôa _ 1142000 РфМ 137,5

_ 8305 м2.

(8)

В нашому розпорядженш е площа даху старого навчального корпуса, яка дор1внюе S=7537 м2.

Виходячи с цього розрахуемо можливу кшь-юсть розташованих фотоелеменпв (ФЕ) на цш дшянщ (враховуючи, що коефщент затшення дор1внюе n=1,7):

(5)

NФЕ _

7537 1.64-0.99-1.7

S _ Ibn ~

_ 2730 панелей

(9)

Виходячи з вище наведених розрахунюв можна отримати середню питому потyжнiсть фотомодyлiв на добу:

РФМ X = РФМ • Т^ФЕ = = 137,5 • 2730 = 375,4 кВт/м2, (5)

Для дано1 сонячно1 станцiï вибранi гелевi акyмyляторнi батареï Challenger G12-260 (табл

4).

Таблиця 4

Характеристики акумуляторно'1 батаре'1 Challenger G12-260

Тип гелева

Номшалына напруга, В 12

£мшсты, Агод 240

Максималыний струм розряду, А 2600

Внутршнш опiр, Ом 5

Робоча температура, оС -20...+50

Висота/ширина /глибина, мм 220/268/520

Вага, кг 74

Особливостi G12-260:

- Не мае потреби в обслyговyваннi;

- Повне вщновлення 3i станy глибокого РОЗРЯДУ;

- Прекраст робочi характеристики при тривалих розрядах;

- Стшкють в yмовах високих температyр;

- Чyдова стiйкiсть до циклiв зарядy / роз-РЯДУ;

- Вщсутня необхiднiсть використання зрiвняльного заряду знижений саморозряд;

- Потовщет електроди знижують коро-зiю решiтки та збшышуюты довговiчнiсть батарей;

- Надiйний захист вщ короткого зами-кання внаслщок високоï механiчноï мiцностi полiмерного сепаратора;

- Можливюты установки в будь-якому положенш

термiн служби на 10-30% бшьше, шж у АКБ AGM.

Висновок

Радикально зменшити витрати на паливно-енергетичнi ресурси в ушверситет можливо за рахунок впровадження фотоелектричноï системи. Можливий варiант розмщення фотоелект-рично1' системи на даху старого корпусу. Обра-но та розраховано основш електричнi характеристики мережево1' сонячно1' фотоелектрично1' станцiï для дотаткового забезпечення електрое-нергiею ушверситету. Доцiлыно використання в якостi фотомодyлiв монокристалiчних фото-модyлiв ABi-Solar M60275-D, акумуляторних батарей Challenger G12-260, 3-фазних мереже-вих iнверторiв ABB TRI0-50.0-TL-0UTD. Роз-рахунками встановлено, що сонячна фотоелек-трична станцiя зможе покрити 50- 80% витрат

на електроенерпю старого навчалыного корпусу.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Photovoltaic plants - Technical Application Papers No.10 [Text] / : ABB,2014.-124p.

2. Белгородский институт альтернативной энергетики [Электронный ресурс].-Режим доступа: http://www.altenergo-nii.ru

3. Карта сонячно! активносп Укра!ни [Елек-тронний ресурс].- Режим доступу: http://www.solar-battery.com.ua/karta-solnechnoy-aktivnosti-v-ukraine/

4. ABB string inverters TRIO-50.0-TL-OUTD-US-480 [Електронний ресурс].- Режим доступу: https://library.e.abb.com/public/a471ec2099 7b4eaa868bca4b30dcf868/TRIO-50-EN-RevF-3.pdf Монокристаличнi панелi ABI-SOLAR M60275-D [Електронний ресурс].- Режим доступу: https://solarled.com.ua/1704-abi-solar-m60275-d-605000-grn-abi-solar-abi-solar-monok

5. Пшшько,О.М. Аналiз впровадження енергоз-берiгаючих заходiв в унiверситетi [Текст] / О.М. Пшшько, Д.К. Яценко, В.Г. Кузнецов, М.В. Шаптала // Вiсник Кшвського нацiонального унiверситету технологiй та дизайну.-2013.-№6(74).-С.344-352.

6. Пшiнько,О.М. Пiдвищення ефективностi споживання електроенергй' в унiверситетi [Текст] / О.М. Пшшько, В.Г. Сиченко, В.Г. Кузнецов, Д.К.

REFERENCES

1. Photovoltaic plants - Technical Application Papers No.10 [Text] / : ABB,2014.-124p.

2. Belgorodskiy institut alternativnoy energetiki [Belgorod Institute of alternative energy] [Electronic resource].- Rezhim dostupa- Mode of access: http ://www.altenergo-nii.ru

3. ABB string inverters TRIO-5O.O-TL-OUTD-US-480 [Electronic resource].- Rezhim dostupa- Mode of access: https://library.e.abb.com/public/a471ec2099 7b4eaa868bca4b30dcf868/TRIO-50-EN-RevF-3.pd.f

4. Monokristalichni paneli [Monocrystal panels] ABI-SOLAR M60275-D[Electronic resource].- Rezhim dostupa- Mode of access: https://solarled.com.ua/1704-abi-solar-m60275-d-605000-grn-abi-solar-abi-solar-monok

5. Pshinko, O.M. Analiz vprovadzennia ener-gozberigajutchych zahodiv v universyteti [Analysis of implementation of energy saving measures in the university] [Text] /O.M. Pshinko, D.K. Jacenko, V.G. Kuz-netsov, M.V. Shaptala//Visnik Kiyivskogo natslonal-nogo unIversitetu tehnologiy ta dizaynu-Bulletin of the Kiev National University of Technology and Design.-2013.-№6(74).-P.344-352.

6. Pshinko, O.M. Pidvyshhennya efektyvnosti spozhyvannya elektroenergiyi v universyteti [Improving the efficiency of electricity consumption at the universi-

Яценко // Энергосбереже-

ние.Энергетика.Энергоаудит.-2012.-№ 10 (104).-С.30-34.

7. Пшшько,О.М. Методика визначення обсяпв споживання електрично!' енерги та теплоти науко-вими пвдроздшами ушверситету [Текст] / О.М. Пшшько, В.Г. Кузнецов, М.В. Шаптала, Д.Е. Шап-тала // Наука та прогрес транспорту.В1сник Дтпро-петровського нацюнального ушверситету зал1знич-ного транспорту.-2015.-№№1(55).-С.15-22.

8. Пшшько, О. М.Напрямки енергозбереження в ушверситеп [Текст] / О.М. Пшшько, В.Г. Кузнецов, В.Г. Сиченко // Зб1рник тез доповвдей I мгжнародно! науково-практично! та навчально-методично! кон-ференцп "Енергетичний менеджмент: стан та пер-спективи розвитку -2014".-2014.-Ки!в-С.56-57.

9. Пшшько,О.М. Шдвищення ефективносл ро-боти системи теплопостачання шфраструктури гро-мадських буд1вель на приклад1 ДНУЗТ [Текст] / О.М. Пшшько, В.Г. Кузнецов, Д.К. Яценко, В.О. Габршець // Наука та прогрес транспорту.Вюник Дншропетровського национального ушверситету зал1зничного транспорту.-2016. -№3(63).-С.76-96.

10. Фотоэлектрические системы. Лабораторный практикум : учебное пособие А. П. Достанко и др. -Минск : БГУИР, 2014. - 67 с.

11. Ковалев О.П. Возобновляемые источники энергии и энергообеспечение автономных потребителей // Труды ДВГТУ. Вып. 134. Теплоэнергетика. - Владивосток: Изд-во ДВГТУ, 2003. - С. 16 - 20.

12. Кашкаров, А.П. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Ю. Д. Сибикин, М. Ю. Сибикин - Москва, КноРус, 2010.- 240 с.

ty] [Text]/ O.M. Pshinko, V.G. Kuznetsov, D.K. Jacen-ko// Energosberezhenie.Eenergetika.Energoaudit- Energy saving. Energy. Energy audit..-2012.-N° 10 (104).-P.30-34.

7. Pshinko, O M. Metodyka vyznachennia obsiahiv spozhyvannia elektrychnoi enerhii ta teploty nau-kovymy pidrozdilamy universytetu [Methodology for determining the volume of electricity and heat consumption by the scientific departments of the University]/ O.M. Pshinko, V.G. Kuznetsov, M.V. Shaptala, D.E. Shaptala// Nauka ta prohres transportu.Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu-Science and transport progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Laz-aryan. .-2015.-№№1(55).-P.15-22.

8. Pshinko, O M. Napriamky enerhozberezhennia v universyteti [The directions of energy saving in the university] [Text]/ O.M. Pshinko, V.G. Kuznetsov, V.G. Sychenko//Zbirnyk tez dopovidei I mizhnarodnoi nau-kovo-praktychnoi ta navchalno-metodychnoi konfer-entsii "Enerhetychnyi menedzhment: stan ta perspek-tyvy rozvytku - Abstracts of international scientific-practical and educational-methodical conference "Energy management: the state and prospects of development -2014".-2014.-Kyiv-P.56-57.

9. Pshinko, O M. Pidvyshchennia efektyvnosti ro-boty systemy teplopostachannia infrastruktury hro-madskykh budivel na prykladi DNUZT [The efficiency of the heating system in infrastructure of public buildings on the example of DNUZT] [Text]/ O.M. Pshinko, V.G. Kuznetsov, D.K. Jacenko, V.O. Gabrinec//Nauka ta prohres transportu.Visnyk Dnipropetrovskoho natsionalnoho universytetu zaliznychnoho transportu-Science and transport progress. Bulletin of Dnipropetrovsk National University of Railway Transport named after Academician V. Lazaryan. .-2016.-№3(63).-P.76-96.

10. Fotojelektricheskie sistemy. Laboratornyj praktikum : uchebnoe posobie . [Photovoltaic systems. Laboratory Workshop: Training Manual] /A.P. Dostanko and others - Minsk:BGUIR, 2014-67p

11. Kovalev O.P. Vozobnovljaemye istochniki jenergii i jenergoobespechenie avtonomnyh potrebitelej [Renewable energy sources and power supply of autonomous consumers]// Trudy DVGTU. Vyp. 134. Tep-lojenergetika. - Proceedings of DVGTU. Issue. 134. Heat power engineering.- Pabl. DVGTU, 2003- P.16-20.

12. Kashkarov A.P. Netradicionnye i vozobnovljae-mye istochniki jenergii [Nonconventional and renewable energy sources] U.D. Sibikin, M.U. Sibikin.- M., Knorus, 2010. - 240p.

Надшшла до друку 16.05.2017.

Внутршнш рецензент Гетьман Г. К. Зовшшнш рецензент Денисюк С. П.

Мета. У робот аналiзуeться перспектива впровадження фотоелектричноТ станцií в унiверситетi для час-ткового покриття витрат на паливно-енергетичш ресурси в характерних ^матичних умовах м.Днiпро. Головною метою роботи е вибiр основних компонентв фотоелектричноТ станцiТ - фотоелектричних модулей, швертора, акумуляторноТ батареТ. Розглянуто варiант розташування фотоелектричноТ станцiТ на даху старого навчального корпусу. Методика. Прогнозування очкуваноТ генерацп сонечноТ енерги здiйснено на основi дiючоТ карти сонячноТ активностi. Витрати на елекроенерпю в навчальному корпусi визначались на основi проведеного енергетичного аудиту. В розрахунок прийнято усереднене значення добовоТ сумарноТ потужностi споживачiв електроенергiТ навчального корпусу. Результати. Радикально зменшити витрати на паливно-енергетичш ресурси в ушверситет можливо за рахунок впровадження фотоелектричноТ системи. Можливий варiант розмiщення фотоелектричноТ системи на даху старого корпусу. Обрано та розраховано

© Кузнецов В. Г., Анкеев I. Л., 2017

основы електричш характеристики мережевоТ сонячноТ фотоелектричноТ станцií для дотаткового забезпе-чення електроенерпею унiверситету. Запропоновано основнi силовi елементи фотоелектричноТ станцiТ -фотоелектричш модулi, iнвертори, акумулятори. Наукова новизна. Для зменшення витрат на паливно -енергетичш ресурси в ушверситет запропоновано використовувати мережеву фотоелектричну станцю Такий пiдхiд дозволяе поеднувати електропостачання вщ централiзованого джерела та альтернативного. Розташування фотоелектричноТ станцiТ на даху старого навчального корпусу не потребуе видшення додат-ковоТ територiТ, зменшуеться затемнення фотоелектричних модулей. Практична значим^ь. Витрати на па-ливно-енергетичнi ресурси займають значну частину витрат в загальному бюджет унiверситету. В сучас-них умовах унiверситету повиннi знаходити альтернативы шляхи економп коштiв. Розрахунками встанов-лено, що сонячна фотоелектрична станшя зможе покрити 50- 80% витрат на електроенерпю старого навчального корпусу.

Ключовi слова: фотоелектрична система; шсоляшя; схема замiщення; енергетичний аудит; альтернативы джерела енергп.

Днепропетровский национальный университет железнодорожного транспорта имени академика В. Лазаря-на, ул. Ларазяна, 2, Днепро, Украина, 49010, тел. (056) 793-19-11, эл. почта: уки1@киа, ЬегБегкБати[email protected], ОЯСЮ: orcid.org/0000-0003-4165-1056

Цель. В работе анализируется перспектива внедрения фотоэлектрической станции в университете для частичного покрытия расходов на топливно-энергетические ресурсы в характерных климатических условиях г. Днепр. Главной целью работы есть выбор основных компонентов фотоэлектрической станции -фотоэлектрических модулей, инвертора, аккумуляторной батареи. Рассмотрен вариант расположения фотоэлектрической станции на крыше старого учебного корпуса. Методика. Прогнозирование ожидаемой генерации сонечной энергии осуществлено на основе действующей карты солнечной активности. Затраты на елекроенергию в учебном корпусе определялись на основе проведенного энергетического аудитуа. В расчеты принят усредненное значение суточной суммарной мощности потребителей электроэнергии учебного корпуса. Результаты. Радикально уменьшить расходы на топливно-энергетические ресурсы в университете возможно за счет внедрения фотоэлектрической системы. Возможен вариант размещения фотоэлектрической системы на крыше старого корпуса. Выбраны и рассчитаны основные электрические характеристики сетевой солнечной фотоэлектрической станции для дополнителььного обеспечения электроэнергией университета. Предложены основные силовые элементы фотоэлектрической станции - фотоэлектрические модули, инверторы, аккумуляторы. Научная новизна. Для уменьшения расходов на топ-ливно - энергетические ресурсы в университете предложено использовать сетевую фотоэлектрическую станцию. Такой подход позволяет объединять электроснабжение от централизованного источника и альтернативного. Расположение фотоэлектрической станции на крыше старого учебного корпуса не требует выделения дополнительной территории, уменьшается затемнение фотоэлектрических модулей. Практическая значимость. Расходы на топливно - энергетические ресурсы занимают значительную часть расходов в общем бюджете университета. В современных условиях университеты должны искать альтернативные пути экономии ресурсов. Расчётами установлено, что солнечная фотоэлектрическая станция сможет покрыть 50-80% расходов на электроэнергию старого учебного корпуса.

Ключевые слова: фотоэлектричная система; инсоляция; схема замещения; энергетический аудит; альтернативные источники электроэнергии.

УДК 621.331

В. Г. КУЗНЕЦОВ (ДНУЖТ), И. Л. АНИКЕЕВ (ДНУЖТ)

ПЕРСПЕКТИВЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СТАНЦИИ В УНИВЕРСИТЕТЕ

Внутренний рецензент Гетьман Г. К.

Внешний рецензент Денисюк С. П.

UDC 621.331

V. G. KUZNETSOV (DNURT), I. L. ANIKIEEV (DNURT)

Dnipropetrovsk national university of railway transport named after academician V. Lazaryan, Lazaryana str.,2, Dnipro, Ukraine, 49010, tel. (056) 793-19-11, email: [email protected], [email protected], ORCID: orcid.org/0000-0003-4165-1056

PROSPECTS FOR THE USING OF THE PHOTOVOLTAIC IN UNIVERSITY

Purpose. This article is dedicated to analise the prospect of using of the photovoltaic plant in university for a partial covering of the expenses on energy sources under the characteristic climate conditions in Dnipro. The choice of the main components of photovoltaic plant - photoelectric modules, inverter, battery is a main goal of this work. The option of an arrangement of photovoltaic plant on a roof of the old educational building is considered. Methodology. Forecasting of the expected generation of sun energy is carried out on the basis of the operating maps of solar activity. Volume of the electric energy in educational building was defined on the basis of the carried-out energy audit. In calculations it is used the average value of daily total power of electric power consumers in educational building. Results. It is possible to reduce considerably the expenses on energy sources in university by introducing of photovoltaic plant. The option of placement of photovoltaic system on a roof of the old educational building is possible. The main electric characteristics of the network solar photovoltaic plant for additional power supply in university are chosen and calculated. The basic power elements of photovoltaic plant - photo-electric modules, inverters, accumulators are offered. Scientific novelty. For reduction of expenses on energy sources in university it is offered the using of the network photovoltaic plant. Such approach allows to unite power supply from the centralized source and alternative one. The installation of the photovoltaic plant on a roof of the old educational building does not demand allocation of the additional territory, blackout of photo-electric modules decreases. Practical importance. Expenses on energy sources are considerable part of expenses in the general budget of university. Currently universities have to seek the alternative ways of economysing of the sources. It is prooved by calculations that the solar photovoltaic plant will be able to cover 50-80% of expenses on the electric power in the old educational building.

Keywords: photoelectric system; insolation; equivalent circuit; energy audit; alternative sources of the electric power.

Internal reviewer Getman G. K. External reviewer Denisyuk S. P.