CC BY
7УДК 620.9
Пеструхина Е.В.
Пермский ГАТУ им. академика Д.Н. Прянишникова (г. Пермь, Россия)
Научный руководитель: Соргутов И.В.
доцент, к.э.н.
Пермский ГАТУ им. академика Д.Н. Прянишникова (г. Пермь, Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЧЕРЕПИЦЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПЕРМСКОГО КРАЯ
Аннотация: в работе рассмотрены виды альтернативных источников энергии, так же рассчитано необходимое количество электроэнергии для автономного существования жилого дома. Произведён расчет выработки электроэнергии солнечной черепицей в условиях Пермского края. Проведен анализ возможности существования жилого дома автономно.
Ключевые слова: альтернативные источники, солнечная черепица, электроснабжение, энергосбережение.
На сегодняшний день особое внимание во всем мире направлено на нетрадиционные источники энергии. Связано это с решением проблемы энергосбережения и экономии традиционных источников энергии, а также уменьшения выбросов углекислого газа.
Альтернативными источниками энергии являются энергия ветра, энергия солнца, геотермальная энергетика, энергия приливов и отливов. [2, с20]
В процессе эволюции энергетической отрасли среди методов выработки электричества все большее место занимает использование солнечной
энергетики. Связанно это с ее неисчерпаемостью, возможностью использования для отдаленных регионов любой страны, где нет централизованного энергоснабжения, низкие затраты на обслуживание и экологичность.
Солнечная энергетика не стоит на месте. Появляются все новые разработки из более лучших материалов, которые увеличивают КПД. Одним из таких разработок является солнечная черепица.
Солнечная черепица, также называемая фотоэлектрическая черепица -это солнечные панели, которые выглядят и функционируют как обычные кровельные материалы, в дополнении производящие электричество.
ООО «ИННОВАТИКС» [3] организация в России, которая занимается разработкой солнечной черепицы (Рис. 1). Это высоко - конкурентный продукт, который совместил в себе три функции: современный кровельный материал, генерирующий электричество и одновременно подогревающий холодную воду. Такая гибридная система энергообеспечения будет в разы дешевле одновременно применяемых сегодня в мире солнечных батарей и солнечных коллекторов.
Рис. 1. Солнечная черепица компании ООО «ИННОВАТИКС»
Произведем расчет потребляемой энергии для жилого дома в Пермском крае в котором постоянно проживает семья из 5 человек с применением черепицы фирмы ИННОВАТИКС [3].
Таблица 1. Технико-экономические показатели по зданию
№ Наименование показателей Ед. изм. Кол-во
1 Строительный объем здания м3 1362
2 Площадь застройки здания м2 258,94
3 Общая площадь здания м2 354,01
4 Жилая площадь здания м2 138,21
5 Площадь крыши м2 265,00
В первую очередь рассчитаем потребляемую энергию на освещения дома.
Таблица 2. Суточное потребление электроэнергии на освещение
№ Помеще ние Нор ма осве щ, Лк/ м2 Площа дь помещ, м2 Норм а, Лм Светодиодная лампа 1работ ы, ч/су т кВт*ч/с ут
Р, В т Свето в. поток , Лм Ко л- во Роб щ, Вт
1 этаж
1 Тамбур 50 9,12 456 8 650 1 8 6 0,048
2 Санузел 50 2,64 132 3 250 1 3 1 0,003
3 Кладовая 30 5,88 176 3 250 1 3 1 0,003
4 Терраса 30 16,20 486 3 250 2 6 5 0,03
5 ИТП 50 9,36 468 8 650 1 8 1 0,008
6 Холл 50 29,64 1482 5 400 4 20 6 0,12
7 Кухня 150 12,48 1872 1 4 1300 2 28 4 0,112
8 Столовая 150 27,84 4176 1 4 1300 4 56 2 0,112
9 Гостиная 150 48,00 7200 2 2 2100 4 88 5 0,44
1 0 Бильярдн ая 300 27,84 8352 1 4 1300 7 98 2 0,196
Итого 1 этаж 1,072
2 этаж
1 Балкон - 2,33 - - - - - - -
2 Холл 50 30,52 1526 5 400 4 20 6 0,12
3 Спальня 150 27,84 4176 2 2 2100 2 44 2 0,088
4 Гардероб ная 75 2,43 182 3 250 1 3 1 0,003
5 Спальня 150 34,53 5180 1 4 1300 4 56 2 0,112
6 Спальня 150 27,84 4176 2 2 2100 2 44 2 0,088
7 Гардероб ная 75 12,4 930 8 650 2 16 1 0,016
8 Ванная комната 50 8,88 444 8 650 1 8 1 0,008
9 Ванная комната 50 9,36 468 8 650 1 8 1 0,008
1 0 Балкон - 2,88 - - - - - - -
1 1 Балкон - 2,33 - - - - - - -
1 2 Балкон - 3,72 - - - - - - -
Итого 2 этаж 0,443
Итого 1 и 2 этажи 1,515
Во вторую очередь рассчитаем потребляемую энергию бытовыми приборами.
Таблица 3. Суточное потребление электроэнергии бытовыми приборами
№ Бытовой электроприбор Р, Вт Кол-во Робщ, Вт 1работы, ч/сут кВт*ч/сут
1 Электрическая плита (2х комф.) 1600 1 1600 2 3,2
2 Духовой шкаф 1000 1 1000 1 1,0
3 Водяной насос 300 1 300 2 0,6
4 Холодильник 150 1 150 24 3,6
5 Чайник 650 1 650 0,4 0,26
6 Стиральная машина 1700 1 1700 1,5 2,55
7 Телевизор 200 4 800 3 2,4
8 Ноутбук 100 3 300 3 0,9
Итого 14,51
Для автономного существования дома в сутки требуется 16,025 кВт*ч.
Произведём расчет выработки электричества солнечной черепицей компании ООО «ИННОВАТИКС» [3] в условиях Пермского края. Для этого нам понадобится значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации в Пермском крае на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности [4].
Таблица 4. Месячные и годовые суммы суммарной солнечной радиации в Пермском крае
Январь Февраль Март Апрель Май Л к ю К Июль Август Сентябр Октябрь Ноябрь Декабрь д о и
МДж 46 11 28 431 553 599 574 431 23 10 46 25 345
/ м2 7 5 9 5 1
кВт* 12, 32, 79, 119, 153, 166, 159, 119, 66, 29, 12, 6,9 958,
ч/ м2 8 5 2 7 6 4 4 7 4 2 8 6
Рассчитаем выработку энергии солнечной черепицы на м2 по формуле:
Есп Еинс * рсп / Ринс * к (1)
где Есп - выработка энергии солнечной черепицы;
Еинс - месячная инсоляция квадратного метра;
Рсп - номинальная мощность солнечной черепицы;
Ринс - максимальная мощность инсоляции квадратного метра земной поверхности;
к - коэффициент потерь на заряд - разряд аккумуляторов, преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно принимаю равным 1.2.
Таблица 5. Суточные, месячные и годовые суммы выработки энергии на 1 м2 солнечной черепицей ООО «ИННОВАТИКС» в условиях Пермского края
Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябр Октябрь Ноябрь Декабрь д о и
Есп,
кВт*ч 0,3 0,7 1,9 2,8 3,6 3,9 0,7 0,1 23,0
3,83 2,87 1,59 0,31
/ м2 в 1 8 0 7 9 9 0 7 1
месяц
Есп,
кВт*ч 0,0 0,0 0,0 0,1 0,1 0,1 0,0 0,0
0,12 0,09 0,05 0,01 0,75
/ м2 в 1 3 6 0 2 3 2 1
сутки
Рассчитаем выработку солнечной черепицы в сутки на площадь крыши 265 м2. Общая суточная потребность в электричестве составляет 16,025 кВт*ч.
Таблица 6. Месячные и годовые суммы выработки энергии солнечной черепицей ООО «ИННОВАТИКС» в условиях Пермского края на площадь крыши 265 м2
Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябр Октябрь Ноябрь Декабрь Год
кВт
*ч в 2,6 7,3 16,2 25,3 31,5 35,2 32,7 24,5 14,0 5,9 2,7 1,4 199,8
сут 3 8 5 8 1 8 0 6 8 9 1 2 8
ки
Произведя расчеты, мы можем сделать вывод, что для автономного существования дома солнечной черепицы будет недостаточно. Это связано с малым пребыванием солнца в осенний и зимний период. В это время года возможно компенсировать потребляемую энергию только на освещения дома, для бытовых приборов потребуется внешний источник электроэнергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Быкова Ю.В., Баженова Е.Е. Преимущества перехода от солнечных панелей к солнечной черепице/ Сетевое научное издание по строительной тематике. 2018 № 2 (4). С. 46-47
2. Фролов Ю.М. Электроснабжение промышленных предприятий: учебное пособие для вузов/ Москва: Издательство Юрайт, 2023. - С. 20
3. ООО «ИННОВАТИКС» Черепица с солнечными фотоэлементами [Электронный ресурс]. URL: https://innovatiks.ru/ (дата обращения 19.01.23)
4. Солнечная радиация. Таблицы инсоляции [Электронный ресурс] URL: http://net220.ru/poleznye stati/solnechnaya radiaciya tablicy insolyacii/ (дата обращения 19.01.23)
Pestrukhina E.V.
Perm State Technical University named after Academician D.N. Pryanishnikova (Perm, Russia)
Scientific advisor: Sorgutov I.V.
Associate Professor, Ph.D. Perm State Technical University named after Academician D.N. Pryanishnikova (Perm, Russia)
APPLICATIONS OF SOLAR TILES ON TERRITORY OF PERM REGION
Abstract: the paper considers the types of alternative energy sources, also calculates the required amount of electricity for the autonomous existence of a residential building. The calculation of electricity generation by solar tiles in the conditions of the Perm Territory was made. The analysis of the possibility of the existence of a residential building autonomously was carried out.
Keywords: alternative sources, solar tiles, power supply, energy saving.
