CC BY
22
3. Артеменко В. Г., Остапова В. В. Анализ финансовой отчетности: учеб. пособие. - М.: Омега-Л, 2011.
4. Свириденко О. М. Российское законодательство о банкротстве: к истории становления. - М.: Норма, 2015.
УДК 621.311
Жабаева.В.А. студент магистратуры 1 курса Аэрокосмический институт Белякова А.П. студент магистратуры 1 курса Аэрокосмический институт Беседина И.П. студент магистратуры 1 курса Аэрокосмический институт Орленко А.А. студент магистратуры 1 курса Аэрокосмический институт Оренбургский государственный университет научный руководитель: Русяев А.С., к.техн. н.
доцент Россия, г. Оренбург ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ПРОЦЕССА ПРОЕКТИРОВАНИЯ
СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ Аннотация: в данной статье описано состояние солнечной энергетики на сегодняшний день и перспективы ее развития в будущем. Представлены преимущества использования солнечной энергии и сферы ее применения. Рассмотрены конструктивные особенности солнечных панелей, показана необходимость их проектирования.
Ключевые слова: альтернативная энергетика, солнечная энергетика, солнечная энергия, солнечные панели, САПР солнечных панелей.
ZhabaevaV.A. graduate student 1 course, Aerospace Institute Orenburg State University Russia, Orenburg Belyakova A.P. graduate student 1 course, Aerospace Institute Orenburg State University Russia, Orenburg Беседина И. П. студент магистратуры 1 курса
Аэрокосмический институт Оренбургский государственный университет
Россия, г. Оренбург Orlenko A.A. graduate student 1 course, Aerospace Institute Orenburg State University Russia, Orenburg Scientific adviser: Rusyaev A.S.
Candidate of Technical Sciences, Associate Professor THEORETICAL ASPECTS OF THE PROCESS OF DESIGNING
SOLAR PANELS.
Annotation: this article describes the current state of the solar energy industry and the prospects for its future development. The advantages of using solar energy and its scope are presented. The design features of solar panels are considered, the need for their design is shown.
Keywords: alternative energy, solar energy, solar energy, solar panels, CAD of solar panels.
Сегодня солнечная энергетика является одним из перспективных направлений энергетики за счет своей возобновляемости и экологической чистоты. Солнце является неисчерпаемым источником энергии, а производство и использование солнечных панелей, с помощью которых солнечная энергия преобразуется в электрический ток, сопровождается минимальными выбросами вредных веществ, по сравнению с традиционными источниками энергии. Кроме того, использование солнечной энергии сопровождается низкими эксплуатационными расходами, что также является важным преимуществом. Необходимо лишь несколько раз в год подвергать чистке солнечные элементы, а гарантия производителя на них, как правило, составляет 20-25 лет.
2 30,0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 200S 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015
Рисунок 1 - Динамика развития солнечной энергетики в мире (ГВт)
Солнечная энергетика нашла применения в разных сферах человеческой деятельности, таких как промышленность, сельское хозяйство, бытовая сфера, космическая отрасль и др.
Расположение и площадь территории России позволяет активно использовать солнечную энергию. По данным Института Энергетической стратегии, теоретический потенциал солнечной энергетики в России составляет более 2300 млрд. тонн условного топлива, экономический потенциал - 12,5 млн. тонн условного топлива. Потенциал солнечной энергии, поступающей на территорию России в течение трех дней, превышает энергию всего годового производства электроэнергии в нашей стране.
В Оренбуржье в последние годы солнечная энергетика развивается очень активно. Здесь насчитывается 2162 часа солнечного сияния в год. На сегодняшний день в области функционируют пять солнечных электростанций (СЭС), суммарной мощностью 90 мегаватт. Они находятся в Орске, Соль-Илецке, Грачевке, Плешаново и Переволоцке. Также в планах до 2020 года предусмотрено строительсто СЭС в Сорочинске, Новосергиевке, Домбаровке, Саракташе, Переволоцке и поселках Чкалов, Елшанка и Григорьевка. Суммарная мощность всех электростанций Оренбургской области к 2021 году превысит 200 мегаватт.
Рисунок 2 - Потенциал солнечной энергетики в России Повышение спроса на солнечную энергию требует усовершенствования не только производственного процесса солнечных панелей, но и их процесса проектирования. Повысить качество проектируемого объекта, сократить сроки, уменьшить стоимость и трудоемкость проектирования позволяют системы автоматизированного проектирования (САПР). При разработке такой системы для солнечных
Уровень КМСОПЯЦИЙ Котч/ м'.'сутки
панелей необходимо вначале ознакомиться с особенностями процесса их проектирования.
Сложность проектирования солнечных панелей заключается в сложности самого объекта проектирования. Кроме проектирования непосредственно панели необходимо спроектировать несущую конструкцию, следящую систему и подобрать вспомогательное оборудование.
При проектировании самой солнечной панели должны быть определены тип фотоэлектрических элементов и их количество. Различают монокристаллические, поликристаллические и тонкопленочные фотоэлектрические элементы солнечных панелей. Все они являются кремниевыми и наиболее актуальными на рынке в настоящее время. Они имеют различную эффективность, температурные коэффициенты и, конечно, стоимость. Количество фотоэлектрических элементов также может быть различным. Современные солнечные панели содержат 36,48, 54, 60, 72 и 96 элементов.
Рисунок 3 - Вид солнечной панели
Солнечные панели разделяют на статические и следящие. Статические солнечные панели имеют постоянный угол наклона, задаваемый несущей конструкцией. Такие несущие конструкции могут быть одно-, двух- и трехопорными. Число опор и расстояния между ними определяется опорными нагрузками. Угол наклона солнечной панели зависит от ее географического месторасположения. Статические солнечные панели просты в установке и обслуживании, а также имеют низкую стоимость, по сравнению со следящими.
Герметичная рамка
Обратная стенка
панели
Рисунок 4 - Пример несущей конструкции
Следящие солнечные панели могут изменять свой угол наклона в зависимости от положения солнца на небосводе, что увеличивает их КПД. Следящие системы таких панелей могут быть одно- и двухосевыми, то есть иметь одну или две оси поворота панели. Благодаря одной оси солнечная панель двигается за солнцем в течении дня, вторая позволяет изменять угол наклона панели в зависимости от времени года. Такие системы состоят из валов, двигателей и датчиков слежения за солнцем.
Light Detector 1
Turrilable
Рисунок 5 - Пример следящей двухосевой системы Для питания объектов с помощью солнечных панелей необходимо аккумуляторную батарею, работающую в переходных режимах, так как резкое увеличение отбираемого внешней нагрузкой тока может привести к временному падению выходного напряжения. Кроме того, батарея служит источником энергии в темное время, а при появлении солнечного излучения заряжается. При добавлении в схему питания потребителей переменного тока систему электроснабжения необходимо дополнить инвертором. Для правильной работы всей схемы необходим подбор контроллера заряда -разряда, выбор которого осуществляют, исходя из рабочего напряжения аккумуляторной батареи, тока нагрузки и необходимых функций самого контроллера.
Постоянный ток ф
Рисунок 6 - Схема питания объектов при использовании солнечных панелей.
Так как солнечная энергетика набирает популярность, уже существуют некоторые разработки в области проектирования солнечных панелей.
Программное обеспечение PUK-SolarWare компании ПИК-ЭНЕРГО (официального представителя немецкой промышленной группы PUK-WERKE KG на территории России) определяет оптимальный вариант несущей конструкции для каждой солнечной фермы. Программа выдаёт статическое обоснование конструкции, согласно стандартам DIN 1055, DIN 18800 и собственных испытаний ветровой нагрузки. Результатом расчёта программы является спецификация с указанием оптимальных профилей, необходимым количеством опор и расстояниями между ними. Кроме того,
Рисунок 7 - Программное обеспечение PUK-SolarWare
Немецкий онлайн-сервис Solar.Configuration 4.0 призван помочь в
планировании фотоэлектрических систем. Отсутствие русского языка и наглядной составляющей усложняет пользование данным сервисом.
m PV MODULE B INVERTER O GENERAL
PV module manufacturer Country Project name
ISoltech Inc. * Germany - 2018-12-18_1144
Model O © Series Storage
All inverters - Without
Number of PV modules («1 & »2) Type O Annual power consumption (kwh) O
ECO 25.0-3-S - 4000
Module temperature (mln. - max. / «C) 6 Inverter ratio (mln. - ma*. / %) O Load profile O
.10 70 80 120 Employed
Sizing options Q
m 120 144
25.20 kWp 30.24 kWp
IR=99% IR-119%
I
SL=35% SL=35*
OCL=6% OCL=5%
ff A 5 x 24 A 6 X 24
Ш Number - Number of modules / Ppv.stc - kWp / IR - Inverter ratio / SL - Self-sufficiency levels / OCL - Own-consumption levels I Selected storage ^ Optimum storage f? A*B - MPPbacker 1+2/Strings > PV modules stnng-fuses or DC-combiner required
Рисунок 8 - Онлайн-сервис Solar.Configuration 4.0
Система моделирования и проектирования солнечных батарей в САПР Inventor, разработанная авторами Тигарев В.М., Тонконогий В.М., Сапожков Е.И. (Одесса, Украина) осуществляет проектирование трех типов солнечных батарей: статических, одноосевых и двухосевых. На каждом шаге редактирования любого из типов солнечных батарей мы видим модель редактируемого объекта, что позволяет оценивать процесс проектирования визуально.
Рисунок 9 - Интерфейс системы моделирования и проектирования солнечных батарей в САПР Inventor
В результате анализа предметной области было выявлено противоречие между повышением спроса на солнечную энергию и отсутствием отечественных систем проектирования солнечных панелей,
охватывающих все этапы проектирования и контролирующих все необходимые для этого параметры. Данное противоречие показывает необходимость разработки системы автоматизированного проектирования солнечных панелей.
Использованные источники:
1. Байерс Т. 20 конструкций с солнечными элементами / Т. Байерс // Москва: Мир, 1988. - 197 с.
2. Виссарионов В.И. Солнечная энергетика. Методы расчетов / В.И. Виссарионов, Г.В.Дерюгина, В.А.Кузнецова, Н.К.Малинин // МЭИ, 2008. -317с.
3. Голиков Р.А. Исследование влияния двухосевого солнечного трекера на выработку электроэнергии / Р.А. Голиков, Г.Г. Здоровцев, Е.Е.Тен // Научно -техническое и экономическое сотрудничество стран АТР в XXI веке -Хабаровск: ДвГУПС - 2018. - №1 - С. 200-203.
4. Нагаев Д.А. Обзор современных солнечных панелей / Д.А.Нагаев // -Соловьёв Вадим Анатольевич - 2018. - № 6.3 (21) - С.530-534.
5. Суслов К.В. Технико-экономические аспекты применения возобновляемых источников энергии: монография / К.В. Суслов, В.Ю.Конюхов, Т.И.Зимина, Н.А.Шамарова. - Иркутск:ИрНИТУ, 2014. -219с.
6. Умаров Г.Я. О перспективах развития солнечной энергетики / Г. Я.Умаров, А. А. Ершов // Знание,1974. - 64 с.
