Розроблення та дослідження малопотужної сонячної електростанції
Автор: Задворняк Василь Петрович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Радіоелектронні пристрої, системи та комплекси
Інститут: Інститут телекомунікацій, радіоелектроніки та електронної техніки
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2021-2022 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Робота полягає в розробленні та дослідженні малопотужної сонячної електростанції. Сонячна електростанція – це комплекс який перетворює енергію сонячного випромінювання на електричну енергію. В екологічному, плані це найчистіша електроенергія, оскільки при її генеруванні не утворюються гази, радіація, шлаки та інші відходи. В Україні сонячна енергетика почала активно розвиватися з 2010 року. Велику роль сонячна електростанція відіграє в приватному секторі, там де не вигідно, або немає можливості підключитися до мережі централізованого електропостачання. Завдяки сонячній електростанції можна уникнути негативного впливу збоїв в мережі електропостачання при яких параметри електричної енергії виходять за межі встановлених норм. В першому розділі проведено огляд літератури за тематикою дослідження. Зокрема аналіз методів генерування електричної енергії. Вказано на основні переваги використання сонячної енергії в цій галузі. Названі основні складові частини малопотужної сонячної електростанції. Наведено параметри сонячних панелей [1, 2]. В другому розділі описані перетворювачі сонячної енергії в електричну. Перетворення сонячної енергії в електричну відбувається в елементах сонячної панелі на основі кремнієвих p-n переходів. Найчастіше використовують монокристалічний та полікристалічний кремній, оскільки вони характеризуються найвищим коефіцієнтом корисної дії. На ринку України є великий вибір полікристалічних та монокристалічних панелей як малої потужності так і великої потужності. Для досліджуваної сонячної електростанції обрано панелі Yingli Solar YL280P-29b з номінальною потужністю 315 Вт, які позитивно зарекомендували себе на ринку.5 При безпосередньому підключенні навантаження до сонячної панелі робоча точка на її вольт-амперній характеристиці зазвичай не попадає в область максимальної потужності, що знижує ефективність [3, 4]. Для забезпечення оптимального, з точки зору максимуму потужності, режиму роботи використовують пристрої відбору потужності від сонячної панелі. В роботі досліджено роботу такого пристрою на основі контролера, принцип дії якого базується на відстеженні точки максимальної потужності (MPPT). У результаті, MPPT забезпечує ефективну передачу електричної енергії в навантаження при зміні інтенсивності сонячної енергії, а також опору навантаження. В третьому розділі проведено розрахунок малопотужної сонячної електростанції. Визначено кількість панелей та акумуляторів. Зазначено, що значну роль в генеруванні енергії сонячною електростанцією, відграють зовнішні умови. Сонячні батареї з часом можуть втратити потужність під впливом ультрафіолетового випромінювання, а також екстремальних погодних умов. Використана в дослідженні сонячна панель Yingli Solar YL280P-29b складається з шістдесяти послідовно з’єднаних елементів. Проблемою є вихід з ладу хоча б одного з них. При механічному пошкодженні спричиненому, наприклад градом, панель доведеться замінити. Проте може бути випадок, коли на панель попали сторонні предмети. Наприклад опале листя, яке перекриває навіть частину елемента. В роботі проведено оцінку втрати ефективності панелі і заходи щодо нейтралізації цього явища. Для накопичення енергії використовують акумулятори різних типів, але найчастіше гелеві (GEL), які характеризуються задовільним енергетичними показниками та прийнятною вартістю. В роботі проведено розрахунок необхідної кількості акумуляторі для роботи в автономному режимі. Для досліджуваної малопотужної сонячної електростанції використано гелевий акумулятор Ventura VG12-75. Об’єкт дослідження – малопотужна сонячна електростанція. Предмет дослідження – відбір потужності від сонячних панелей. Сфера досліджень – радіоелектронні засоби сонячної енергетики.6 Мета роботи: розробити малопотужну сонячну електростанцію та дослідити вплив дестабілізуючих факторів на ефективність відбору потужності. Ключові слова: сонячна панель, відбір потужності, вольт-амперна характеристика, контролер MPPT, акумулятор GEL. Список літератури 1. Перспективи сонячної енергетики у 2015 році [Електронний ресурс] Іркутський національний дослідницький технічний університет. ? 2014. 2. Г. Массон, М. Латур, М. Рекінгер, І.-Т. Богослов, і М. Папуці, «Глобальна ринкова перспектива фотовольтаїки 2013-2017», Європейська асоціація фотоелектричної промисловості, Брюссель, Бельгія (2013). 3. Г. Массон, С. Орланді та М. Рекінгер, «Глобальний ринок Перспективи фотовольтаїки 2014-2018», Європейська асоціація фотоелектричної промисловості, Брюссель, Бельгія (2014). 4. Н. Гупта, Г. Ф. Алапатт, Р. Поділа, Р. Сінгх та К. Ф. Пул, Int. Дж. Фотоенергія 2009, 154059 (2009).