Наукове обгрунтування підвищення техніко-економічної ефективності використання сонячної енергії

Abstract

Стаття присвячена пошуку шляхів підвищення ефективності використання сонячних панелей. У руслі підвищення економічної ефективності експлуатації сонячних станцій розглянуто способи зниження вартості виробництва електроенергії на основі енергії сонця. Метою статті є дослідження шляхів більш ефективного використання сонячної енергії, а також порівняння всіх видів установки фотоелектричних модулів. Основний акцент у дослідженні зроблено на системи стеження за Сонцем, що дає накраще співвідношення ціна/ефективність сонячних станцій. Зокрема, досліджено питання економічної доцільності використання двовісної системи трекінгу сонячних панелей. Розглянуто переваги та недоліки даного підходу. Проаналізовано енергетичні можливості сонячного випромінювання в земних умовах. Побудовано таблицю залежностей кута руху Сонця в часі за одну світлову добу для умов Сумського регіону. Розраховано максимальне значення інтенсивності сонячного випромінювання за рік на 1 м2 . Побудований графік середньомісячного виробництва електроенергії. В ході роботи було поставлено експеримент, в рамках якого розраховано чотири варіанти розміщення фотоелектричних модулів: з автоматичним наведенням на Сонце; похилого типу; вертикального типу; із фіксованим кутом. Встановлено, що для міста Сум найбільш ефективною є двовісна система орієнтування. За результатами обробки експериментальних даних в системі з трекером забезпечується вироблення електричної енергії майже на 24 % більше порівняно із стаціонарним варіантом інсталяції (фіксованим кутом) модуля фотоелектричного модуля. Результати проведеного дослідження можуть бути використані енергетичними організаціями і підприємствами, органами влади та іншими зацікавленими сторонами у сфері альтернативної енергетики.

Статья посвящена поиску путей повышения эффективности использования солнечных панелей. В русле повышения экономической эффективности эксплуатации солнечных станций рассмотрены способы снижения стоимости производства электроэнергии на основе энергии солнца. Целью статьи является исследование путей более эффективного использования солнечной энергии, а также сравнение видов установки фотоэлектрических преобразователей. Основной акцент в исследовании сделан на системы слежения за Солнцем, что дает лучшее соотношение цена/эффективность солнечных станций. В частности, исследованы вопросы экономической целесообразности использования двухосных системы трекинга солнечных панелей. Рассмотрены преимущества и недостатки данного подхода. Проанализированы энергетические возможности солнечного излучения в земных условиях. Построено таблицу зависимостей угла движения Солнца во времени за одни световые сутки для условий Сумского региона. Рассчитано максимальное значение интенсивности солнечного излучения за год на 1 м2. Построен график среднемесячного производства электроэнергии. В ходе работы был поставлен эксперимент, в рамках которого рассчитаны четыре варианта размещения фотоэлектрических преобразователей: с автоматическим наведением на Солнце; наклонного типа; вертикального типа; с фиксированным углом. Установлено, что для города Сумы наиболее эффективна двухосная система ориентирования. По результатам обработки экспериментальных данных в системе с трекером обеспечивается выработка электроэнергии почти на 24% больше по сравнению со стационарным вариантом инсталляции (фиксированным углом) модуля фотоэлектрического преобразователя. Результаты проведенного исследования могут быть использованы энергетическими организациями и предприятиями, органами власти и другими заинтересованными сторонами в сфере альтернативной энергетики.

The article is devoted to finding ways to improve the efficiency of using solar panels. In the mainstream of increasing the economic efficiency of solar stations' operation, methods of reducing the cost of generating electricity based on solar energy are considered. The purpose of the article is to study ways of more efficient use of solar energy and compare the types of installation of photovoltaic converters. The study's main focus is on solar tracking systems, which give the best price/efficiency ratio for solar stations. In particular, the economic feasibility of using a biaxial tracking system for solar panels has been investigated. The advantages and disadvantages of this approach are considered. The energy potential of solar radiation under terrestrial conditions is analyzed. A table of dependences of the angle of motion of the Sun in time for one light day for the conditions of the Sumy region was built. The maximum value of the intensity of solar radiation per year per 1 m2 is calculated. The graph of the average monthly electricity production was built. In the course of the work, an experiment was set up, within the framework of which four options for photoelectric converters' placement were calculated: with automatic guidance to the Sun; inclined type; vertical type; with a fixed angle. It has been established that for the city of Sumy a two-axis orientation system is most effective. According to the results of processing the experimental data, the system with the tracker provides almost 24% more power generation than the stationary installation option (fixed angle) of the photoelectric converter module. Energy organizations and enterprises can use the study results, authorities and other stakeholders in the field of alternative energy.