автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Автономная солнечная электростанция для передвижных пасек

УДК 621 311 243 На правах рукописи

Таран Андреи Александрович

АВТОНОМНАЯ СОЛНЕЧНАЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ ДЛЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ ПАСЕК

Специальность 05 20 02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве (по техническим наукам)

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

UG3D7Q500

Зерноград, 2007

003070500

Диссертация выполнена в Федеральном государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования "Азово-Черноморская государственная агроинженерная академия" (ФГОУ ВПО АЧГАА)

Научный руководитель

кандидат технических наук, доцент Воронин Сергей Михайлович

Официальные оппоненты

доктор технических наук, профессор Газалов Владимир Сергеевич (АЧГАА)

кандидат технических наук, доцент Овсянников Дмитрий Алексеевич (КубГАУ)

Ведущая организация

ФГОУ ВПО "Ставропольский государственный аграрный университет" (ФГОУ ВПО СтГАУ)

Защита состоится « Во » МйЛ. 2007 г в_часов на заседании

диссертационного совета Д 220 001 01 при ФГОУ ВПО АЧГАА по адресу 347740, г Зерноград Ростовской области, ул Ленина 21, в зале заседаний ученого совета Тел/факс (8-863-59)43-3-80

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке академии

Автореферат разослан «&7» ¿Ьгг/гйЛА 2007 г

Ученый секретарь

диссертационного совета, '^//¿¡Л'&'а ^ ^Ь" доктор технических наук, ¿у профессор ни Жбанов

Общая характеристика работы Актуальность темы С конца прошлого столетия сельское хозяйство России перешло на рыночные отношения и многоукладную экономику Стали появляться небольшие сельскохозяйственные предприятия, число которых продолжает расти Эти хозяйства обычно достаточно удалены от централизованных систем электроснабжения, имеют небольшую установленную мощность потребителей электроэнергии и используют автономные электростанции, чаще всего бензиновые или дизельные Однако постоянный рост цен на нефтепродукты делает их применение нерентабельным Кроме того, существует ряд объектов, например, пасеки, для которых топливные электростанции неприемлемы по экологическим соображениям Во всем Мире пытаются заменить углеводородное топливо возобновляемыми источниками энергии, чаще всего Солнцем, ветром и биотопливом Для передвижных пасек по очевидным причинам может использоваться только энергия солнечного излучения Одггако солнечные электростанции являготся наиболее дорогими, и не выдерживаю! конкуренции ire только с топливными автономными электростанциями, но и с ветро- и биоэнергетическими установками

Такггм образом, повышение конкурентоспособности солнечных электростанций является актуальной задачей, и в случае успешного решения значительно увеличит возможности применения экологически чистой энергии Солнца

В этой связи настоящие исследования были посвящены разработке и реализации методов оптимизации параметров солнечной электростанции для передвижных пасек

Цель исследования - повышение эффективности работы автономной солнечной электростанции передвижной пасеки, путем применения концентраторов солнечного излучения

Hay чная гипотеза - коэффициент и время использования солнечной энергии можно значительно увеличить за счет использования рассеянного солнечного излучения

Рабочая гипотеза - применение концентрирования рассеянною солнечного излучения обеспечит увеличение времени работы автономной солнечной электростанции за счет более полного использования солнечной энергии, что позволит уменьшить площадь фотоэлектрических преобразователей и емкость аккумуляторных батарей

Объектом исследований стал модуль солнечной электростанции, включающий системы слежения за Солнцем и концентрирования солнечного излучения, батарею фотоэлектрических преобразователей и аккумуляторные ба гарей

Предмет исследований - зависимости параметров автономной солнечной электростанции (площади фотоэлектрических преобразователей, емкости аккумуляторов и параметров ориентации батареи ФЭП), от типа и параметров концентраторов, графиков поступления и потребления энергии

Методы исследований основывались на теории системного анализа, которая описывала процесс работы солнечной электростанции, с использованием положений теории вероятностен и методов математической статистики и методов проведения экспериментальных работ

Научная новизна состоит в следующем

■ методика получения графиков гарантированной мощности солнечного излучения,

■ методика оптимизации параметров ориентации солнечного модуля,

■ методика расчета параметров солнечной электростанции по принципу доста-

точности

Практическую ценность имеют следующие полученные результаты

■ отимальные параметры ориентации фиксированного солнечного коллектора

(азимутальным угол и угол наклона),

■ зависимость геометрических параметров концентратора первого порядка от угла

раскрытия,

" режим работы параболоцилиндрических фоконов и фоклинов,

■ результаты расчета площади фотоэлектрических преобразователей и емкости ак-

кумуляторных батареи

Апробация работы Основные положения диссертации доложены на научных конференциях ФГОУ ВПО АЧГАА, СгГАУ, Воронежского ГТУ, Ижевской ГСХА (в 2004-2007 г)

Результаты работы были апробированы на передвижной пасеке СПТ "Букач и К" Ленинградского района Краснодарского края

Методика расчета и проектирования автономной солнечной электростанции используется в учебном процессе ФГОУ ВПО АЧГАА при изучении дисциплины "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии" по специалы'ос'1 и "Энер-1 ообеспечение предприятий"

Основные положения диссертации, выносимые на защиту:

■ методика и результаты расчета гарантированного солнечного излучения,

■ методика и результаты оптимизации параметров фиксированного солнечного коллектора,

■ методика и результаты обоснования параметров солнечной электростанции,

■ результаты экспериментальных исследований мощности ФЭП в зависимое ги от интенсивности солнечного излучения при использовании концентратора

Публикации По теме диссертации опубликовано 5 печатных работ Структура и объем рабогы Диссертационная работа состоит из введения, 6 глав, общих выводов, списка литературы, включающего 108 наименований источников, в том числе 3 на иностранных языках, приложения Основной материал диссертации изложен на 153 странице текста, содержит 54 рисунка и 13 таблиц

Содержание работы Во введении кратко изложена актуальность работы и ее практическая значимость, сформулированы основные положения, выносимые на защиту

В первой главе изучено состояние вопроса в области автономною электроснабжения пасек Установлено, что только солнечная электростанция на основе ФЭП отвечает требованиям, предъявляемым передвижной пасекой, а именно, она является мобильной и экологически чисюй Значительным препятствием применения современных солнечных электростанций является высокая стоимость получаемой электроэнергии Для снижения стоимости электроэнергии и тем самым повышения конкурентоспособности был изучен опьп исследований в этом направлении ведущих ученых России Ж И Алферова, Д С Стребкова, МА Таранова, ВС Га-залова, О С Григораш, В И Пахомова, JIА Саплина, А Н Михальчук, В Т Фомичева, Н И Богатырева, Л М Муругова и др На основании опубликованных трудов был сделан вывод, что причиной высокой стоимости электроэнергии являегся низкий кпд ФЭП, причем попытки его увеличения требуют все больших усилий, и, тем не менее, достигаемые результаты очень незначительны

На основании анализа литературных источников был так же сделан вывод, что уменьшить стоимость электроэнергии, вырабатываемой солнечной электростали-

ей, на современном этапе можно за счет повышения эффективности использования энергии солнечного излучения

Анализ работ в этом направлении позволил установить, что повысить эффективность использования энергии Солнца можно путем применения концентраторов солнечного излучения, оптимизации параметров ориентации приемников солнечной энергии, более точного обоснования площади ФЭП и емкости аккумуляторных батарей Обзор научной литературы не позволил выявить приемлемых методик для расчета и обоснования параметров автономных солнечных электростанций для передвижных пасек Одновременно было установлено, что автономная солнечная электростанция является сложной технической системой, имеющей связь с высшей энергетической системой, и обладающая особенное 1ями, не позволяющими для ее расчета применять методы расчета систем электроснабжения на основе регулируемых источников энергии, например, на основе топливных электростанций

В результате проделанного анализа была принята цель научных исследований, сформулированы задачи, необходимые для достижения поставленной цели, определены объект и предмет исследований, приняты научная и рабочая гипотезы Для достижения поставленной цели были решены следующие задачи

1 Проведен системный анализ автономной сотнечной электростанции и получены графические и аналитические зависимости процессов поступления, преобразования и потребления энергии

2 Разработана и реализована методика оптимизации параметров ориентации фиксированных батарей фотоэлектрических преобразователей

3 Теоретически и экспериментально обоснованы системы концентрирования солнечного излучения

4 Разработана и реализована методика определения параметров автономной солнечной электростанции (площадь фотоэлектрических преобразователей и емкость аккумуляторов)

Во второй главе выделена автономная солнечная этектростанция, как техническая система (рисунок 1) и проведен ее системный анализ В результате системного анализа установлены взаимосвязи рассматриваемой системы с энергетической системой высшего уровня

Й-

к

- I, и

= 1,и

1 - преобразователи энергии солнечного излучения с периферийными устройствами, 2 - резервная электростанция, 3 - коммутатор, 4 - инвертор, 5 - аккумуляторная батарея, Р - возмущающие воздействия

Рисунок 1 - Система автономного электроснабжения

В приведенной системе связь с источниками и потребителями энергии (граничными подсистемами энергетической системы) учтена в виде возмущающих воздействий, к которым отнесены

■ Р1 - фактическая интенсивность ссшечиого излучения, зависящая от времени года и суток, она же является входным воздействием,

■ ¥2 — мощность, передаваемая преобразователем энергии возобновляемого источника,

■ РЗ, Р4 - мощность нагрузки переменного и постоянного тока, изменяющаяся случайным образом, они же являются выходными воздействиями системы

Так установлено, что на территории Ростовской области интенсивность солнечного излучения имеет ярко выраженный сезонный характер, что подтверждает целесообразность использования солнечной энергии для сезонно работающих потребителей электроэнергии, каким является передвижная пасека

Так как в метеорологических справочниках приводятся усредненные данные об интенсивности солнечного излучения, то их использование для обоснования параметров автономной солнечной электростанции не корректно, так как в любой период времени существует вероятность того, что фактическая интенсивность солнечного излучения будет ниже средней Более корректно применять графики суточного изменения интенсивности солнечного излучения, гарантированные с какой-то, заранее заданной вероятностью Такая вероятность может быть определена как вероятность попадания случайной величины в заданный интервал Так как интенсивность солнечного излучения на территории Ростовской области распределена по нормальному закону, то было принято решение для расчета гарантированных значений применить функцию Лапласа

стс }

где N - математическое ожидание интенсивности солнечного излучения (данные метеостанций), Вт/м2, Ых - гарантированная интенсивность солнечного излучения, Вт/м2, Ыт<к - максимально возможная интенсивность солнечно1 о излучения в данной местности, Вт/м2, ас - стандартное отклонение интенсивности солнечного излучения, Вт/м2

На рисунке 2 в качестве примера приведены гарантированные графики интенсивности солнечного излучения, полученные на основании метеоданных по Ростовской области для июля Эти графики описывают плотность солнечного излучения на горизонтальную площадку Если по каким-либо соображениям будет принят фиксированный коллектор, то расчету гарантированной интенсивности солнечного излучения, попадающей на фиксированный приемник, должна предшествовать оптимизация параметров ориентации

Анализ преобразователей солнечной энергии в электрическую показал, чго при существующем уровне кпд 14% для обеспечения нагрузки мощностью 1 кВт потребуется 35 м ФЭП Естественно, что стоимость электроэнергии при эгом будет весьма высокой Уменьшить площадь ФЭП можно путем концентрирования солнечного излучения

Р(МХ <Т<<Мтх) = Ф

И„„ - И

н

ю

р!

250 200 150 100 50 0

•

2 X

/Х/^ \

/ / \

1 - вероятность 0,9,

2 — вероятность 0,5 Рисунок 2 - Графики гарантированного солнечного излучения

12

Часы с\ток

16

20

Исследования концентраторов солнечною излучения в рамках системного анализа позволили выявить зависимость параметров концентраторов первого порядка от угла раскрытия Так, для концентраторов с однократным отражением эта зависимость имеет вид

а г ^

2 У11+г

где а - угол раскрытия концентратора, град, II, г - радиус или сторона входного и выходного отверстий концентратора соответственно, м

Анализ концентраторов первого порядка по известным и полученным формулам позволил получить расчетные зависимости их размеров от параметров концентрации (рисунки 3 и 4)

Установлено, что простейшие концентраторы первого порядка имеют большую материалоемкость Кроме того, такие концентраторы очень чувствительны к углу разориентации Так, даже для концентраторов с увеличенным размером выходного отверстия не удается увеличить допустимый угол разориентации более 2° Это требует применения систем слежения в функции солнечного излучения

Система слежения за Солнцем потребует расхода электроэнер1 ии на ее привод, что может быть неэффективно при малых полезных нагрузках, например, для нагрузок передвижной пасеки

1 - п= 1,кОтр = 0,9,

2 — п = 1, к0гр = 0,8,

3 - п = 3, к0ТР = 0,9,

4 - п = 3, кОТр = 0,8 Рисунок 3 - Зависимость отношении размеров входа и приемника концентратора

от коэффициента концентрации

4 6

Коэффициент концентрации

1

Г"

н

О <ч

о 2

0,6 0,4 0,2 0

0,8

отражений при диаметре фотоприемника 0,1 м

Рисунок 4 - Зависимость площади концентратора от коэффициента

концентрации и числа

2

4

6

8

10

Коэффициент концентрации

Концентраторы второго порядка, например параболоцилиндрические фоконы и фоклины, не требовательны к точности наведения на Солнце, и могут при угле раскрытия 30° эффективно работать, оставаясь в фиксированном положении Кроме того, параболоцилиндрические концентраторы способны собирать и некоторую часть рассеянного солнечного излучения, что обусловливает увеличение подачи энергии на ФЭП И наконец, параболоцилиндрические концентраторы при равной материалоемкости имеют более высокий коэффициент концентрации

В результате системного анализа периферийных систем автономной солнечной электростанции было выявлено два альтернативных варианта простой концентратор первою порядка в совокупности с системой слежения за Солнцем, и сложный параболоцилиндрический концентратор без системы слежения за Солнцем

В этой же главе были проанализированы аккумуляторы электрической энергии, также являющиеся элементами периферийной системы солнечной электростанции Анализ позволил обосновать для автономных солнечных электростанций передвижной пасеки применение кислотно-щелочною аккумулятора

Так как параметры автономной солнечной электростанции должны выбираться с учетом режимов работы потребителей электрической энерг ии, то был проведен их анализ В результате анализа были получены графики работы производственных и бытовых потребителей энер1 ии, и установлено, что наиболее напряженным периодом является сентябрь, который и должен быть расчетным при обосновании параметров автономной солнечной электростанции Это объясняется тем, что в это время еще производится откачка меда, а продолжительность светового дня уменьшена

Третья глава посвящена разработке методики и теоретическому обоснованию параметров автономной солнечной электростанции Так установлено, что электростанция должна создаваться для передвижного модуля пасеки (автотракторного прицепа с 20 - 25 ульями) Учитывая, что все электроприемники могут питаться напряжением 12 В постоянного тока, принята следующая система автономной солнечной электростанции (рисунок 5)

Теоретическое сравнение систем концентрирования солнечного излучения позволило отдать предпочтение параболоцилиндртеским концентраторам Такой выбор предусматривает оптимизацию параметров фиксации батареи ФЭП и концентратора (азимутального угла у и угла наклона р) Эти углы определяют величину поступающей на фиксированный приемник энергии солнечного излучения, что требует их оптимизации по этому критерию

1 - концентратор, 2 - фоюэлектрический преобразователь, 3 - коммутатор, 4 - аккумуляторная батарея с контролером режима заряда, 5 - потребители электроэнергии постоянного тока

Рисунок 5 - Блок-схема автономной системы электроснабжения на основе фотоэтектрических преобразователей с аккумуляторным резервом

Энергия солнечного излучения, поступающая на площадку, имеющую азимутальный угол у и угол наклона Р, определяется по известной формуле

= ^„[«^ф, соб(уС1 - у) вшР + соэР], (3)

где 8Г| - интенсивность солнечного излучения в 1-тый часовой период времени, Вт/м2 ср, - угол солнцестояния в 1-тый часовой период времени, град, у - азимутальный угол площадки, град , ус, - азимутальный угол Солнца в 1-гый часовой период времени, град , Р - угол наклона площадки, град

Далее путем дифференциального анализа функции (3) последовательно по у и р был найден экстремум функции поступления энергии на коллектор, соответствующий критерию оптимальности Получены оптимальные значения параметров ориентации фиксированного модуля солнечной электростанции, которые определяются следующими формулами

1ЕР

18Г]с1ё(р1 созус, _ ЕК.^ср, С05(уС| - уопт)]

(4)

(5)

В таблице 1 приведены расчетные значения этих параметров для условий Ростовской области

Таблица 1 - Параметры ориентации фиксированной батареи

Месяц года Азимутальный угол у, град Угол наклона к горизонту Р, град

Апрель - 18,5 40,6

Май - 16,4 31,1

Июнь -11,7 27,2

Июль - 14,3 28,4

Август - 15,6 35,7

Сентябрь -20,7 47,3

Октябрь -5,6 57,8

Сравнение поступающей энергии на оптимально фиксированную батарею с параболическими концентраторами и на батарею, следящую за Солнцем, также подтвердило преимущество параболоцилиндрических концентраторов

Так как часть потребителей электрической энергии работают в ночное время, а часть в дневное время, то была принята электростанция с двумя электрохимическими аккумуляторами, работающими в квазибуферном режиме При этом производственная нагрузка работает только от заряженного аккумулятора, а бытовая нагрузка может получать энергию от заряжаемого аккумулятора и (или) от батареи фотоэлектрических преобразователей Принципиальная схема управления аккумуляторами приведена на рисунке 6 Такое управление позволяет исключить работу фотоэлектрических преобразователей на электропривод медогонки, что устраняет неблагоприятные режимы работы ФЭП с пусковыми токами

С учетом режимов работы мощность фотоэлектрических преобразователей и емкость электрохимических аккумуляторов определяется следующей системой уравнений энергетического баланса

Ус и \ ' (6)

Е N„,1, = I+пЕ + (п -1)2 МНБ;Н, ¡кЗАП

где СА - емкость батареи аккумуляторов, Л ч, иАР - напряжение разряда аккумулятора, В, Ыд^ - мощность ^того дневного производственного потребителя, Вт, 1дП] - время работы ^того дневного производственного потребителя в течение суток, час, Ищу - мощность (-того ночного бытового потребителя, Вт, - время работы ^того ночного бытового потребителя в течение суток, час, N0, - мощность солнечной электростанции в 1-тый период суток, Вт, I, - продолжительность 1-того периода суток, час, Г|А - к п д аккумулятора, иАЗ - напряжение зарядки аккумулятора, В, 1\[дЬ, - мощность J-того дневного бытового потребителя, Вт, - время работы ^того дневного бытового потребителя, час, кЗАП - коэффициент запаса мощности, п - количество дней, предшествующих производственному циклу

Рабочему циклу заряженного аккумулятора (работа производственных потребителей) будет предшествовать его разрядка на ночные бытовые потреби!ели в течение одной ночи перед откачкой меда С учетом этого, емкость аккумулятора определяется следующим образом

т НБ1 -- (7)

иА»

Мощность батареи фотоэлектрических преобразователей, необходимая для зарядки аккумулятора до требуемой емкости, рассчитывается по второму уравнению системы (6)

'с. и

+ (П-1)1ХЛ, кЗАП -<----<-)_ (8)

В результате расчетов было установлено, что емкость аккумулятора должна быть не менее 40 А ч, что позволило выбрать аккумулятор 6С1-55, емкостью 55 Л ч Батарея фотоэлектрических преобразователей при этом должна иметь мощность 20 Вт

Рисунок 6 - Схема электрическая принципиальная автономной солнечной

электростанции с квазибуферной системой работы аккумуляторов

В отличие от известных методик расчета мощности топливных электростанций, следует учитывать, что мощность солнечной электростанции зависит от поступающей энергии солнечного излучения С учетом этого, площадь фотоэлектрических преобразователей определяется исходя из следующих положений

Электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими преобразователями, равна1.

V« -И^ъЕ*»^ (9)

где Н:;№ — интенсивность солнечного излучения в ¡-тый период, Вг/м ; — продолжительность ¡-того периода, час; Гф:)п - площадь фот оэлектрических преобразователей, м2,

Учитывая известную зависимость мощности и энергии, получаем:

^^»тйи.Лс^ЬГш*,. (Ю)

Откуда определяется достаточная площадь батареи фотоэлектрических преобразователей:

' • (II)

Так как принято решение использовать фиксированную батарею фотоэлектрических преобразователей в сочегкшии с парабОЛоцилиндрическим фоконом, го в дальнейших расчетах использовался график гарантированного солнечного из лучения на фиксированную площадку с оптимальными параметрами ориентации.

1200

1000

иоо

И

= ÓOO

400

X

200

0

6,5 7,5 8,5 9,5 10,5 11,5 12,5 13,5 14,5 15,5 16,5 17,5 18,5 Время суток

□ - с концентратором; |

- без концентратора

Рисунок 7 - График интенсивности солнечного излучения на фиксированную батарею ФЭП (сентябрь)

На рисунке 7 приведен |рафик интенсивности солнечного излучения на фиксированную площадку, гарантированной с вероятностью 0,9. При этом принято, что парабол о цилиндрический концентратор будет работать только при интенсивности солнечного излучения не более 120 Вт/м\ так как при более высоких значениях интенсивности и коэффициенте концентрации 8.5 к.п.д. фотоэлектрического преобразователя снижается из-за перегрева.

Па рисунке 8 приведен график зависимости мощности фотоэлектрических Преобразователей от площади батареи

В соответствии с приведенной интенсивностью солнечного излучения было установлено, что площадь батарей фотоэлектрических преобразователей, вычисленная по условиям достаточности, должна быть не менее 0,4 м2 без концентраторов солнечного излучения, и 0,3 м2 с применением концентраторов в утренние и вечерние часы

3

1

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6

Площадь ФЭП, м2

1 — требуемая среднесуточная мощность ФЭП,

2 - мощность ФЭП с концентратором солнечной энергии,

3 — мощность ФЭП без концентратора солнечной энергии Рисунок 8 - Зависимость мощности ФЭП от площади солнечных батарей

В четвертой главе приведена программа и методика экспериментальных исследований

Как показали теоретические исследования, аналитическим путем возможно определить режимы работы солнечной электростанции с параболоцилиндричсски-ми концентраторами солнечного излучения только с рядом допущений и упрощений Это объясняется трудностями получения достоверной аналитической зависимости кпд ФЭП от температуры его поверхности или от интенсивности солнечного излучения на его поверхности

В этой связи, экспериментальные исследования солнечного модуля были призваны определить его энергетические характеристики при различной интенсивности солнечного излучения (с учетом концентрирования) и различной нагрузке и, при необходимости, уточнить параметры и режимы работы автономной солнечной электростанции, полученные теоретически Применение для этих целей разнообразных макетов и моделей существенно снизит достоверность и общность полученных данных, так как на форму кривой под концентратором и равномерность облучения фотоприемника оказывают значительное влияние многие конструктивные параметры (чистота поверхности, однородность коэффициента отражения, парабо-личность реальной образующей и т п ) В связи с этим эксперимент проводился на действующем образце солнечного модуля с системой концентрирования солнечного излучения

Внешний вид экспериментальной установки (действующего образца одномо-дулькой соянечной электростанций) показан на рисунке 9.

В установке использовалась следующая котггоролыю-измерительная база:

■ цифровой амперметр тип М830В, чувствительность 1 мкА, класс точности 1,2; * цифровой вольтметр тип М830В, чувствительность®, I мВ, класс точности 0,5;

■ цифровой люксметр марки «ТКА-ЛЮКС», класс точности 6%;

■ магазин сопротивлений РЗЗ, класс точности 0,2/6-10"6.

Рисут гок 9 -- Экспериментальная установка для снятая характеристик ФЭП

В ходе экспериментальных исследований решались следующие задачи:

* установление зависимости интенсивности солнечного излучения на выходе концентратора (коэффициента концентрации) от точности наведения на Солнце;

• установление зависимостей мощности электроэнергии, генерируемой фотоэлектрическим преобразователем, от интенсивности солнечного излучения, ориентации концентратора и степени концентрирования солнечных лучей:

■ проверка адекватности теоретических и экспериментам)пых результатов исследований влияния концентратора, на к.п.д. фотоэлектрического преобразователя при ра> личной освещенности па входе.

Регасгфировались следующие зависимые переменные;

■ напряжение на выходе солнечного модуля, В;

■ ток, протекающий по нагрузке. А,

Диапазоны варьирования независимых переменных представлены в таблице 2.

Для перехода от освещенности на поверхности солнечного элемента к потоку солнечного излучения, падающего на поверхность солнечного элемента, необходимо знать коэффициент перевода К-х\ равный:

Расчеты показали, что коэффициент перевода равен Кэс = 1,494-10 Исходя из значений предельной ошибки измерительных приборов и требуемой надежности опытов 0,99 было определено, что минимальное число повторно-

(12)

стей равно 4 Для определения сходимости результатов экспериментальных и теоретических исследований применялся критерий Кохрена

Таблица 2 - Параметры эксперимента

Независимая переменная Минимальное значение Максимальное значение Шаг варьирования Диапазон варьирования

Интенсивность СИ, Вт/м2, 42 845 Нет 803

Сопротивление нагрузки, Ом, 0,3 60 Произвольный 59,7

Коэффициент концентрации, 0 8,5 8,5 8,5

Угол разориентации, град 0 30 1 30

В пятой главе представлены результаты экспериментальных исследований На рисунке 10 приведен график функции изменения интенсивности солнечного излучения на выходе концентратора в зависимости от угла разориентации

Угол разориентации, град

Рисунок 10 - Экспериментальная зависимость интенсивности солнечного излучения на выходе концентратора

Данная зависимость снималась в г Зернограде 25 мая 2006 года с 12 часов до 13 часов В это время была ясная погода, освещенность площадки, расположенной перпендикулярно направлению солнечных лучей, составляла 5,75 10 Лк Эго соответствует интенсивности солнечно1 о излучения 845 Вт/м2

Из полученного графика следует, что концентрация прямого солнечного излучения остается практически постоянной при угле разориентации до 5 градусов (коэффициент концентрации снизился до 8,35, то есть, на 1,7%, что в пределах возможной ошибки, обусловленной погрешностями люксметра и некоторой неадекватностью расчетов параболоцилиндрическо! о концентратора)

При дальнейшей разориентации концентратора интенсивность солнечного излучения на его выходе уменьшалась и при угле разориентации равном 17° становится равным естественной интенсивности солнечного излучения Уменьшение концентрации объясняется смещением солнечного излучения к краю выходного отверстия и уменьшением эффективной площади входа, так как плоскость входа концентратора становится неперпендикулярной потоку солнечного излучения

Таким образом, экспериментальная проверка подтвердила возможность использования фиксированно! о параболоцилиндрического концентратора

Полученный экспериментальный график хорошо аппроксимируется полиномом вида

Икси = 7547-0,1315а4 + 7,5645а3- 123,22а2 + 136,74а (13)

В результате эксперимента было установлено, что при пасмурной погоде применение концентратора, направленного на место положения Солнца (диск Солнца скрыт облачностью), позволяет увеличить снимаемую мощность в шесть раз (рисунок 11)

Экспериментальные результаты работы концентратора при ясной погоде сравнивались с теоретическими предположениями Проверка по критерию Кохрена показала, что экспериментальные результаты не противореча! теоретическим предпосылкам, на основании чего можно рекомендовать предлагаемую методику расчета параметров солнечной электростанции и режимы ее работы для практического применения

При ясной погоде (рисунок 12) и при низкой освещенности в утренние и вечерние часы применение оптимально фиксированного концентратора позволило увеличить мощность, снимаемую с фотоэлектрических преобразователей в 5-8 раз, то есть получать мощность, равную при работе ФЭП в условиях допустимой освещенности более 350 Вт/м2 При достаточно большой интенсивности солнечного излучения фотоэлектрический преобразователь под оптимально фиксированным концентратором перегревается и становится неработоспособным

Таким образом, применение оптимально ориентированных фиксированных концентраторов эффективно в утренние и вечерние часы в период солнечного сияния и при пасмурной погоде Это позволит увеличить вырабатываемую энергию за период с апреля по октябрь более чем в два раза Применение вертикально фиксированных параболических концентраторов выг одно при пасмурной погоде В условиях Ростовской области это позволит за тот же период получить электроэнергии на 30 - 40% больше При интенсивности солнечного излучения более 400 Вт/м2 любые концентраторы неэффективны, так как либо затеняют, либо перегревают фотоэлектрические преобразователи

Полученные результаты подтверждагот теоретические расчеты, следовательно, последние могут быть использованы для определения параметров автономных солнечных электростанций с системами концентрирования солнечного излучения

Экспериментальные графики, представленные на рисунке 12, хорошо аппроксимируется полиномами вида (14 - 16) с достоверностью аппроксимации не менее 0,99

При Я,, = 10 Ом

1) Р= 3907,51Ч3 - 2097,7Ы2 + 721,86И + 41,497, (14)

2) Р= -113,02Ы4 + 276,99Ы3 - 252,06Ы2 + 104,4Ш - 4,4989, (15)

3) Р= 52,234Ы4 + 16,525]Ч3 - 69,ШК2 + 61,048Ы - 3,3338, (16) где N - интенсивность солнечного излучения

0,06 0,07 0,08 0,09 0,1 0,1 1

Интенсивность солнечного излучения, кВ т/м 2

0,12

1,4- фиксированный фокон имеет оптимальные параметры ориентации, 2, 5 - фокон направлен вертикально вверх, 3,6- оптимально фиксированный ФЭП без концентратора 1 - 3 Я,, = 10 Ом, 4-6 йп = 25 Ом

Рисунок 11 - Мощность фотоэлектрическою модуля при рассеянной облученности

т

с

т ©

-а н о

0

1

о

£

0 0,2 0,4 0,6 0,8 1

Интенсивность солнечного излучения, кВт/м2 1 - фиксированный фокон имеет оптимальные параметры ориентации, 2 - фокон направлен вертикально вверх, 3 - оптимально фиксированный ФЭП без концентратора

Рисунок 12 - Мощность фотоэлектрического модуля (Яп = 10 Ом)

В шестой главе проведен экономический анализ полученных результатов Установлено, что применение параболоцилиндрическич концентраторов позволяет уменьшить площадь ФЭП на 25%, получать электрическую энергию в утренние и

вечерние часы, а также при пасмурной погоде Это обеспечивает снижение стоимости производимой электроэнергии с 5,2 руб /кВт ч до 4,25 руб /кВт ч

На основании анализа литературных данных, проведенных научных исследований и полученных результатов были сделаны следующие выводы

1 Для электроснабжения передвижных пасек возможно применение только автономных солнечных электростанций на основе фотоэлектрических преобразователей По сравнению с другими автономными системами электроснабжения солнечные электростанции обладают абсолютной экологической чистотой и не снижают продуктивности пчел

2 Установленные в результате системного анализа статистические законы поступления солнечной энергии показали, что в утренние и вечерние часы интенсивность солнечного излучения снижается в 7-9 раз, а при пасмурной погоде в 4-5 раз Это требует концентраторов солнечного излучения с соответствующим коэффициентом концентрации

3 Параметры ориентации фиксированных батарей фотоэлектрических преобразователей зависят от прозрачности атмосферы, причем эта зависимость имеет максимальный экстремум Установлено, что для условий Ростовской области фиксированные батареи ФЭП должны иметь отрицательный азимутальный уюл и соответствующий угол наклона Эю объясняется тем, что по многолетней статистике атмосфера над территорией Ростовской области более прозрачна в первой половине дня

4 Сравнительный анализ систем концентрирования солнечного излучения и систем слежения за Солнцем показал, что более эффективны оптимально ориентированные фиксированные параболоцилиндрические концентраторы Вырабатываемая электроэнергия в этом случае может быть увеличена в 1,45 раза за счет использования рассеянного излучения Применение параболоцилиндрических концентраторов эффективно в утренние и вечерние часы и при пасмурной погоде При ясной погоде применение любых конценграторов неэффективно из-за недопустимого перегрева фотоэлементов

5 Установлено, что поступление солнечной энергии находится в значительной корреляционной связи с потреблением электроэнергии, что должно учитываться при оптимизации параметров автономной солнечной электростанции С учетом этого определено, что оптимальная площадь батарей фотоэлектрических преобразователей для передвижной пасеки на 20-25 ульев составляет 0,3 м2, а емкость аккумуляторных батарей 2 х 55 А ч Вероятность энергообеспечения при этом будет не ниже 0,9

6 Предлагаемая автономная электростанция допускает, при обеспечении высокой надежности электроснабжения, снижение площади батареи фотоэлектрических преобразователей на 25% и уменьшение за счет этого стоимости электроэнергии с 5,2 руб /кВт ч до 4,25/ руб /кВт ч Это обеспечивает ее высокую конкурентоспособность

Основное содержание диссертации изложено в следующих опубликованных работах

1 Таран Л А Параметры автономной системы электроснабжения на основе солнечной электростанции / С М Воронин, Л А Таран // Механизация и электрификация сельско1 о хозяйства -2007 -№3 С 24-25

2 Таран А А Анализ вариантов автономных солнечных электростанций /СМ Воронин, А А Гаран П Электротехнологии и электрооборудование в сельскохозяйственном производстве Сборник научных трудов АЧГАА Зерноград-2007 -С 49-55

3 Гаран А А Пути совершенствования автономных солнечных электростанций /СМ Воронин, А А Таран // Высокие технологии энергосбережения Т руды международной школы-конференции Воропсж-2005 -С 121-123

4 Таран А А Системы слежения для солнечных электростанций / С М Воронин, А А Таран // Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнер!ии в сельском хозяйстве Сборник научных фудов С1ГАУ, Ставрополь, 2006 - С 61-65

5 Таран А А Концентрирование солнечною излучения / СМ Воронин, А А Таран // Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве материалы Всероссийской научно-практической конференции ФГОУ ВПО Ижевской ГСХА, Ижевск, 2006 С 261-266

ЛР 65-13 от 15 02 99 Подписано в печать 24 04 2007 г Формат 60x84/16 Уч -изд л 1,1 Тираж 100 экз Заказ №182

РИО ФГОУ ВПО АЧГАА

347740 Зерноград Ростовской области, ул Советская, 15

ВВЕДЕНИЕ.

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ.

1.1 Проблемы электроснабжения автономных сельскохозяйственных объектов.

1.2 Особенности электроснабжения передвижных пасек.

1.3 Анализ вариантов электроснабжения передвижной пасеки.

1.4 Энергетические характеристики солнечного излучения.

1.5 Возможности повышения эффективности солнечных электростанций.

1.6 Цели и задачи исследований.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ НА ОСНОВЕ СИСТЕМНОГО АНАЛИЗА.

2.1 Обоснование метода системного анализа.

2.2 Анализ солнечного излучения.

2.3 Анализ преобразователей энергии солнечного излучения.

2.4 Анализ периферийных устройств солнечных электростанций.

2.5 Анализ потребителей электроэнергии передвижной пасеки.

2.6 Выводы по главе.

3 ОБОСНОВАНИЕ ПАРАМЕТРОВ АВТОНОМНОЙ СОЛНЕЧНОЙ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ МОДУЛЯ ПЕРЕДВИЖНОЙ ПАСЕКИ

3.1 Обоснование варианта автономной солнечной электростанции.

3.2 Обоснование переферийной системы концентрирования солнечного излучения.

3.3 Методика и результаты расчета площади ФЭП и емкости аккумуляторных батарей для модуля передвижной пасеки.

3.4 Обоснование элементов системы управления автономной солнечной электростанцией.

3.5 Выводы по главе.

4 МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОДУЛЯ

АВТОНОМНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.

4.1 Общие положения.

4.2 Разработка экспериментального модуля солнечной электростанции.

4.3 Программа и методика экспериментальных исследований солнечного модуля.

5 РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ МОДУЛЯ АВТОНОМНОЙ СОЛНЕЧНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ.

5.1 Результаты экспериментальных исследований зависимости концентрирования от угла разориентации.

5.2 Результаты экспериментальных исследований модуля солнечной электростанции при рассеянном солнечном излучении.

5.3 Результаты экспериментальных исследований модуля солнечной электростанции при прямом солнечном излучении.

5.4 Выводы по главе.

6 ЭКОНОМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ.

6.1 Общие положения.

6.2 Расчет экономических показателей.

ВЫВОДДЫ.

В начале этого века проблемы истощения ископаемого топлива и его негативного влияние на экологию приобрели особую актуальность. И хотя глобального потепления пока не ощущается, локальное увеличение тепла сказывается на силе и частоте появления ураганов, несущих разрушения, ливни и наводнения. Нефть и нефтепродукты все заметнее дорожают, превышая немыслимые еще два-три года назад уровни цен. Все это заставило по иному оценить современную ситуацию в энергетике и выдвинуло в разряд важнейших задачи освоения новых видов энергии и энергосбережения.

Ежегодно на разных уровнях проводятся семинары, саммиты, конференции по изысканию путей предотвращения кризиса в энергетике, рядом стран принимаются национальные и межнациональные программы освоения энергосберегающих, чистых технологий и получения новых видов энергии. Человечество реально осознало угрозу потери традиционных энергоресурсов, прежде всего нефти, газа и качественного угля, и занялось поисками альтернативных источников энергии. Без преувеличения можно утверждать, что 21 век станет веком интенсивных поисков заменителей углеводородного ископаемого топлива.

В свете изложенного, значительно возрос мировой интерес к освоению возобновляемых источников энергии (ВИЭ), прежде всего Солнца, ветра и биотоплива. Эти виды энергии доступны и имеют значительный потенциал на большей территории Земли, по крайней мере, в заселенных районах.

Возобновляемые источники энергии по определению не подвержены истощению, следовательно, способны полностью решить проблему истощения энергетических ресурсов. Возобновляемые источники энергии находятся в среде обитания человека в естественном состоянии, следовательно, их можно использовать, не нанося экологического урона.

Однако практическое использование таких привлекательных источников энергии имеет свои, причем весьма значительные, трудности, связанные с неуправляемостью и низкой плотностью энергетических потоков. Это в свою очередь порождает высокую стоимость используемой энергии. В этой связи, возобновляемые источники энергии пока находят применение преимущественно в автономных системах энергоснабжения небольшой мощности, хотя существуют и успешно реализуются проекты их использования в сетевом электроснабжении в качестве дублирующих и разгрузочных электростанций.

Значительное число потенциальных пользователей автономными электростанциями находится в сельском секторе экономики. С появлением фермерских хозяйств число таких объектов растет. Сельские объекты не равнозначны в отношении требований к автономным системам электроснабжения на основе возобновляемых источников энергии. Например, передвижные пасеки выдвигают повышенные требования к шуму, запахам, мобильности автономных электростанций. В настоящее время для электроснабжения передвижных пасек из всего ряда возобновляемых источников энергии приемлемо использование только энергии солнечного излучения.

Растущая потребность применения возобновляемых источников энергии диктует необходимость интенсивного повышения конкурентоспособности систем энергоснабжения на их основе, что возможно путем оптимизации параметров автономных электростанций на ВИЭ.

В этой связи настоящие исследования были посвящены разработке и реализации методов выбора Системы автономного электроснабжения и оптимизации параметров солнечной электростанции для передвижных пасек.

Целью работы является снижение стоимости электроэнергии автономной солнечной электростанции передвижной пасеки за счет увеличения коэффициента использования потока солнечного излучения.

Научная гипотеза - коэффициент и время использования солнечной энергии можно значительно увеличить за счет использования рассеянного солнечного излучения.

Объектом исследований стал модуль солнечной электростанции, включающий системы слежения за Солнцем и концентрирования солнечного излучения, батарею фотоэлектрических преобразователей и аккумуляторные батареи.

Предмет исследований - зависимости параметров автономной солнечной электростанции (площади фотоэлектрических преобразователей, емкости аккумуляторов и параметров ориентации батареи ФЭП), от типа и параметров концентраторов, графиков поступления и потребления энергии.

Научной новизной являются: методика получения графиков гарантированной мощности солнечного излучения; методика оптимизации параметров ориентации солнечного модуля; методика расчета параметров солнечной электростанции по принципу достаточности.

Практическую ценность имеют следующие полученные результаты: оптимальные параметры ориентации фиксированного солнечного коллектора (азимутальный угол и угол наклона); зависимость геометрических параметров концентратора первого порядка от угла раскрытия; режим работы параболоцилиндрических фоконов и фоклинов; результаты расчета площади фотоэлектрических преобразователей и емкости аккумуляторных батарей.

На защиту выносятся следующие положения: 1. Методика и результаты оптимизации параметров ориентации фиксированного солнечного коллектора;

2. Режимы работы системы периферийных устройств автономной солнечной электростанции передвижной пасеки;

3. Методика и результаты обоснования параметров автономной солнечной электростанции (площади батарей фотоэлектрических преобразователей и емкости аккумуляторов).

ВЫВОДЫ

Проведенные научные исследования позволили получить следующие результаты: математически, на основе метеорологических данных и теории вероятностей, были установлены зависимости интенсивности солнечного излучения, гарантированные с любой, заранее заданной вероятностью; установлено влияние параметров периферийных систем автономной солнечной электростанции на эффективность использования энергии солнечного излучения; выявлены характеристики потребителей электрической энергии передвижной пасеки и на их основе определен типичный график нагрузки; аналитически и экспериментально установлены зависимости эффективности работы солнечной электростанции от параметров периферийных устройств; разработаны оригинальные методики оптимизации параметров ориентации фиксированных солнечных батарей и обоснования параметров автономной солнечной электростанции;

На основании анализа литературных данных, проведенных научных исследований и полученных результатов можно сделать следующие выводы.

1. Для электроснабжения передвижных пасек возможно применение только автономных солнечных электростанций на основе фотоэлектрических преобразователей. По сравнению с другими автономными системами электроснабжения солнечные электростанции обладают абсолютной экологической чистотой и не снижают продуктивности пчел.

2. Установленные в результате системного анализа статистические законы поступления солнечной энергии показали, что в утренние и вечерние часы интенсивность солнечного излучения снижается в 7 - 9 раз, а при пасмурной погоде в 4 - 5 раз. Это требует концентраторов солнечного излучения с соответствующим коэффициентом концентрации.

3. Параметры ориентации фиксированных батарей фотоэлектрических преобразователей зависят от прозрачности атмосферы, причем эта зависимость имеет максимальный экстремум. Установлено, что для условий Ростовской области фиксированные батареи ФЭП должны иметь отрицательный азимутальный угол и соответствующий угол наклона. Это объясняется тем, что по многолетней статистике атмосфера над территорией Ростовской области более прозрачна в первой половине дня.

4. Сравнительный анализ систем концентрирования солнечного излучения и систем слежения за Солнцем показал, что более эффективны оптимально ориентированные фиксированные параболоцилинд-рические концентраторы. Вырабатываемая электроэнергия в этом случае может быть увеличена в 1,45 раза за счет использования рассеянного излучения. Применение параболоцилиндрических концентраторов эффективно в утренние и вечерние часы и при пасмурной погоде. При ясной погоде применение любых концентраторов неэффективно из-за недопустимого перегрева фотоэлементов.

5. Установлено, что поступление солнечной энергии находится в значительной корреляционной связи с потреблением электроэнергии, что должно учитываться при оптимизации параметров автономной солнечной электростанции. С учетом этого определено, что оптимальная площадь батарей фотоэлектрических преобразователей для 2 передвижной пасеки на 20 - 25 ульев составляет 0,3 м , а емкость аккумуляторных батарей 2 х 55 А.ч. Вероятность энергообеспечения при этом будет не ниже 0,9.

6. Предлагаемая автономная электростанция допускает, при обеспечении высокой надежности электроснабжения, снижение площади батарей фотоэлектрических преобразователей на 25%, и уменьшение за счет этого стоимости электроэнергии с 5,2 руб/кВт.ч до 4,25 руб/кВт.ч. Это обеспечивает ее высокую конкурентоспособность.

1. Акишкин А.И. О возможности увеличения эффективности кремниевых солнечных элементов при имплантации ионов Н* и Н' / А.И. Акишкин, Г.М. Григорьев // Физика и химия обработки материалов. 1994. - №6.

2. Алексеев В.В. Перспективы развития альтернативной энергетики и ее воздействие на окружающую среду / В.В. Алексеев, Н.А. Рустамов, К.В. Че-карев, JI.A. Ковешников . -М., 1999. 152 с.

3. Алиев Р.К. Математическая модель системы солнечная батарея аккумуляторная батарея / Р.К. Алиев // Тезисы докл. науч.-производ. конф. -Владикавказ, ГГАУ. - 1995.- С. 157.

4. Алиев Р.К. Некоторые способы повышения энергоотдачи фотоэлектрических батарей в установках сельскохозяйственного назначения /Р.К. Алиев, А.Т. Беленов // Гелиотехника. 1987 - №6. - С. 52 - 56.

5. Алиев Р.К. Фотоэнергетика сельского хозяйства /Р.К. Алиев, В.П. Муру-гов, Д.С. Стрсбков // Техника в сельском хозяйстве. 1988. - №1. -С. 5 - 7.

6. Алферов Ж.И. Земные профессии Солнца /Ж.И. Алферов, А.В. Бородин. -М., 1981.- 87 с.

7. Алферов Ж.И. Перспективы фотоэлектрического метода преобразования солнечной энергии / Ж.И. Алферов, В.М. Андреев // Преобразование солнечной энергии. М.: ИХФ АН СССР, 1981.- С. 7-20.

8. Алферов Ж.И. Солнечная фотоэлектрическая установка мощностью 200 Вт на основе AlGaAs гетерофотоэлементов и зеркальных концентраторов / Ж.И. Алферов, В.М. Андреев, Х.К. Арипов и др. // Гелиотехника. 1981. -№6. - С. 3-6.

9. Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии / Р.А. Амерханов. -М.: Колос-Пресс, 2003. 532 с.

10. Ю.Анапиев Э.А. Солнечный коллектор с оребрёнными трубками с концентратором типа фоклин (КСОТФ) / Э.А.Анапиев // Энергетическое строительство. 1994. - №2 .

11. П.Андреев В.М. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения / В.М. Андреев, В.А.Грилихес, В.Д. Румянцева. -Л.: Наука, 1989.-310 с.

12. Астахов Ю.Н. Накопители энергии в электрических системах: Учеб. пособие для вузов / Ю.Н. Астахов, В.А. Веников, А.Г. Тер-Газарян. М.: Высш. шк, 1989.- 158 с.

13. Атлас Ростовской области / РГУ, Гл. упр. геодезии и картографии. М., 1973.-32с.

14. Байере Т. 20 конструкций с солнечными элементами: Перевод с английского С.В. Сидорова под ред. М. Колтуна. М.: Мир, 1988. - 196 с.

15. Байрамов Р.В. Нетрадиционная энергетика НПО "Солнце" /Р.В. Байра-мов, А.А.Петрова // Теплоэнергетика-1994-№2

16. Безруких П.П. Об экономической эффективности нетрадиционной энергетики / П.П. Безруких // Энергетическое строительство. 1992 - №3-С.7- 12.

17. Берковский Б.М. "Солнечный путь" к экономическому развитию и охране окружающей среды /Б.Берковский //Теплоэнергетика.-. 1996-№5.

18. Берковский Б.М. Возобновляемые источники энергии на службе человека / Б.М.Берковский, В.А.Кузьминов // Наука и технический прогресс. М.: Наука, 1987.- 128 с.

19. Бобрович И.В. Температурные характеристики и работоспособность фотопреобразователей при сильном освещении / И.В; Бобрович А.А. Дарми-донтов, В.М. Евдокимов и др. // Солнечная фотоэлектрическая энергетика.-Ашхабад, 1983.-С. 25-31.

20. Бузанова Л.К. Полупроводниковые фотоприемники / Л.К.Бузанова, Т.М. Глисерман . М.: Энергия, 1976. - 72 с.

21. Васильев A.M. Полупроводниковые фотопреобразователи / A.M. Васильев, А.И. Ландсман . -М.: Советское радио, 1971. 248 с.

22. Веденяпин Г.В. Общая методика экспериментального исследования и обработка опытных данных / Г.В. Веденяпин. М.: Колос, 1965. - 132с.

23. Воронин С. М. Проблемы применения возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве / С.М. Воронин // Совершенствование технологических процессов, машин и аппаратов в инженерной сфере АПК: Материалы науч. конф. Зерноград, 1999. - С. 84 - 86.

24. Воронин С.М. Автономное электроснабжение с использованием гелиоустановок. / С.М. Воронин, С.Н. Лосьев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. - №2. - С. 20-23.

25. Воронин С.М. Возобновляемые источники энергии в автономных системах энергоснабжения сельских объектов. Зерноград АЧГАА, 2005. -118 с.

26. Воронин С.М. Перспективы использования энергии солнечного излучения для электроснабжения сельских потребителей в России / С.М.Воронин // Известия высш. учеб. завед. Сев-Кав. регион Технические науки. 2003-№5.-С. 36-40.

27. Воронин С.М. Автономная система электроснабжения на основе солнечной электростанции / С.М.Воронин, А.А.Таран // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. - №3- С.24-25.

28. Воронин С.М. Анализ вариантов автономных солнечных электростанций / С.М.Воронин, А.А.Таран // Труды науч.- практич. конф.- Зерногад АЧГАА, 2006.

29. Воронин С.М. Концентрирование солнечного излучения / С.М. Воронин, А.А.Таран // Научное обеспечение реализации национальных проектов в сельском хозяйстве: материалы всероссийской науч.- практич. Конф. ФГОУ ВПО Ижевская ГСХА.- Ижевск, 2006.

30. Воронин С.М. Пути совершенствования автономных солнечных электростанций / С.М.Воронин, А.А.Таран // Высокие технологии энергосбережения: Труды международ, школы-конф.: Российская академия электротехнических наук ВГТУ. Воронеж, 2005 - С. 121 - 123.

31. Воронин С.М. Системы слежения для солнечных электростанций /С.М.Воронин, А.А. Таран // Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве: Сб. науч. тр. СтГАУ. Ставрополь, 2006.

32. Воронкин А.Ф. Экономическая эффективность энергоустановки с использованием возобновляемых источников энергии / А.Ф.Воронкин, Т.В.Лисочкина, Т.В.Малинина и др. // Гидротехническое строительство. -1995.-№6.

33. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика /В.Е. Гмурман. М.: Высш. шк, 1977. - 479 с.

34. Дасоян М.А. Химические источники тока. Л.: Энергия, 1969 - 587с.

35. Мак-Вейг.Д. Применение солнечной энергии / Д. Мак Вейг; Пер. с англ. под ред. Тарнижевского Б.В. - М.: Энергоиздат, 1981. - 216 с.

36. Дадькин Ю.Д. Нетрадиционные источники энергии и перспективы их освоения / Ю.Д.Дадькин // Международ, симпозиум: Топливноэнергетиче-ские ресурсы России и др. стран СНГ. Санкт-Петербург, 1995.

37. Дибиров М.Г. К определению суммарной солнечной радиации расчетным способом / М.Г. Дибиров, Н.С. Махмудов // Гелиотехника, 1982. №3. -С. 73 - 74.

38. Дэвинс Д. Энергия / Д. Дэвинс; Под ред. Д.Б. Вольфберга ; Пер. с англ. -М.: Энергоатомиздат, 1985. 360 с.

39. Евдокимов В.М. Солнечные батареи / В.М. Евдокимов, М.Е. Каган, М.М. Колтун, С.Х. Черкасский . М.: ВИНИТИ, 1977.- 194 с.

40. Еськов Е.К. Микроклимат пчелиного жилища / Е.К. Еськов; 2-е изд. пере-раб. и доп. М.: Россельхозиздат, 1983. - 184 с.

41. Еськов Е.К. Поведение межоносных пчел / Е.К. Еськов. М.: Колос, 1981. -184 с.

42. Еськов Е.К. Экология медоносной пчелы / Е.К. Еськов. М.: Росагро-промиздат, 1990.-221 с.45.3аурецкий И.Н. Уход за пчелами / И.Н. Заурецкий . М.: Россельхозиздат, 1981.-63 с.

43. Каган М.Б. Выбор оптимального сочетания полупроводниковых материалов для двухкаскадного фотоэлемента / М.Б. Каган , T.JI. Любашевская //Физика и техника полупроводников, 1967 Т. 1. - №9- С. 1311 - 1319.

44. Караваев Н.М. Альтернативные энероустановки / Н.М.Караваев // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1997-№6 -С. 11 - 13.

45. Карло Ля Порта. Возобновляемые виды энергии: последние коммерческие успехи в США и перспективы в будущем / Карло Ля Порта // Науч. и техн. аспекты охраны окружающей среды: Обзор, инф -ВИНИТИ, 1995-№2.

46. Кирилин В.А. Энергетика. Главные проблемы / В.А. Кирилин. М.: Знание, 1990,- 128 с.

47. Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производстве / А.И. Кирюшатов. -М.: ВО Агропромиздат, 1991. 96 с.

48. Колтун М.М. Оптика и метрология солнечных элементов / М.М. Колтун-М: Наука, 1985.-280 с.

49. Концентраторы солнечного излучения / Сб. ЦПНТОЭ и ЭП. // Под ред. В.А.Грилихеса. JI.: Энергоатомиздат, 1986.

50. Коптев B.C. Технология разведения и содержания сильных пчелиных семей / B.C. Коптев; 2-е изд. перераб. и доп. М.: Нива России, 1993. - 111 с.

51. Коровин Н.В. Электрохимическая энергетика / Н.В. Коровин. -М.: Энергоатомиздат, 1991.-263 с.

52. Костылев A.M. Энергоснабжение с использованием солнечного излучения / A.M. Костылев // Конверсия и машиностроение. 1995 - №1- С.20 - 24.

53. Кошкин H.JI. Фотоэнергетика состояние и перспективы развития /H.JI. Кошкин, М.И.Фугенфиров // Теплоэнергика . - 1994 - №2 - С.36 - 40.

54. Крошко А.Н. Автономные источники и системы электропитания аппаратуры связи / А.Н. Крошко. -М.: Связь, 1976.

55. Ширли К. Электрический ветер / К. Ширли // Новый фермер и садовод. -1995.-№4.-С. 18-19.

56. Леви М. Аккумулирование, хранение и дальний транспорт солнечной энергии с использованием замкнутого и открытого тепловых химических циклов / М. Леви, Р. Левитан // Энергетическое строительство. 1994-№2.

57. Лидоренко Н.С. Солнечная энергетика / Н.С.Лидоренко // Техника: Серия Гелиотехника. - М.: Знание, 1983/8. - 64 с.

58. Лидоренко Н.С. Средства, методы и научные проблемы непосредственного преобразования видов энергии в электрическую / Н.С. Лидоренко. -Электротехника. 1977. - № 5. - С. 16-20.

59. Лидоренко Н.С. Электрохимические генераторы / Н.С. Лидоренко, Г.Ф. Мучник. М.: Энергоиздат, 1982. - 448 с.

60. Мануйленко А.Г. Кисловодская опытно- экспериментальная солнечная электростанция / А.Г. Мануйленко, В.В.Ильенко, М.М. Кастун и др. //Энергетик. 1994. - №12.

61. Мартиросов С.Н. Разработка метода выбора параметров комбинированных ветро-фотоэлектрических энергоустановок для автономного сельского дома: Автореф. Дис. канд. тех. наук. -М., 2001.

62. Машины электрические: Справочник Т.2, ч.1. М.: ВНИИ: Стандар-тэлектро, 1991.

63. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. М.: ВНИИЭСХ, 1998.

64. Мировая энергетика: прогноз развития до 2020г.; Пер. с англ. / Под ред. Ю.Н. Старшинова. М.: Энергия, 1980. - 255 с.

65. Муругов В.П. Энергосберегающие технологии в сельском хозяйстве с использованием возобновляемых источников энергии / В.П. Муругов //Сб. научных трудов ВИЭСХ. Т. 64. - 1985. - С. 13 - 23.

66. Петухов Б.В. Использование солнечной энергии. М.: Знание, 1958 - сер. IV,- №14.-32 с.

67. Пилюгина В.В. Применение солнечной и ветровой энергии в сельском хозяйстве / В.В. Пилюгина, В.А. Гурьянов: Обзорная информация. М.: ВНИИТЭИСХ, 1981.-65 с.

68. Пополов А.С. Солнечный транспорт / А.С. Пополов. М.: Транспорт, 1996.- 166 с.

69. Преобразование солнечной энергии / Вопросы физики твердого тела //Под ред. Б. Серафина; Пер. с англ. под ред. Колтуна М.М. М.: Знерго-издат, 1982.-320 с.

70. Раушенбах Г.С. Справочник по проектированию солнечных батарей /Г.С. Раушенбах; Пер. с англ. под ред. Колтуна М.М. М., 1983. - 360 с.

71. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. М.: Сельэнергопроект, 1981.

72. Рылов Ю.П. Упругодеформированные тонкостенные концентраторы солнечной энергии / Ю.П. Рылов // Журнал технической физики. -2003.- Т. 73. Вып. 11. - С. 123 - 128.

73. С. Уделл. Солнечная энергетика и другие альтернативные источники энергии / С. Уделл; Пер. с англ. Вуколов Н.Н. -М.: Знание, 1980. 88 с.

74. Самойлов М.В. Основы энергосбережения: учеб. пособие / М.В. Самойлов, В.В. Паневчик, А.Н. Ковалев . Минск: БГЭУ, 2003. - 198 с.

75. Саплин JI.A. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: Автореф. дис. д-ра техн. наук. -Челябинск, 1999.

76. Саплин JI.A. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников / JI.A. Саплина, С.К. Шерья-зов, О.С. Пташкина Гирина, Ю.П. Ильин. - Челябинск, 2000. - 194 с.

77. Сомкин Б.В. Использование возобновляемых энергоресурсов в малой энергетике / Б.В. Сомкин, М.Н. Стальная, П.П. Свит // Теплоэнергетика. -1996.-№2.

78. Справочник по климату СССР. Вып. 13. (Северный Кавказ, Нижнее Поволжье) Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние -JL: Метеорология, 1996.

79. Мировая энергетика: Прогноз развития до 2020г.: Пер. с англ. / Под ред. Ю.Н. Старшинова.-М.: Энергия, 1980-255с.

80. Стребков Д. С. Проблемы развития возобновляемой энергетики /Д.С. Стребков // Механизация и электрификация сел. хоз-ва. 1997. - № 6.- С. 4-8.

81. Стребков Д.С. О развитии солнечной энергетики в России / Д.С. Стребков // Теплоэнергетика. 1994 - №2.

82. Стребков Д.С. О развитии фотоэлектрической энергетики в России. /Д.С. Стребков, H.JI. Кошкин // Теплоэнергетика, 1996.- №5.

83. Стребков Д.С. Перспективы развития солнечной энергетики / Д.С. Стребков // Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России. М.: ВИМ, 1998.

84. Стребков Д.С. Перспективы развития солнечной энергетики // Российский химический журнал. Т. XII. - 1997 - №6.

85. Стребков Д.С. Использование энергии Солнца / Д.С. Стребков, А.Т. Бе-ленов, В.П. Муругов // Новое в механизации животноводства. М.: Нива России, 1992.-48 с.

86. Стребков Д.С. О развитии фотоэлектрической энергетики в России /Д.С. Стребков, H.JI. Кошкин // Теплоэнергетика, 1996. №5.

87. Тарнижевский Б.В. Технические и экономические аспекты использования солнечной энергии в России // Изв. РАН. Сер. Энергетика, 1997. - №2.

88. Твайделл Дж. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ.

89. Дж. Твайделл, А. Уэйр. -М: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.

90. Тлеулов А.Х. Методы оценки характеристик ветроэнергетических и гелиоустановок сельскохозяйственных объектов: Автореф. дис. . д-ра.

91. Умаров Г.Я. Солнечная энергетика / Г.Я. Умаров, А.А. Ершов // Новое в жизни, науке, технике. Сер. наука о земле. - М.: Знание, 1974. - №1. -64 с.

92. Фомичев В.Т. Определение угла наклона гелионагревателей / В.Т. Фомичев, И.Р. Шиян. Техника в сельском хозяйстве, 1988. - №1. - С. 7- 9.

93. Фурудоно К. Расчет мощности солнечных батарей / К. Фурудоно; Пер. с японского // Коро хесики гидзюцу ехо. 1984. - Т. 23. - С. 76 - 83.

94. Халюткин В.А. Конусный концентратор солнечной энергии для автономного теплоснабжения фермерских хозяйств / В.А. Халюткин,

95. B.М. Шарапов, В.В. Нефедов // Высокие технологии энергосбережения: Труды междунар. шк. конф. - Воронеж, 2005. - С. 140 - 142.

96. Халюткин В.А. Определение мощности конусного концентратора солнечной энергии / В.А. Халютин, В.В. Нефедов // Методы и технические средства повышения эффективности применения электроэнергии в сельском хозяйстве.

97. Чопра К. Тонкопленочные солнечные элементы / К.Чопра , С. Дас . -М.: Мир, 1986. -440 с.

98. Шпильрайн Э.Э. VII Международный симпозиум по солнечным тепловым конденсирующим технологиям / Э.Э. Шпильрайн // Теплоэнергетика. 1995.-№11.

99. Шпильрайн Э.Э. К вопросу об экономике использования нетрадиционных источников энергии /Э.Э. Шпильрайн //Теплоэнергетика, 1989 №4.

100. Этокабека Арсен Жорж. Повышение уровня энергообеспеченности потребителей сельской местности с использованием источников возобновляющейся энергии (для условий республики Конго): Автореф. к.т.н. -С-П, Пушкин, 1999.

101. J.G. McVtigh. Sum Power: An Introduction to the Applications of Solar Energy. Pergamon Press: Oxford-New York-Toronto. 1981. - 212.

102. Lamorte M., Abbot D. A. AlGaAs/GaAs cascade solar cell computer modeling under high solar concentration // Solar Cells. 1983 - Vol. 9 - №3 - P. 311 -326.

103. Power Systems. Modelling and Control Application // Selected Papers from the SFAC Symp., Brussels, Belgium, 5-8 Sept., IFAC Proceeding Series, 1999. №9 - P. 25-33.1. Утйвяшаюерждшоff^/А.И.Букач1. ШБукач и К"2007г1. АКТ

104. Внедрения научной разработки "Модуль солнечной электростанции для пасеки", выполненной в Федеральном государственном образовательном учреждении высшегопрофессионального образования Азово-Черноморской государственной агроинженергной академии

105. В результате испытаний с 09.08.2006 по 16.09.2006 было установлено следующее.

106. Работа модуля солнечной электростанции обеспечила зарядку аккумулятора к 12.09.2006 году (за период 34 дня) до емкости 55 А.ч.

107. За этот же период солнечная электростанция обеспечила работу радиоприемника.

108. В ночное время суток работа осветительных приборов и телевизора обеспечивалась за счет заряжаемого аккумулятора.

109. Заряженный аккумулятор обеспечил работу привода медогонки в течение 14 часов, напряжение на приводе к концу работы уменьшилось до 9,8В.

110. На основании, полученных результатов сделано заключение о работоспособности модуля солнечной электростанции. Принято решение о приобретении еще 4 модулей солнечной электростанции для полного укомплектования пасеки на 132 улья.1. От ФГОУ ВПО АЧГАА

111. От СГГГ "Букач и К" Зам. главы1. А.А.Заикап

112. Профессор кафедры энергетики, к.т.н.1. С.М.Воронин1. Аспирант кафедры ЭЭО и ЭМ1. A.A.Tapaii1. НАГРАЖДАЕТСЯ

113. Таран Андрей Александровичаспирант кафедры ЭЭО и ЭМпо итогам работы научно-практической конференции 2007 года.1. Ректор

114. ФГОУ ВПО АЧГАА член-корреспондент1. М.А. Таранов1. НАГРАЖДАЕТ

115. Аспиранта кафедры «ЭМ и ЭЗО» | Азово-Черноморской гос. агроинженсрной академии1.занявшего Ш место в межвузовской областной конференции Щг. имени академика В.И. Вернадского1. УЭКОЛОГИЯбезопасность-жизнь»6 июня 2005 г.1. Председатель Со;1. А.А. Рыжкин

116. Диссертация Таран Андрея Александровича защищена на заседании диссертационного совета Д 220.001.01 в Азово-Черноморской государственной агроинженерной академии 30 мая 2007 года (решение № 95).

117. Ученый секретарь диссертационного совета Д. 220.001.01, д.т.н. профессор1. Л *