СОЛНЕЧНАЯ PV/T ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ

1. СОЛНЕЧНАЯ PV/T ЭЛЕКТРОСТАНЦИЯ Нестеренков А.Г., Абдуллаев К.А. АО «КазНИИ Энергетики им. академика Ш.Ч.Чокина» Республика Казахстан

2. Прямая и рассеянная солнечная инсоляция по месяцам и температура воздуха в г. Алматы. Средняя за год пиковая мощность равна ≈ 1300Вт/м2 , а доля солнечных установок в Казахстане, производящих электроэнергию ≈ 0,1%. Основные потребители электроэнергии, %: промышленность - 68, домашние хозяйства - 8, сектор услуг-7,транспорт – 5, сельское хозяйство – 12. Низкое потребление электроэнергии связано с удалением объектов от электросетей. Сравнение стоимостных затрат сельского жителя на дизельную и солнечную электростанции при установленной мощности 6 кВт и расходе электроэнергии 300кВт∙час/месяц

3. Оптическая схема солнечной электростанции с одним фотомодулем Инженерный метод расчета нагрева фотоэлементов и теплоносителя в фотомодулях солнечных PV/T электростанций β∙Е∙Sф = С0∙[ε∙(Т/100)4 – ε0∙(Т0/100)4∙S0/S]∙S +α∙(Т - ТВ)∙S + 0,15∙(β∙Е)∙Sф + G∙Cp∙(T2 – T1) где β – поглощательная способность поверхности фотоэлементов; Е – плотность падающего потока солнечного излучения, Вт/м2; Sф, S, S0 - суммарная поверхность фотоэлементов, поверхность приемника и окружающих тел, м2; С0 = 5,67 Вт/м2∙К4 ; ε и ε0 – излучательная способность поверхности приемника и окружающих тел; Т, Т0 и ТВ – температура поверхности фотоэлементов, окружающих его тел и воздуха, К; α – коэффициент теплоотдачи на поверхности охлаждающего канала, (для малых скоростей воздуха α ≈ 11-15 Вт/м2 ∙К); Т2 иТ1 – температура теплоносителя на выходе и входе канала охлаждения приемника, К; G – расход теплоносителя в канале охлаждения, кг/с; Cp –теплоемкость теплоносителя, Дж/кг∙К.

4. Лабораторный стенд для испытаний фотомодулей с охлаждаемыми фотоэлементами 0,125х0,125 м, 12 шт. в канале. Мощность нагревателя 0,1-3кВт Двухконтурная и одноконтурная схема теплообменников

5. Результат расчета охлаждения поверхности фотоэлементов и нагрева теплоносителя в первом циркуляционном контуре Sф для 24 фотоэлементов ≈ 0,374 м2, Е ≈ 1000 Вт/м2, КПД фотоэлементов 0,15, коэффициент отражения зеркал ≈ 0,9, поглощательная способность фотоэлементов ≈ 0,9 При допустимой температуре поверхности фотоэлементов ≈ 330 К один фотомодуль из 24 фотоэлементов выдает электрическую мощность Еэ ≈ 0,4 кВт, тепловую пиковую мощность ЕТ ≈ 2 кВт с температурой горячей воды на выходе ≈ 315 К и расходом ≈ 1 л/мин.

6. Солнечная PV/Nэлектростанция с несколькими фотомодулями для получения электричества и горячей воды Инновационный патент РК от 30.12.2010 Снимаемая с фотоэлементов тепловая мощность ≈ 6 кВт. Расход теплоносителя через три канала фотомодулей ≈ 3 л/мин. Расход горячей воды через теплообменник при температуре 600С ≈ 350л/сутки. Пиковая электрическая мощность солнечной электростанции ≈ 1, 6 кВт. Стоимость электростанции в три раза дешевле аналогичных той же мощности.

7. Уравнение баланса энергии при передаче тепла в теплообменнике СР ∙ G1∙(373 – ТК) + СР ∙ G2∙(315 – ТК) = СР ∙ GТ∙( ТК – ТН) где ТН и ТК – начальная и конечная температура, до которой нагревается техническая вода в теплообменнике, К; G1, G2, GТ – соответственно расход теплоносителя через охлаждаемые фотоэлементы, коллектора и теплообменник. Для географической широты г. Алматы при среднегодовой пиковой инсоляции 1300 Вт /м2 потребитель получает электрическую энергию W = 4,55 кВт∙час и дополнительно, горячую воду с температурой 600С и расходом 355 литров.

8. PV WIND HYBRID SYSTEM Hybrid system Load Converter & Controller Inverter Battery Bank 30kW Wind (10kW * 3) Power Control System Monitoring Office Pump 80kW Photovoltaic (10kW No Battery) Diesel Grid (Option)