Задача 3 Использование энергии солнца для получения электрической энергии

Условия задачи Определить характеристики СМ типа PSM4-150 на кремниевых монокристаллических солнечных элементах и рассчитать его К.П.Д. в зависимости от мощности. Рассчитать выработку электроэнергии солнечной батареей, состоящей из m модулей на площадке, расположенной под углом β к горизонту в заданный период времени для условий Южного Урала. Определить процент валового потенциала солнечной радиации, используемого солнечным модулем на 1 м² этого модуля. Рассчитать долю электроэнергии, вырабатываемой за счет использования солнца с учетом данных задачи 1 о годовом потреблении электроэнергии. Сделать выводы о целесообразности использования СМ для получения электрической энергии в условиях Южного Урала. Данные для расчета взять из табл. П 3.1 и П 3.2 Приложения 3.

Методика расчета 1. К.П.Д. одного солнечного модуля определяется:, где Р – мощность, определяемая по ВАХ солнечного модуля (Рис. П 3.1. приложения 3). Для удобства расчетов СМ данные ВАХ рекомендуется внести в таблицу, отметив точки холостого хода и короткого замыкания. Результаты расчета основных энергетических характеристик СМ I, A U, B P, Вт η, %

Полезная мощность Р пол определяется: Вт, где R – уровень освещенности, Вт/м² (Приложение 3, рис.П.3.1); F СМ – площадь солнечного модуля, которая определяется по выражению:, м² где F СЭ – площадь одного солнечного элемента, м²; n – количество солнечных элементов в модуле; К зап – коэффициент заполнения солнечными элементами площади солнечного модуля. Значения F СЭ, n и К зап взять из табл. П.3.3. Приложения 3.

По данным таблицы построить зависимость η=f(P). Определить максимальное значение К.П.Д. при соответствующем значении мощности.

Выработка электрической энергии солнечным модулем в i-том месяце определяется:, кВтּч где Эвал – валовой удельный приход солнечной радиации на рассматриваемую площадку, кВт· ч/м² (табл.П. 3.2); m – количество модулей в солнечной батарее; η К – К.П.Д. кремниевого солнечного элемента (берется максимальное значение по ВАХ СМ); К t – коэффициент, учитывающий влияние температуры солнечного модуля на его К.П.Д.;, – соответственно потери мощности, определяемые последовательным соединением элементов и передачей энергии до потребителя.

Коэффициент, учитывающий влияние температуры солнечного модуля на его К.П.Д. определяется из выражения: Кt= 1-[α(Т-То)], где Т – температура окружающей среды для заданного месяца, ºК; Т 0 – стандартная температура солнечного элемента ºК; α – градиент изменения К.П.Д. СЭ от изменения температуры. Для кремниевых солнечных элементов он определяется: где η К – К.П.Д. солнечного элемента для расчетных условий (берется максимальное значение). Выработка электрической энергии рассчитывается для месяцев, указанных в задании.

3. Процент использования валового потенциала определяется отношением полученной выработки электрической энергии солнечным модулем на 1м² модуля к валовому удельному приходу солнечной радиации для каждого месяца. 4.С учетом данных задачи 1 по потреблению электрической энергии, доля энергии, получаемой за счет использования энергии солнца, составит: где Эс – суммарное производство электроэнергии солнечными модулями за рассматриваемый период, П –потребление электроэнергии с учетом энергосберегающих мероприятий (задача 1) за этот же период

Сделать вывод о целесообразности использования солнечных модулей для получения электрической энергии в условиях Южного Урала за рассматриваемый период