Екологічний проект: «Застосування сонячної енергії в сільському господарстві. Освітлення ферми за допомогою джерела альтернативної енергії»

Міністерство освіти і науки України

Департамент  освіти і науки Дніпропетровської обласної державної адміністрації

Ордена «Знак Пошани» вище професійне училище №75

 

 

ЕКОЛОГІЧНИЙ ПРОЕКТ

 

«Застосування сонячної енергії

в сільському господарстві.

Освітлення ферми за допомогою джерела

альтернативної енергії»

 

 

 

                                                                       Роботу виконав:                                                                Михайліченко Артем                                                                      учень ІІ курсу, група ТЕ-17-3,                                                                     

 

 Керівники проекту:

Ніна Василівна Цикало,

викладач екології,                                                      Микола Степанович Решетюк,

викладач електротехнічних дисциплін

 

 

 

 

 

2018 рік

 

 

ЗМІСТ

 

ВСТУП 1. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ ………………..…………………………… 1.1 З історії використання сонячної енергії ………………………...…. 1.2 Потенціал сонячної енергії для задоволення глобальних потреб людства      ………………………………..……………….……..  2.  СОНЯЧНІ БАТАРЕЇ  ……..………………………………….…..…..  2.1 Принцип роботи сонячних батарей ………………………….…..…   2.2 Переваги та недоліки сонячних батарей ………………………..…. 3.  ЗАСТОСУВАННЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ В СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ  ……………………………………………….…..….. 3.1 Сонячний потенціал України ……………………………….….…... 4.   ОПИС ПРОЕКТУ «Освітлення ферми за допомогою джерела альтернативної енергії»... 4.1 Розрахунки електроустановки…………………………….….…... 4.2 Робота схеми установки…………………………………………….   ВИСНОВКИ ДОДАТКИ  СПИСОК ДЖЕРЕЛ ІНФОРМАЦІЇ

3 4 4   5 7 7 9   11 12   15 15 18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВСТУП

Питання екології і скорочення споживання енергоносіїв є дуже актуальною

проблемою для багатьох країн світу, в тому числі і для України.

Хоча електроенергія є дуже дорогим ресурсом, але відмовитися від його використання ми все ще не можемо. У той же час надійне і доступне альтернативне джерело енергії знаходиться просто у нас над головою — це сонце! Його енергія безкоштовна і невичерпна, треба тільки навчитися нею розумно розпоряджатися.

Ми живемо в епоху, коли майже всі технологічні пристрої потребують постійної підзарядки. Із цієї причини рахунки за електроенергію будуть продовжувати підвищуватися доти, поки ми продовжуємо залежати від технічних пристроїв.

Енергія сонця може допомогти нам розірвати це замкнене коло споживання.

Уже  у недалекому майбутньому буде досить важко задовольняти потреби людства за рахунок невідновлювальних джерел енергії, тому людство все більше звертає увагу на альтернативну енергетику, одним з найперспективніших напрямків якої є сонячна енергетика, тому цей екологічний проект присвячується саме цій темі.

Ця робота аналізує способи видобутку альтернативного джерела електроенергії, яке стає все більш актуальниму сільськогосподарському виробництві.

Мета роботи - ознайомитися з перспективною технологією виробництва енергії, зясувати їх переваги і недоліки; зясувати роль і місце сонячної енергетики сьогодення та перспективи її розвитку в Україні; ознайомитися з будовою та принципом дії сонячних елементів; розглянути їх можливе застосування у сільському господарстві.

Матеріали і методи дослідження.

Шляхом обробки різних джерел (наукова література та інтернет-статті) ми прослідкували історію розвитку сонячних елементів, розглянули переваги і недоліки використання сонячних батарей.

 

Розділ І. ЗАГАЛЬНІ ВІДОМОСТІ

У зв'язку з загостренням енергетичних проблем та необхідністюенергозбереження, в останні роки все більше уваги в світі приділяєтьсявикористанню відновлюваної енергії.

Серед лідерів є використання сонячноїенергії. Сонячну енергію використовують для отримання гарячої води, теплата електроенергії.

Сонячні установки екологічно чисті, за їх допомогою можнаотримувати енергію, що не шкодить навколишньому середовищу В останні роки, у будівництві, всебільше уваги приділяється енергозберігаючим технологіям. Все більш широкевикористання знаходять комбіновані системи (з використанням сонячнихустановок) для гарячого водопостачання, в системах опалення.

 Сонце віддає Землі таку кількість енергії на протязі двохтижнів, яку споживають всі мешканці нашої планети протягом року.

1.1 З історії використання сонячної енергії

Ще до нашої ери люди почали замислюватися про можливість застосування сонячної енергії. Згідно легенді, великий грецький вчений Архімед спалив ворожий флот, що оточив його рідне місто Сіракузи, за допомогою системи дзеркал. Напевно відомо, що близько 3000 років тому султанський палац в Туреччині опалювався водою, нагрітою сонячною енергією. Стародавні жителі Африки, Азії і Середземноморя одержували куховарську сіль, випаровувавши морську воду. Справжній "сонячний бум" почався в XVIII сторіччі, коли наука, звільнена від пут релігійних марновірств, пішла вперед семимильними кроками. Перші сонячні нагрівачі зявилися у Франції. Природодослідник Ж. Бюффон створив велике увігнуте дзеркало, яке фокусувало в одній крапці відображене сонячне проміння. Це дзеркало було здатне в ясний день швидко запалити сухе дерево на відстані 68 метрів. Незабаром після цього шведський вчений Н. Соссюр побудував перший водонагрівач. Це був всього лише деревяний ящик з скляною кришкою, проте вода, налита в нехитре пристосування, нагрівалася сонцем до 88С. В 1774 році великий французький вчений А. Лавуазье вперше застосував лінзи для концентрації теплової енергії сонця. Незабаром в Англії відшліфували велике двоопукле скло, що розплавляло чавун за три секунди і граніт - за хвилину.

Перші сонячні батареї, здатні перетворювати сонячну енергію в механічну, були побудовані знову-таки у Франції. В кінці XIX століття на Всесвітній виставці в Парижі винахідник О.Мушо демонстрував інсолятор - апарат, який за допомогою дзеркала фокусував проміння на паровому казані. Казан приводив в дію друкарську машину, що друкувала по 500 відтиснень газети в годину. Через декілька років в США побудували подібний апарат потужністю в 15 кінських сил.

1.2Потенціал сонячної енергії для задоволення глобальних потреб людства

Сонячна енергія є повністю безкоштовним джерелом енергії, при чому наявна вона у надлишку. Хоча Сонце знаходиться в 90 мільйоні миль від Землі, лише за 10 хвилин сонячне світло потрапляє на Землю. Сонячна енергія, яка складається з променистого тепла і світла від Сонця використовується в багатьох сучасних технологіях, таких як фотоелектрика, система сонячного нагріву, штучного фотосинтезу, сонячної архітектури і сонячної теплової електроенергії. Кругообіг води є важливим результатом Сонячного впливу. Земля, океани і атмосфера поглинають сонячну радіацію і їх температура підвищується. Тепле повітря піднімається від океанів, що викликає конвекцію. Коли це повітря піднімається на велику висоту, утворюються хмари. Із хмар випадають дощі, які приносять воду назад до земної поверхні, таким чином завершується цикл води.

Сонячна енергія має також інше застосування. За допомогою фотосинтезу сонячна енергія перетворюється зеленими рослинами в енергію хімічних зв’язків, яка створює біомасу. 

Сонячна енергія також використовується для нагріву води. У деяких країнах від 60 до 70% води, використовуваної на внутрішньому ринку з температурою до 60 градусів Цельсія, отримується шляхом сонячного нагріву.

Сонячна енергія також може бути використана для приготування питної, солонуватої або солоної води. Без використання електрики або хімічних речовин, стічні води можна фільтрувати.

Створення солі з морської води також є одним з найстаріших видів використання сонячної енергії. Найбільша сонячна електростанція в світі знаходиться в пустелі Мохаве в Каліфорнії, що охоплює 1000 акрів.Сонячні панелі практично не потребують обслуговування. Після того, як вони будуть встановлені, немає повторюваних витрат. Сонячна енергія може значно зменшити рахунки за електрику. Крім того, є багато податкових пільг і знижок, програм, які призначені для стимулювання використання сонячної енергії, таких як «Зелений тариф». Спираючись на резерв батареї, сонячна енергія може повністю забезпечити вас електроенергією 24 годин на добу 7 днів на тиждень, навіть в похмурі дні і в нічний час.

Великі початкові інвестиції є однією з головних причин, чому сонячна енергія на даний час не використовується багатьма людьми по всьому світу.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розділ 2. СОНЯЧНІ БАТАРЕЇ

Сонячна батарея (сонячна панель) – це напівпровідниковий фотоелектричний  елемент,що працює за принципом перетворення світлової енергії сонячного випромінювання безпосередньо в електричну енергію.

Як відомо, запаси нафти і газу стрімко виснажуються.За приблизними оцінками, їх вистачить ще на 60 років. А до моменту, коли згасне сонце, за приблизними розрахунками ще близько 5 мільярдів років. Не важко здогадатися, що у сонячних батарей велике майбутнє.

У багатьох південних країнах, переважає дефіцит вуглеводнів, але зате практично круглий рік світить сонце, тому використання сонячних батарей в цих регіонах розвивається більш стрімко. Все частіше можна побачити сонячну батарею у сусіда на дачі, або на ліхтарі. Це пов’язано з невисокою ціною малих батарей, а батарею досить розташувати на сонці і під’єднати до акумулятора. А якщо використовувати багато батарей, можна не тільки заряджати мобільний телефон або ноутбук, але ще і дивитися телевізор, користуватися освітленням та іншими не дуже потужними споживачами. Природно, що для цього знадобляться більш дорогі батареї, різні перетворювачі і стабілізатори.

2.1 Принцип роботи та устрій сонячних батарей

Сонячна батарея (панель) є фотоелектричним генератором, принцип роботи якого заснований на фізичних властивостях напівпровідників. Термін служби сонячної батареї в основному досягає 25 років.

Принцип роботи сонячної батареї заснований на фотоелектричному ефекті. Промені сонця, потрапляючи на батарею, віддають частину своєї енергії електронам, тим самим приводячи їх в рух. Електрони рухаються, тобто утворюється електричний струм.

Сонячні батареї виробляють постійний струм, за допомогою якого вони заряджають акумулятори. Акумулятори в свою чергу, можуть відразу живити будь-який приймач, наприклад лампочку або зарядний пристрій, або приєднуватися до інвертора напруги для перетворення в змінний струм і подальшого використання в електромережі.(Додаток 1)

Зазвичай матеріалом, який виступає в ролі фотоелектричного перетворювача, є кристалічний кремній, але це можуть бути і матеріали на основі інших хімічних елементів.

Будова сонячної батареї.

Під час виготовлення сонячної батареї з кремнію нарізають тонкі аркуші невеликої площі. Такий лист називається модулем. Потім цей модуль об’єднують в ланцюжок з 9 таких же модулів, а потім обєднують вже 4 ланцюжки з 9 модулів. Не складно порахувати, що кількість модулів в одній батареї -36. Всі ці модулі з’єднані послідовно і кожен з них виробляє електроенергію. При цьому доріжки, які з’єднують модулі, можуть бути зі срібла або міді.

Потім всі 36 модулів закриваються склом і плівкою і упаковуються в спеціальну рамку. Конструкція необов’язково повинна складатися з 36 модулів і саме в такому порядку, але така конструкція розгляддається як найбільш поширена.(Додаток 2  )

Одним з недоліків такої конструкції є те, що при зетемненні деякої ділянки сонячної батареї, частина модулів працює з навантаженням, адже вони з’єднані послідовно. Щоб уникнути цього на кожен модуль встановлюють спеціальні пристрої, які в разі необхідності відключають затінені модулі із загального ланцюга, щоб не створювати навантаження на інші.

У деяких видах сонячних батарей використовують спеціальні концентратори, які представляють собою лінзи, які сфокусовані на невеликі ділянки батареї. Таким чином, домагаються зменшення розміірів сонячної батареї і деякого збільшення ККД.

Ефективність сонячних батарей.

Як правило, основні втрати повязані з тим, що сонячні батарреї використовують не всі діапазони частот сонячного світла. Тому велика частина енергії просто не використовується. Крім того, ефективність батарей залежить від опору навантаження, тому іноді використовують спеціальний контролер для їх управління.До того ж зі збільшенням температури батареї, кількість виробленої енергії падає. Вихідна потужність однієї середньої батареї коливається від 100 до 320 Вт. ККД батарей невисокий, зазвичай він досяггає 20-30%. Але уже створені сонячні батареї з ККД -44%.

Так що, майбутнє за альтернативною енергетикою, і сонячні батареї як і вітрові генератори є основними напрямками розвитку.

 

2.2 Переваги та недоліки у використанні сонячних батарей

До переваг використання сонячних батарей можна віднести те, що вони повністю безкоштовні, загальнодоступні і невичерпні, економічні, так як витрата коштів здійснюється переважно на придбання обладнання для установок. Їх використання гарантує відсутність стрибків напруги відсутність проміжних фаз перетворення енергії, а також стабільність в електропостачанні. Сонячні батареї прості у використанні і обслуговуванні, автономні, довговічні, мають  високу надійність та повну безпеку у використанні.

Перевагами можна вважати також:

1.                   Економію органічних видів палива (мазуту, нафти, газу).
2.                   Скорочення викидів двоокису вуглецю.
3.                   Догляд за сонячними батареями не вимагає від персоналу особливо великих знань і мінімального обслуговування.
4.                   Теоретично, повна безпека для навколишнього середовища (екологічно чисте джерело енергії) і людини (технічна безпека відповідає всім світовим стандартам).

Розповсюдження сонячних установок серед населення і промисловості позитивно впливає на енергетичну безпеку Україну.

Використання сонячної енергії за допомогою таких установок з кожним роком набирає популярності. Сонячні батареї дають можливість заощадити не малі гроші на опаленні та гарячому водопостачанні, до того ж вони є екологічно чистими і не завдають шкоди здоров’ю людини.

Недоліками сонячних батарей є: залежність потужності від місцевих умов, часу доби і року, відносна дорожнеча, невеликий коефіцієнт корисної дії і чутливість до механічних пошкоджень.

Розрахунки показують: щоб одержати великі кількості енергії, сонячні батареї повинні займати величезну площу - тисячі квадратних кілометрів.

Сьогодні виготовити таку величезну кількість сонячних елементів практично неможливо.

Вживані в сучасних фотоелементах надчисті матеріали - надзвичайно дорогі. Щоб їх виготовити, потрібне складне устаткування, вживання особливих технологічних процесів. Економічні і технологічні міркування поки не дозволяють розраховувати на отримання таким шляхом значних кількостей електричної енергії.

Останнім часом вчені у сфері конструювання матеріалів для напівпровідникових фотоелементів - провели ряд робіт, що дозволили наблизити час створення сонячних електростанцій. Коефіцієнт корисної дії сонячних батарей з нових структур напівпровідникових матеріалів досягає вже 44%, а теоретично він може скласти і 90%!

Вживання таких фотоелементів дозволить в десятки разів скоротити площі панелей майбутніх сонячних електростанцій. Їх можна скоротити ще в сотні разів, якщо сонячний потік заздалегідь зібрати з великої площі, сконцентрувати і тільки потім подати на сонячну батарею. Отже в XXI столітті сонячні електростанції з фотоелементами можуть стати звичним джерелом енергії, в тих місцях, де інших джерел енергії немає.

 

 

 

 

 

 

 

 

 Розділ 3. ЗАСТОСУВАННЯ СОНЯЧНОЇ ЕНЕРГІЇ В СІЛЬСЬКОМУ ГОСПОДАРСТВІ  

Застосування такої альтернативи, як сонячна енергія в сільському господарстві стає все більш простішим та доступнішим варіантом завдяки швидкому розвитку технологій та впровадження інновацій сонячної енергетики.

В аграрному секторі альтернативна енергетика стає вигідною сферою для інвестицій, а також надійним інструментом для оптимізації робочих процесів і освоєння нових видів діяльності.

Не дивлячись, що використання лише сонячної енергії може бути не зовсім достатнім для таких господарств все ж таки природні методи використання цієї енергії та встановлення сонячних панелей - це базові та ключові засоби, які можуть використовуватись багатьма власниками фермерських господарств.

Світовий досвід роботи сонячних систем енергозабезпечення домів, що вони економічно ефективні, надійні і є основою підвищення рівня продуктивності сільського господарства.

Технології застосування сонячної енергії для агропромислового комплексу вирішують широкий спектр завдань в сфері сільськогосподарської діяльності. Можуть бути впроваджені в будь-який її галузі. Наявність великих вільних територій і значній площі дахів і стін будинків і господарських будівель дозволить отримувати і накопичувати великі кількості безкоштовної електроенергії.

Монтаж фотоелектричних систем виконується для виробництва електроенергії, яку можна застосовувати для роботи насосів, електропастухів на випасах, медогонок на пасіці, електроножа та іншого обладнання, а також забезпечення електрикою житлових будинків.

Парники і теплиці, обладнані геліопанелямі, не тільки зберігають тепло і накопичують його, затримуючи всередині, але і забезпечують необхідний рослинам мікроклімат.Застосування пристроїв для опалення та провітрювання в зерно- і овочесховищах, на складах дозволяє обійтися без безперервного участі обслуговуючого персоналу в підтримці заданих параметрів середовища і зберегти урожай, будівлі і техніку найкращим чином.

Застосування сонячних електростанцій в сільському господарстві дозволить забезпечити більшу стійкість аграрного сектора. Причому це стосується і системи загалом, і кожного аграрія окремо, так як сільгосппідприємства, як і будь-які інші, працюють заради прибутку, і оптимізація тут важлива не тільки з виробничої, а й з економічної точки зору.

Отже, виходячи з цього можемо зробити висновки, що застосування сонячної енергії в сільському господарстві має безперечні переваги. А саме:

• Можливість автономії. Сонячна електростанція дає можливість забезпечувати електроенергією підприємства, віддалені від загальної мережі, а значить дозволяє аграріям працювати на будь-яких економічно привабливих ділянках.
• Прибуток за «зеленим тарифом». Оформивши необхідну документацію, кожен власник сільгосп підприємства може заробляти на продажу електроенергії в мережу і вкладати отримані кошти в розвиток своєї справи.
• Мінімальне техобслуговування. Аграрний бізнес - діяльність, яка вимагає постійної праці. На такому підприємстві, чи то невелика ферма, чи великі господарства, завжди багато роботи, і додаткові клопоти тут ні до чого. Сонячні електростанції вимагають мінімальної уваги, а обслуговуючий персонал може складатися всього з декількох людей.
• Гнучкість. Завжди є можливість регулювати роботу станції: використовувати її для продажу електроенергії, постачання власного підприємства, або ж і того, й іншого разом.

3.1 Сонячний потенціал України 

За рівнем інтенсивності сонячної радіації (випромінювання) на території України виділяють чотири зони. Більше половини території України знаходяться у другій та в третій зоні.

Четверта зона найменше придатна для використання сонячної енергії. Всіпівденні області країни знаходяться у першій та другій зонах. Саме в першійзоні надходження сонячного проміння є найбільшим і складає1350 кВт*год/кмна рік, а найменша - в четвертій 1000 кВт*год/км . Для другої зони ця велична складає1250 кВт*год/км та для третьої 1150 кВт*год/км2 на рікТериторіяУкраїни відноситься до зон з середньою інтенсивністю сонячної радіації.(Додаток 3 )

Густина сонячної радіації залежить від часу доби та пори року, а також відхарактеристик земної поверхні, широти місцевості та прозорості атмосфери. Зцієї причини, для різних регіонів України, величина річного потрапляннясонячної радіації на1 м з поверхні землі суттєво змінюється та має статичнийхарактер розподілу. У напрямку з Півночі на Південь основною тенденцією єзбільшення густини сонячної радіації та кількості сонячних днів, з відповіднимзбільшенням річного значення сонячної радіації, що потрапляє на1 м поверхніЗемлі.

Сучасні підходи до сільського господарства й енергетики – дві найважливіші складові успішного розвитку України. І в сільськогосподарському виробництві, і в застосуванні відновлюваних джерел енергії та енергоефективних засобів господарювання ми маємо величезний потенціал. Україна входить до п'ятірки країн (разом зі США, Японією, Німеччиною та Китаєм) з найбільш потужнім науковим, технічним та технологічним потенціалом для розвитку сонячної енергетики.

Енергію сонця в агропромисловому комплексі України доцільно використовувати в технологічних процесах, які не потребують  високих температур. Це - виробництво молочних продуктів, соків, консервування овочів та фруктів, промивка технологічного обладнання тощо. Використання теплових сонячних колекторів для забезпечення технологічною теплою водою є доцільним для підприємств на всій території України, а в південних регіонах таке обладнання може повністю забезпечити потреби виробництва протягом 10 місяців на рік. Економічно доцільним є використання сонячних сушарок на малих підприємствах сектору агропереробки. Електрична енергія, отримана від сонячних панелей, попри свою порівняно високу собівартість, може бути чи не єдиним джерелом живлення для віддалених від централізованих електромереж об’єктів. Але надійне та безперебійне електропостачання таких підприємств можна забезпечити лише за умови вірно підібраних комплексних рішень, - об’єднання сонячних, вітряних технологій з акумуляцією енергії, резервне живлення за допомогою традиційних генераторів та заходи з енергозбереження.

Потенціал такого джерела альтернативної енергії, як сонце, є в Україні дуже потужним. По рівню сонячного випромінювання наша держава випереджає майже всі розвинені країни Європи, за винятком Італії, Греції та Іспанії. Але поки що європейський досвід використання сонячної енергії для виробництва сільськогосподарської продукції вітчизняні аграрії використовують недостатньо. 

Тим не менш, перспективи забезпечення виробничих потреб українських сільгоспвиробників за рахунок енергії сонця є очевидними. Вже сьогодні можна розглядати наступні напрямки використання цього альтернативного джерела енергії в сільському господарстві: вирощування парникової продукції, освітлення, опалення тваринницьких ферм, нагрівання води в житлових будинках, фермах, майстернях, розведення риби, сушіння продукції плодово-овочевих та зернових культур.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. ОПИС ПРОЕКТУ

Тема: Освітлення ферми за допомогою джерела альтернативної енергії

Мета: розробити проект освітлення ферми з точки зору використання

сонячної енергії.

Об’єкт: корівник розмірами 70х21х3 м.

 

4.1 Розрахунки електроустановки

Розрахувати методом коефіцієнта використання світлового потоку освітлення корівника розмірами 70х21х3 м.

1. Вибираємо загальну рівномірну систему освітлення. Враховуючи умови навколишнього середовища, вибираємо світильник типу ЛСП 18.

2. Визначаємо розрахункову висоту підвісу світильника

м

3. Вибираємо значення найвигіднішої відносної відстані між світильниками

(для кривої Д

4. Визначаємо оптимальну відстань між світильниками:

м

Беремо L = 3,7 м

5. Приймаємо схему розміщення світильників по вершинах прямокутника.

6. Визначаємо кількість рядів світильників:

Беремо n_B = 6

7. Визначаємо відстань від крайніх світильників до стін:

_м

8. Розрахувати відстань між рядами

м

9. Розрахункова відстань між світильниками в ряду

м

10. Кількість світильників у ряду

Беремо n_a = 17.

11. Загальна кількість світильників

шт.

12. Визначаємо індекс приміщення

 Беремо коефіцієнти відбивання: стелі, p_cм = 50%; стін р_с = 30%; підлоги р_п = 10%

13. Беремо коефіцієнт використання світлового потоку

14. Приймаємо нормову освітленість Е_н = 75 лк

15. Беремо коефіцієнт запасу К = 1,3

16. Визначаємо розрахунковий світловий потік світильника:

лм,

де Z – коефіцієнт нерівномірності освітлення (для світильників з лампами розжарювання Z = 1,15, а для світильників з люмінесцентними лампами Z = 1,1)

Вибираємо лампу типу ЛБ 36: Р_Д = 36 Вт; Фл = 3050 лм.

Остаточно вибираємо світильник ЛСП18-40-001-УХЛ4.

17. Визначаємо фактичну освітленість:

лк

Визначаємо відхилення освітленості

Допустиме відхилення фактичної освітленості від нормованої повинно бути в межах (+20…-10%)

18. Визначаємо установлену потужність освітлювальної установки

Вт

19. Виходячи з умов експлуатації обираємо сонячні панелі Jinko Solar JKM260P, потужністю Рсб=260 Вт. (Додаток 4  )

Спосіб встановлення на даху ферми.

20. Для забезпечення електроенергією в світлу пору використовуючи панелі JKM260P, потужністюРсб=260 Вт,нам необхідно буде таких панелей:

Nд = Ру / Рсб

Nд = 3672Вт / 260Вт = 14,12шт

Тобто нам необхідно 15 таких панелей для забезпечення освітленням ферми у світлу пору доби.

21. Так як в нічний час для забезпечення освітлення необхідно 10% від нормованого, то відповідно потужність споживана у нічний час становить Pніч = 367 Вт.

22. Найдовший період затемнення панелей припадає на 22 грудня 2018 р.

07:29 - 15:47 схід і захід сонця – м. Дніпро, Дніпропетровска область.

Отже найдовша ніч триватиме близько Тніч=15,5 годин. Для забезпечення електроенергією на нічний час необхідно акумулювати потужність:

Рніч = Tніч*Pніч

Рніч = 15,5год * 367Вт = 5688,5 Вт

23. Використовуючи панелі Jinko Solar JKM260P, потужністюРсб=260 Вт, нам необхідно буде таких панелей:

Nн = Рніч / Рсб

Nн = 5688,5Вт / 260Вт = 21,88 шт

Тобто нам необхідно 22 такі панелі для забезпечення освітленням ферми у нічний час.

24. Загальна кількість необхідних панелей для освітлення ферми складає:

N =Nд +Nн

N = 15 + 22 = 37шт.

25. Невикористана електроенергія (коли тривалість ночі менша від максимальної) може продаватися енергетичним  компаніям чи використовуватися на потреби самої ферми.

Для накопичення електроенергії на нічний час вибираємо акумулятор для сонячних батарей по необхідній потужності накопичення електроенергії (Pніч = 367 Вт/год), 6FM40AGM з накопичуваною потужністю Р = 480 Вт/год.

 

4.2 Робота схеми установки

Установка призначена для генерації змінного електричного струму напругою 220В та регулюванням частоти струму.

Установка працює наступним чином – при попаданні світла на фотоелементи сонячної батареї вони генерують постійний струм напругою 12В, який подається на акумуляторні батареї,через вимикач S1,для їх заряджання та подальшого використання в необхідний час.

Для використання накопиченої електроенергії вмикаємо вимикач S2, при цьому електроенергія з акумуляторних батарей подається на генератор коливань, який перетворює постійний струм на змінний, напругою 12В. За допомогою підвищуючого трансформатора напруга збільшується з 12В до 220В. Цю напругу можна використовувати для освітлення ввімкнувши S3 (засвітиться лампа) та для інших потреб можна використати розетку XS. (Додаток  5  )

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ВИСНОВОК

Одним з найперспективніших напрямків енергозабезпечення на сьогодні є сонячна енергетика за рахунок того, що сонячне випромінювання надходить в достатній кількості на майже усю поверхню Землі.

Загальним недоліком традиційних електростанцій є згубний вплив на середовище. Альтернативне джерело енергії – сонячні батареї - можуть гарантувати певну екологічну безпеку.

Людина може використовувати сонячні батареї для забезпечення своїх потреб вже сьогодні.

Розробка проекту «Освітлення ферми за допомогою альтернативної енергії» з точки зору використання відновлювальних джерел енергії (зокрема сонячної) актуальна на сьогодні, і дійсно може значно скоротити витрати енергії на гаряче водопостачання, овітлення й опалення ферм.А також забезпечити економію електроенергії та незалежність від енергопостачальних компаній.

Використання енергії сонця в розрізі екологічності стоїть на другому місціпісля енергії вітру з альтернативних джерел енергії, тільки внаслідок значно більш вищої собівартості виробництва електричної енергії.

Але при створенні автономної системи електроживлення окремих об'єктів,часто, застосування сонячних батарей і сонячних модулів є доцільним з поглядупідвищеннянадійностісистемиенергозабезпечення.

Таким чином, використання енергії вітру і сонця дає можливість непорушуючи екологію (що дуже важливо) зробити упевнений крок дляотримання енергетичної незалежності.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТКИ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТОК 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принцип роботи сонячної батареї

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТОК 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Будова сонячної батареї

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТОК 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Карта розподілу інтенсивності сонячного випромінювання  на території України

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТОК  4

 

Характеристики сонячної панелі Jinko Solar JKM260P

Сонячні панелі Jinko Solar JKM260P, потужністю Р=260 Вт.

Конец формыВИСОКА ЕФЕКТИВНІСТЬ:
-Висока ефективність перетворення модуля (до 15,89%), за допомогою інноваційних технологій виробництва;
-Недостатнє освітлення - Навіть якщо слабке світло, сонячний модуль може виробляти максимальну вихідну потужність;
-Погодостійка панель - Сонячна панель сертифікована витримати вітрове навантаження (2400 Па), снігове навантаження (5400 Па);
-Стійкість до екстремальних умов навколишнього середовища. Високий опір аміаку сертифікована TUV NORD.
 ВИСОКА ЯКІСТЬ:
Фотоелемент з 4 шинами є новою технологією, яка підвищує продуктивність модулів, надає більш естетичний вигляд, роблячи їх ідеальними для установки на даху;
  ВИСОКА НАДІЙНІСТЬ
25-річна гарантія на вихідну потужність;
10-річна гарантія продукту;
Склад: текстуроване ударостійке скло, ЕВП (етіленвінілаацетат) плівка, сонячний елемент-полікристал, підкладка, корпус-анодирований алюміній.

 

  Характеристики сонячної панелі Jinko Solar JKM260P

№ п/п	Назва показника	Дані
1	Максимальна потужність, Pm (W)	260
2	Допустиме відхилення, %	± 3%
3	Номінальна напруга, Vm (V)	31.10
4	Напруга при розімкнутому контурі, Voc (V)	38.10
5	Номінальний струм, Im (A)	8.37
6	Струм короткого замикання, Isc (A)	8.98
7	Коефіцієнт втрати потужності в залежності від нагрівання фотомодуля, V/K	-0.34%/℃
8	Тип роз'єму	MC plug type IV
9	Робочі параметри навколишнього середовища для даного фотомодуля, °C	- 40 + 85
10	Габарити, мм	1650 мм * 992 мм *40 мм
11	Вага, кг	19

 

 

 

 

 

 

ДОДАТОК 5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Принципова електрична схема установки генерації та акумулювання  електроенергії з перетворювачем постійного струму на змінний, з напругою на виході 220В.

 

 

 

 

 

 

 

 

ДОДАТОК 6

 

 

Діюча модель сонячної електростанції з перетворювачем постійного струму на змінний з напругою  на виході 220 Вт.

 

 

 

 

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ І САЙТІВ

 

1.                   Бабієв Г.М., Дероган Д.В., Щокін А.Р.. Перспективи впровадження нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в Україні. «Електричний  Журнал»,- Запоріжжя: ВАТ "Гамма",1998 №1
2.                   Воловик П. М.. Фізика для університетів. – К.; Ірпінь: Перун, 2005
3.                   Камен Д.. Чистая энергетика // В мире науки — № 1, 2007
4.                   Корчемний М. та інши. Енергозбереження в агропромисловому комплексі. – Тернопіль: 2001 .
5.                   galspace.spb/index115.html - Сонячна енергія - майбутнє Землі
6.                   https://prel.prom.ua
7.                   dvfond/sun/index.shtml - Сонце - вічна енергія; Проблеми
8.                   galspace.spb/index115.html - Сонячна система - загальні питання
9.                   dvfond/sun/index.shtml - Використання енергії сонця
10.               dvfond/sun/index.shtml - Як працюють сонячні панелі
11.               powerinfo/sun-power.php - Історія відкриття сонячної енергії
12.               dnews/editorial/sun_energy/ - Сонячна енергія: подарунок з неба чи посереднє благо? Технології сонячної енергетики
13.               sunbattery.net/vid_batarey.php?page=sun_preimuwestva – Переваги використання сонячних колекторів
14.               wikipedia.org/wiki/- Сонячна батарея
15.               wikipedia.org/wiki/ -Фотоелемент; Фізичний принцип роботи фотоелемента