Солнечные энергетические установки с системой слежения за солнцем для энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей

• Автор: Ярмухаметов, Урал Рашитович
• Шифр специальности: 05.20.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 178 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1 СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА И СПОСОБЫ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
1.1 Особенности энергопотребления сельского хозяйства России и Республики Башкортостан
1.2 Характеристика солнечного излучения на примере климатических условий Республики Башкортостан

1.3 Основные направления использования солнечной энергии

1.4 Способы повышения эффективности солнечных энергетических установок

1.5 Обоснование использования в СЭУ системы слежения за Солнцем

1.6 Классификация и обзор солнечных энергетических установок со слежением за Солнцем

Выводы и постановка задач исследования

ГЛАВА 2 РАЗРАБОТКА СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК С СИСТЕМОЙ СЛЕЖЕНИЯ ЗА СОЛНЦЕМ
2.1 Расчет потока солнечной энергии на наклонную поверхность
2.2 Разработка конструкций СЭУ с системой слежения за Солнцем
2.2.1 Обоснование углов установки командных фотоэлементов датчика рассогласования относительно плоскости СЭУ
2.2.2 Разработка СЭУ с полным ориентированием на Солнце
2.2.3 Разработка СЭУ с системами слежения за Солнцем по азимуту
Выводы
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕЖИМА РАБОТЫ СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК
3.1 Цель моделирования
3.2 Математическая модель для исследования режима работы солнечной нагревательной установки
3.3 Математическая модель для исследования режима работы солнечного фотоэлектрического модуля
3.4 Определение параметров окружающей среды
3.4.1 Определение интенсивности солнечной радиации
3.4.2 Определение температуры окружающего воздуха
3.5 Программная реализация моделей СЭУ
3.6 Исходные данные, использованные при моделировании
3.6.1 Технические параметры солнечных нагревательных установок
.2 Технические параметры солнечного фотоэлектрического модуля
3.7 Результаты моделирования работы СЭУ
3.7.1 Результаты моделирования углов падения солнечных
лучей на наклонную поверхность СЭУ
3.7.2 Результаты моделирования работы солнечной нагревательной установки
3.7.3 Результаты моделирования работы солнечной фотоэлектрической установки
Выводы
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ СОЛНЕЧНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК И ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ
4.1 Программа экспериментальных исследований
4.2 Описание экспериментальных физических моделей
4.2.1 Конструктивное исполнение солнечной нагревательной установки
4.2.2 Конструктивное исполнение солнечной фотоэлектрической установки с системой слежения за Солнцем
4.3 Методика экспериментальных исследований
4.3.1 Общие сведения
4.3.2 Определение угла падения солнечных лучей на наклонную поверхность СЭУ
4.3.3 Измерение температуры теплоносителя солнечной нагревательной установки
4.3.4 Определение выходной мощности солнечной фотоэлектрической установки
4.4 Математическая обработка результатов эксперимента
4.5 Сравнение результатов теоретических и экспериментальных исследований
4.6 Оценка экономической эффективности использования СЭУ для энергоснабжения с.х. потребителей
4.6.1 Расчет солнечной нагревательной установки
4.6.2 Расчет солнечной фотоэлектрической установки
Выводы
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Из сказанного выше следует, что если сейчас не предпринимать никаких мер, в будущем сельское хозяйство Республики Башкортостан может столкнуться с острым дефицитом тепловой и электрической энергии. Как показывает мировой и отечественный опыт, частично проблему энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей можно решить путем использования солнечной энергии. Анализ актинометрических данных показал, что по довольно обширным территориям России фактические данные о поступающем солнечном излучении отсутствуют. Республика Башкортостан расположена в местности с географическими координатами северной широты, восточной долготы. В п. Кушнаренково, расположенном на с. Считается, что данные наблюдений подобных станций можно использовать в радиусе не более 0 км, если рельеф местности остается неизменным . Некоторые характеристики солнечной радиации по данным метеостанции представлены в таблице 1. Таблица 1. Месячные суммы солнечной радиации Я, кВтчм,. Я, кВтчм2, продолжительности солнечного сияния 5, ч по данным метеостанции п. Я . Я7 3. Я Яв. Ь
1. Данные продолжительности солнечного сияния имеются для 4 районов республики , поэтому в таблице 1. Таблица 1. Янаул г. Нефтекамск, с. Краснохолмский, г. Белорецк с. Миндяк, с. Тирлянский, с. Инзср . Стерлитамак г. Салават, г. Ишимбай, с. Зирган . Акъяр г. Сибай, г. Баймак, с. Юлдыбаево . Анализ распределения солнечной энергии в течение года таблица 1. Так, по данным метеостанции п. Кушнаренково, около солнечной энергии приходится на мартсентябрь и только на октябрьфевраль. Кроме того, значительная облачность, характерная для республики, снижает поступление солнечной радиации примерно на . Наибольшее распространение получили первые два направления, поэтому остановимся только на них. Солнечная тепловая энергетика. В настоящее время площадь
установленных в мире солнечных коллекторов СК превысила ,3 млн. По темпам роста рынка солнечных нагревательных установок СНУ лидирует Европа в год, по количеству СНУ на одного жителя на
первом месте Кипр 0,8 м чел. Израиль 0,6 м чел. США 0,4 м2чел. В США более частных и общественных плавательных бассейнов, а также 1 млн. Годовой
выпуск СК составляет 1,6 млн. В Израиле горячее водоснабжение всех жилых домов обеспечивается с помощью СНУ. Их использование позволяет экономить более 5 производимой в стране электроэнергии . В Германии более 0 тысяч домовладельцев имеют установки для горячего водоснабжения и отопления. При этом домовладельцы удовлетворяют своей потребности в горячей воде 5. На Кипре около частных домов и больше гостиниц оборудованы СНУ. В условиях Швейцарии, для которой характерен годовой приход солнечной радиации 0 кВтчм , на одного человека в расчете на потребление горячей воды литров в сутки достаточно 0,5 м2 площади коллектора 9. Благодаря государственной поддержке и про1раммам но активному использованию солнечной энергии, широкое, применение находят СНУ в Австрии, Италии, Франции и многих других странах. Опыт эксплуатации СНУ в климатических условиях России показывает, что их наиболее целесообразно применять для горячего водоснабжения. Удельная теплопроизводительность при этом достаточно высока и составляет 0 0 кВтч на 1 м солнечного коллектора . В России общее количество эксплуатируемых СНУ не превышает
тыс. Из них большая часть 7 тыс. Краснодарском крае в основном для горячего водоснабжения . В республике Бурятия работают СНУ общей площадью м2. Они используются для горячего водоснабжения и отопления торговогостиничных комплексов, детских садов, учреждений здравоохранения, а также в качестве приставок к котельным . В работе представлен анализ состояния разработки и производства СК в России и странах СНГ и основные характеристики коллекторов, выпускавшихся в году основными производителями России, Украины и Армении. Бели в советское время ежегодно производилось до тыс. Ежегодное увеличение стоимости топлива в России на в ближайшие три года приведет к удвоению его стоимости и к существенному сокращению сроков окупаемости СНУ. СНУ. Только в Краснодарском крае он оценивается в 2, млн. России млн.