«Разработка системы управления тепловым солнечным концентратором прямого солнечного излучения в высоких широтах» Перевощиков Денис Владимирович Киров 2015
Проблемы гелиоэнергетики в Кировской области 1. Природные условия – низкие потоки солнечного излучения; 2. Вследствие высоких широт – сезонность солнечной энергетики; 3. Отсутствие интеллектуального управления солнечным коллектором: отсутствие селекции температурных режимов и селекции потребителей по целевой температуре.
Цель и задачи проекта Цель: Разработка и исследование системы управления температурой теплоносителя в тепловых солнечных концентраторах прямого солнечного излучения в высоких широтах. Задачи: исследование типовых сценариев солнечного излучения в высоких широтах; исследование типовых сценариев потребления сгенерированной тепловой энергии; Разработка алгоритма селекции потребителя тепла, его температурного профиля и полной изоляции от окружающей среды; разработка контроллера управления тепловым солнечным концентратором на базе arduino (разработанная система должна быть совместима с технологией "Умный дом").
Описание предлагаемого решения Интеллектуальная система управления солнечным коллектором представляет собой теплоизолированный контейнер с внешней индикацией, входными и выходными патрубками и кабелем питания. Система состоит из: контроллера управления, теплового коммутатора и источника бесперебойного питания. Тепловой коммутатор представляет собой набор управляемых тепловых запорных задвижек. Контроллер управления представляет собой плату управления, плату силовой коммутации и плату индикации. Источник бесперебойного питания интегрирован в систему управления и содержит плату стабилизации и батарею питания. Контейнер содержит отсек для аккумуляторной батареи и системы стабилизации энергии контроллера. Время автономной работы системы управления составляет 24 часа. Контейнер имеет wi-fi передатчик и разъем RG-45 для соединения с системами удаленного мониторинга и управления "Умный дом". Система должна работать в диапазоне температур градусов.
Описание предлагаемого решения Тип потребителя Целевая температура Устройство Горячая вода 50Накопительный бак Система отопления 70Батареи Теплый пол 30Радиаторы Выбор режима осуществляется на основании текущей температуры, требований потребителя и его целевой температуры. Потоки тепла перераспределяется в соответствии с программой, заданной режимом.
Научная новизна Существуют системы управления Atmosfera® СК868C9, SOKDoo SR728C1, Delta T Circulation Controller Недостатком данных систем является отсутствие адаптации системы под сценарии работы в высоких и средних широтах (Например, в Кировской области) и невозможность работы системы на разные сценарии потребления тепловой энергии в зависимости от количества производимого концентратором тепла Предлагаемая система отличается тем, что для коммутации нагрузки в систему включен управляемый тепловой коммутатор, позволяющий адаптивно соединять тепловую нагрузку в соответствии с возможностями солнечного концентратора. Текущая степень интеллектуальной защиты: ноу-хау, планируется получение патента на полезную модель.
Текущие результаты В настоящий момент имеется: Лабораторная установка исследования теплового концентратора и оборудование анализа тепловых полей системы; Лабораторная установка моделирования солнечной энергии заданного сценария.
Перспективы коммерциализации Конечная стоимость продукта составляет не более руб. и включает: контроллер управления, тепловой коммутатор и источник бесперебойного питания. Тепловой коммутатор представляет собой набор управляемых тепловых запорных задвижек. Контроллер управления представляет собой плату управления, плату силовой коммутации и плату индикации. Источник бесперебойного питания интегрирован в систему управления и содержит плату стабилизации и батарею питания. Отличительной особенностью системы управления является интеграция в блок управления теплового коммутатора и ИБП, увеличивающая эксплуатационные показатели прибора.
План реализации 1 год реализации проекта: 1 полугодие: Исследование тепловых режимов и методов управления температурой теплоносителя на лабораторном стенде при различных сценариях энергопотребления и солнечной активности. 2 полугодие: Разработка управляемого теплового коммутатора. 2 год реализации проекта: 1 полугодие: исследование и разработка методов балансировки тепловой нагрузки при различных подключениях нескольких концентраторов (параллельном и последовательном). 2 полугодие: Разработка контроллера управления на базе arduino. Партнер проекта – кафедра физики и методики обучения физике ВятГГУ
Спасибо за внимание!