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

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 1300 Вт/м 2, 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. Показате ль IIIIIIIVVVIVIIVIIIIXXXIXII Е, МВт/м 2 6,349,2412,0116,5420,5222,6623,6220,7916,9611,26,675,13 Е р, МВт/м 2 3,645,216,216,958,17,786,686,345,284,183,342,7 Т в, 0 С-11,5-8,90,810,31620,322,921,715,68-1,2-8,2 Сравнение стоимостных затрат сельского жителя на дизельную и солнечную электростанции при установленной мощности 6 кВт и расходе электроэнергии 300кВтчас/месяц

3 Оптическая схема солнечной электростанции с одним фотомодулем где β – поглощательная способность поверхности фотоэлементов; Е – плотность падающего потока солнечного излучения, Вт/м 2 ; S ф, S, S 0 - суммарная поверхность фотоэлементов, поверхность приемника и окружающих тел, м 2 ; С 0 = 5,67 Вт/м 2 К 4 ; ε и ε 0 – излучательная способность поверхности приемника и окружающих тел; Т, Т 0 и Т В – температура поверхности фотоэлементов, окружающих его тел и воздуха, К; α – коэффициент теплоотдачи на поверхности охлаждающего канала, (для малых скоростей воздуха α Вт/м 2 К); Т 2 иТ 1 – температура теплоносителя на выходе и входе канала охлаждения приемника, К; G – расход теплоносителя в канале охлаждения, кг/с; C p –теплоемкость теплоносителя, Дж/кгК. βЕS ф = С 0 [ε(Т/100) 4 – ε 0 (Т 0 /100) 4S 0 /S]S +α(Т - Т В )S + 0,15(βЕ)S ф + GC p (T 2 – T 1 ) Инженерный метод расчета нагрева фотоэлементов и теплоносителя в фотомодулях солнечных PV/T электростанций

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 Т, КТ 0, КЕ И, ВтЕ К, ВтЕ Т, ВтG, л/мин , , , ,156 Результат расчета охлаждения поверхности фотоэлементов и нагрева теплоносителя в первом циркуляционном контуре S ф для 24 фотоэлементов 0,374 м 2, Е 1000 Вт/м 2, 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 Е Т 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 Снимаемая с фотоэлементов тепловая мощность 6 кВт. Расход теплоносителя через три канала фотомодулей 3 л/мин. Расход горячей воды через теплообменник при температуре 60 0 С 350л/сутки. Пиковая электрическая мощность солнечной электростанции 1, 6 кВт. Стоимость электростанции в три раза дешевле аналогичных той же мощности. Инновационный патент РК от

7 С Р G 1 ( 373 – Т К ) + С Р G 2 ( 315 – Т К ) = С Р G Т ( Т К – Т Н ) Уравнение баланса энергии при передаче тепла в теплообменнике где Т Н и Т К – начальная и конечная температура, до которой нагревается техническая вода в теплообменнике, К; G 1, G 2, G Т – соответственно расход теплоносителя через охлаждаемые фотоэлементы, коллектора и теплообменник. Т К,КТ Н, КG Т, л/мин(Е Т + Е П ),Вт , = , = , , = 5278 Для географической широты г. Алматы при среднегодовой пиковой инсоляции 1300 Вт /м 2 потребитель получает электрическую энергию W = 4,55 кВтчас и дополнительно, горячую воду с температурой 60 0 С и расходом 355 литров.

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