09. Повышение эффективности солнечных электростанций / Д. С. Стребков, Ю. Х. Шогенов, Н. Ю. Бобовников

Печать

УДК 621.311.243:004.051

DOI: 10.15507/2658-4123.030.202003.480-497

Повышение эффективности солнечных электростанций

Стребков Дмитрий Семенович
научный руководитель ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (109428, Россия, г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5), академик РАН, доктор технических наук, профессор, Researcher ID: K-4157-2017, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-2572-801X, Scopus ID: 7004652438, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Шогенов Юрий Хасанович
начальник Сектора растениеводства и процессов механизации Отделения сельскохозяйственных наук ФГБУ «Российская академия наук» (119334, Россия, г. Москва, Ленинский проспект, д. 32А), член-корреспондент РАН, доктор технических наук, Researcher ID: AAR-1140-2020, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7588-0458, Scopus ID: 6506035081, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Бобовников Николай Юрьевич
аспирант ФГБНУ «Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ» (109428, Россия, г. Москва, 1-й Институтский проезд, д. 5), Researcher ID: D-2515-2016, Scopus ID: 57207841126, Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Введение. Актуальной научной проблемой является повышение эффективности использования солнечной энергии в солнечных электростанциях. Цель работы – исследование методов повышения эффективности солнечных электростанций.
Материалы и методы. Рассмотрены солнечные электростанции на основе модулей с двухсторонней рабочей поверхностью. Отражение солнечного излучения от земной поверхности обеспечивает увеличение производства электрической энергии на 20 % по сравнению с модулями, имеющими рабочую поверхность с одной стороны. Возможно повышение эффективности использования солнечной энергии путем увеличения годового производства электрической энергии за счет создания равных условий для использования солнечной энергии фронтальной и тыльной поверхностями двухсторонних солнечных модулей.
Результаты исследования. В статье представлена солнечная электростанция с зеркальными отражателями на горизонтальной поверхности с вертикальным расположением двухсторонних солнечных модулей; солнечная электростанция с отклонением двухсторонних солнечных модулей от вертикального положения; солнечная электростанция с зеркальными отражателями на южном склоне холма с углом β наклона склона к горизонту. Приведены формулы расчета размеров отражателей солнечной энергии в меридиональном направлении, ширины отражателей солнечной энергии, угла наклона солнечных модулей к горизонтальной поверхности. Представлены результаты компьютерного моделирования параметров солнечной электростанции, работающей в окрестностях г. Луксора (Египет).
Обсуждение и заключение. Показано, что производство электроэнергии в пределах мощности в 1 кВт принимает пиковое значение для вертикально ориентированных двухсторонних солнечных модулей с горизонтальными отражателями солнечного света при коэффициенте использования установленной мощности 0,45. Когда солнечное излучение становится параллельным плоскости вертикально расположенных модулей, наблюдается снижение выхода электроэнергии. Предложенная конструкция позволяет выравнивать и увеличивать выход электроэнергии в период максимума солнечной радиации. Вертикально ориентированные модули надежны и удобны в эксплуатации при максимальной экономии пространства между модулями.

Ключевые слова: солнечная энергия, солнечный модуль, отражатели солнечной энергии, электроэнергия, солнечное излучение, отражатели солнечного излучения, коэффициент использования установленной мощности

Благодарности: Авторы выражают благодарность кандидату технических наук А. Е. Иродионову за помощь в компьютерном моделировании параметров солнечной электростанции

Для цитирования: Стребков, Д. С. Повышение эффективности солнечных электростанций / Д. С. Стребков, Ю. Х. Шогенов, Н. Ю. Бобовников. – DOI 10.15507/2658- 4123.030.202003.480-497 // Инженерные технологии и системы. – 2020. – Т. 30, № 3. – С. 480–497.

Заявленный вклад соавторов: Д. С. Стребков – формирование основной концепции, научное руководство, постановка цели и задачи исследования, доработка текста, корректировка выводов; Ю. Х. Шогенов – анализ результатов исследований, проведение расчетов, подготовка текста, формирование выводов; Н. Ю. Бобовников – корректировка литературного анализа, доработка текста, корректировка выводов.

Все авторы прочитали и одобрили окончательный вариант рукописи.

Поступила 15.05.2020; принята к публикации 18.06.2020;
опубликована онлайн 30.09.2020

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Strebkov, D. S. Technical and Economic Indicators of Solar Power Plants / D. S. Strebkov, N. Yu. Bobovnikov. – DOI 10.3103/S0003701X18060142 // Applied Solar Energy. – 2018. – № 54. – Pp. 456–460. – URL: https://link.springer.com/article/10.3103/S0003701X18060142 (дата обращения: 10.08.2020).

2. Стребков, Д. С. Солнечная энергетика: состояние и перспективы развития / Д. С. Стребков, А. Х. Шогенов, Ю. Х. Шогенов [и др.]. – DOI 10.33267/2072-9642-2019-3-43-48 // Техника и оборудование для села. – 2019. – № 3 (261). С. 43–48. – URL: https://rosinformagrotech.ru/data/tos/content/mera-261-9 (дата обращения: 10.08.2020).

3. Lidorenko, N. S. New Models of Solar Cells and Prospects for Their Optimization / N. S. Lidorenko, V. M. Evdokimov, D. S. Strebkov [et al.] // Applied Solar Energy. – 1978. – Vol. 14, no. 3. – Pp. 1–12.

4. Patent No. 3948682 USA. Semiconductor Photoelectric Generator : No. 519697 : appl. 31.10.1974 : publ. 06.04.1976 / Strebkov D. S., Bordina N. M., Zadde V. V. [et al.]. – 11 p. – URL: https://patentimages.storage.googleapis.com/8a/96/45/61d12828bc5304/US3948682.pdf (дата обращения: 10.08.2020).

5. Poulek, V. Towards 50 Years Lifetime of PV Panels Laminated with Silicone Gel Technology / V. Poulek, D. S. Strebkov, I. S. Persic [et al.]. – DOI 10.1016/j.solener.2012.07.013 // Solar Energy. – 2012. – Vol. 86, Issue 10. – Pp. 3103–3108. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0038092X12002642?via%3Dihub (дата обращения: 10.08.2020).

6. Beinert, A. J. Silicon Solar Cell–Integrated Stress and Temperature Sensors for Photovoltaic Modules / A. J. Beinert, M. Imm, J. Benick [et al.]. – DOI 10.1002/pip.3263 // Progress in Photovoltaics: Research and Applications. – 2020. – Vol. 28, Issue 7. – Pp. 1–8. – URL: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/pip.3263 (дата обращения: 10.08.2020).

7. Strebkov, D. S. Advanced Tendencies in Development of Photovoltaic Cells for Power Engineering / D. S. Strebkov. – DOI 10.1134/S0040601514110093 // Thermal Engineering. – 2015. – Vol. 62, Issue 1. – Pp. 7–13. – URL: https://link.springer.com/article/10.1134%2FS0040601514110093 (дата обращения: 10.08.2020).

8. Strebkov, D. S. Technical and Economic Indicators of Solar Power Plants / D. S. Strebkov, N. Yu. Bobovnikov // Applied Solar Energy. – 2018. – Vol. 54, Issue 6. – Pp. 456–460. – URL: https://link.springer.com/article/10.3103%2FS0003701X18060142 (дата обращения: 10.08.2020).

9. Strebkov, D. S. Solar Photovoltaic Plants / D. S. Strebkov, A. K. Shogenov. – DOI 10.1007/ s10749-018-0914-4 // Power Technology and Engineering. – 2018. – Vol. 52, Issue 1. – Pp. 85–90. – URL: https://link.springer.com/article/10.1007%2Fs10749-018-0914-4 (дата обращения: 10.08.2020).

10. Strebkov, D. S. Investigation of High-Voltage Silicon Solar Modules / D. S. Strebkov, O. V. Shepovalova, N. I. Bobovnikov. – DOI 10.1063/1.5117030 // AIP Conference Proceedings. – 2019. – Vol. 2123. – 9 p. ‒ URL: https://aip.scitation.org/doi/abs/10.1063/1.5117030 (дата обращения: 10.08.2020).

11. Aziz, S. On Improving the Efficiency of a Solar Panel Tracking System / S. Aziz, S. Hassan. – DOI 10.1016/j.promfg.2016.12.053 // Procedia Manufacturing. – 2017. – Vol. 7. – Pp. 218–224. – URL: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2351978916302165?via%3Dihub (дата обращения: 10.08.2020).

12. Патент № 2702311 Российская Федерация. Солнечная электростанция : № 2018135851 : заявл. 24.10.2018 : опубл. 07.10.2019 / Стребков Д. С., Иродионов А. Е., Бобовников Н. Ю. ; патентообладатель ФГБНУ ФНАЦ ВИМ.

Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.