Технические науки/5.Энергетика

Мехтиев А.Д.. Нешина Е.Г., Алькина А.Д., Алиакпаров С. Е.,

Жумабеков Д. М., Оспанов А. А., Баландин В.С., Махамбетов О.К.

Карагандинский государственный технический университет, Казахстан

Краткий обзор эффективности использования солнечных панелей с двухсторонней чувствительностью в условиях города Караганды

В КарГТУ организована площадка по исследованию технических параметров и уровня адаптации солнечных модулей к климатических условиям города Караганды, расположенного в центральном Казахстане, с резко континентальным умеренным климатом, географическое положение: 49°48′ с. ш. 73°07′ в. д. Продолжительность солнечного дня составляет 2300 часов в год, а излучение солнечной энергии равно в среднем 1300 кВт/м² в год, а средняя мощность 130 Вт/м². Испытательный стенд состоит из двух частей - поворотной и неповоротной, по четыре ячейки с солнечными модулями. Поворотная система оснащена двухосной системой ориентации, а не поворотная одноосной ручной регулировкой по сезону зима – лето.

Ряд компаний Китая стали осваивать производство панелей с двухсторонней чувствительностью и добились существенного прогресса в снижении их стоимости, что позволит создать перспективу их широкое использование. В Казахстане пока данные панели не используются, в связи с этим обстоятельством мы решили провести их исследования, так как они обладают рядом существенных преимуществ. Одним из недостатков панелей является их большая стоимость, что мешает им конкурировать с традиционными солнечными панелями, но разница в цене на 2016 год, благодаря стараниям Азиатских производителей, уже не значительная, менее 50 % и это еще не придел для их тенденции снижения цены.

000

Рисунок 1 – Внешний вид СЭС с ее дислокацией во внутреннем дворе КарГТУ

Объектом исследования является солнечная электростанция с пиковой мощностью 4,1 кВт, состоящая из 8 фотоэлектрических модулей с двухсторонней чувствительностью из монокристаллического кремния ФСМ 280-30Д с КПД 19% (14 - 17% тыльная в зависимости от условий отражения). Максимальная мощность по лицевой стороне 280 Вт, по тыльной стороне 235 Вт, при напряжении холостого хода 48 В и коммутационного 24 В, 72 ячейки. Панели производятся ОАО «Научно-исследовательский институт вычислительных комплексов» им. М.А. Карцева (по данным производителя) [1]. Данные модули обладают способностью производить электроэнергию при попадании солнечных лучей не только на лицевую, но и на тыльную сторону панели рассеянного или отраженного солнечного света. У данных панелей есть ряд преимуществ и достоинств, которые в будущем обеспечат более широкое использование. В течение десятилетий ученые США, России, Японии, Китая и других стран ведут работы по совершенствованию солнечных панелей данного типа, снижая их себестоимость. В Китае разработаны двухсторонние солнечные панели, которые производят на 50 % больше электрической энергии, чем обычные панели при их вертикальной установке.

В нашем эксперименте использовалась типовая конструкция с наклоном панелей и ориентацией на Юг, но с тыльной стороны на земную поверхность была нанесена полоса из светоотражающей краски шириной 2,5 метра, что дало нам прирост производительности до 30 %. Как видно на фотографии в утренние часы восхода были проблемы с затенение солнечных модулей и светоотражающей полосы от рядом стоящих деревьев, для этого их ветки были декоративно опилены. Дальнейшие опыты показали, что наиболее эффективная и простая установка данных панелей является вертикальна с окрашиванием поверхности земли с двух сторон, так как при наклонной установки их мощность сокращается, и, по сравнению со стандартной односторонней панелью 30 - 40 %, то есть если установить рядом две односторонние панели мощностью 280 Вт, которые займут площадь грубо говоря в 3 м² и одну двустороннюю 280 Вт с каждой стороны при площади 1,5 м², то при наклонной установке мы потеряем теоретически на тыльной стороне 80 - 90 Вт ее мощности. Экономия средств на покупку отведенного земельного участка может составлять до 80 %, что не маловажно в случаях со значительной стоимостью одного м² земли, особенно в густонаселенных районах. При этом кремневые пластины одного размера, но с двумя чувствительными слоями, используют один несущий каркас и лучше охлаждаются примерно на 20 %, что в условиях Караганды при 40⁰ С летней температуре весьма важно. Так как повышение температуры влияет на рабочие параметры панели и сокращает срок ее службы. Замеры температуры рабочей поверхности при наружной температуре 28⁰ С 21.07.2013 составили для односторонних солнечных модулей (монокристаллический кремний, черная поверхность) 66⁰ С для двухсторонних панелей 49⁰ С, замеры производились инфракрасным пирометром. Нами установлена разница в температуре нагрева поверхностей односторонних и двухсторонних модулей, поэтому можно однозначно утверждать, что односторонние охлаждаются хуже.

Литература:

1. Мехтиев А.Д. Таткеева Г.Г., Югай В.В., Эйрих В.И., Белик Г.А., Ахметова А.С. Рассмотрение перспективы использования солнечных электростанций с линиями постоянного тока. Международный научный журнал «Актуальные проблемы современности». Выпуск 1 (90). – Караганда: Болашақ-Баспа, 2013. - С. 92-96. 5