Техничские науки/5ю Энергетика

Мехтиев А.Д., Эйрих В.И., Югай В.В., Алдошина О.В., Кшалова А.А.

Карагандинский госудврственный технический университет

Перспективы использования в Казахстане нетрадиционных источников энергии для энергообеспечения устройств связи

Актуальность разработки заключается в следующем, так как выработка электроэнергии при помощи электростанций на солнечных элементах применяется сегодня практически во всем мире. Объемы использования солнечных батарей постоянно растут. Этому способствуют множество факторов, основными из которых является использование альтернативных источников энергии, которые в последнее время приобретают все большую актуальность. Получение энергии посредством традиционных источников сегодня становится всё более дорогим удовольствием и серьёзно бьёт как по карману простых потребителей, так и по бюджетам многих государств. Солнечная энергия доступна и бесплатна, ее использование послужит надежной защитой от постоянного роста цен на электроэнергию. Запасы нефти, угля и газа очень скоро закончатся, а Солнце, как уверяют учёные, будет светить ещё очень долго.

Основная идея данной работы заключается в использовании солнечных батарей для электропитания удаленных базовых станций сотовой связи. В качестве источника электрической энергии используется солнечный модуль, накопитель, инвертор, интегрированное устройство оптимизации рабочих режимов ФЭК, обеспечивающее стабильную зарядку аккумуляторов при наименьшей интенсивности солнечного излучения, а также стабилизации генерируемого напряжения. Это позволит в конечном итоге повысить технический уровень установки и продлить срок эксплуатации аккумуляторных батарей. Обеспечить возможность бесперебойного электроснабжения удаленных базовых станций устройств связи и телекоммуникации без их привязки к электроподстанциям. Разработать конструкторско-техническую документацию и технологию производства ФЭК.

Основные необратимые потери энергии в ФЭК связаны с:

- отражением солнечного излучения от поверхности преобразователя;

- прохождением части излучения через ФЭК без поглощения в нём;

- рассеянием на тепловых колебаниях решётки избыточной энергии фотонов;

- рекомбинацией образовавшихся фотопар на поверхностях и в объёме ФЭК;

- внутренним сопротивлением преобразователя;

- и некоторыми другими физическими процессами.

На основании проведенных прикладных исследовании данного модуля были получены экспериментальные данные по установлению зависимости выходного тока от освещенности фотоэлемента, результаты представлены графиком на рисунке 1

.

Рисунок 1 -Зависимость выходного тока от освещенности

Нельзя не отметить экономическую эффективность солнечных элементов. Расчет эффективности дает возможность понять, во сколько раз выгоднее использовать альтернативные источники питания по сравнению с традиционными (нефть, уголь, газ). Также позволяет выявлять видимые достоинства и недостатки, к которым можно отнести:

На рисунке 2 представлен график, отображающий сравнение эксплуатационных затрат в период времени 10 лет.

Рисунок 2 - Сравнение годовых эксплуатационных затрат

Выводами является следующие, что использование в Казахстане солнечных батарей, то, учитывая географическое положение и климат, будет целесообразно разместить солнечные электростанции в открытых местностях, где нет возможности протянуть высоковольтные линии по следующим причинам:

· Место расположения не позволяет провести высоковольтные линии (ВЛ), так как есть риск их быстрого выхода из строя (плохие климатические условия, постоянное выветривание поверхности земли, где закреплено основание ВЛ);

· Слишком затратный процесс, если стоимость длинны линий и количества планируемых ВЛ не соизмеримо в получаемой прибылью. При расчете суммарного количества потребляемой энергии, необходимо учесть, что часть электрического тока, уходит на нагревание проводов и потери иного рода.

При оценке возможности использования солнечных батарей в Казахстане, можно прийти к выводу, что солнечные электростанции значительно сократят затраты на добычу других энергетических ресурсов, с экологической точки зрения уменьшит выброс в атмосферу вредных веществ. Уменьшение выбросов вредных веществ положительно отразится на флору и фауну близ лежащих районов, уменьшить количество заболеваний среди населения. С экономической точки зрения можно с уверенностью сказать, что размещение солнечных электростанций приведет к увеличению рабочих мест, так как для размещения таких электростанций потребуется не малый объем территории, так же есть возможность сэкономить истощаемые ресурсы. Учитывая большую незаселенную территорию страны и сравнительно небольшой объем населения, свободную территорию необходимо использовать для размещения солнечных электростанций. Если сравнить с другими электростанциями, то данный вид добычи можно считать наибезопаснейшим и более экономным по следующим причинам:

· Преимущество солнечных электростанций перед тепловыми электростанциями в том, что они не зависят от оборудований по добыче и транспортировке. Нет необходимости тратить дополнительные средства для их заправки и технического обслуживания, в случае их неисправности. Не стоит так же забывать, что энергия, получаемая от угля, нефти и природного газа зависит от химических процессов, происходящих в недрах Земли под действием солнечных лучей. Рациональней будет использование солнечной энергии напрямую, нежели использование «вторичного» источника энергии. Для подачи электроэнергии в отдаленные районы, где нет доступа к электросетям, нет необходимости постройки высоковольтных линий до этой местности, достаточно лишь поставить поблизости солнечную электростанцию, что уменьшит затраты на постройку высоковольтных линий и подводящих проводов.