|
ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
ИСТИНА ЦЭМИ РАН |
||
Особенности использования солнечной энергии в условиях городской застройкидипломная работа (Специалист)
- Научный руководитель: Киселева С.В.
- Автор: Шакун В.П.
- Тип: Специалист
- Организация, в которой проходила защита: МГУ имени М.В. Ломоносова
- Год защиты: 2018
- Аннотация: В настоящее время освоение экологически чистых возобновляемых источников энергии (ВИЭ) получает все большее распространение в мире. Это является стратегической задачей, определяющей перспективы устойчивого и энергонезависимого развития многих стран в условиях постепенного истощения или отсутствия запасов дешевого ископаемого органического топлива и угрозы все большего антропогенного загрязнения окружающей среды. Некоторые технологии использования ВИЭ уже сегодня сопоставимы по конкурентоспособности с традиционными источниками энергии и постепенно выходят на мировой и российский рынок. Одними из наиболее перспективных, представляются установки, использующие энергию солнечного излучения. Во многом это связано с большей гибкостью и модульностью солнечной энергетики (шаг наращивания мощности единичной установки достаточно мал и составляет 50-300 Вт), долговечностью, относительной простотой монтажа, компактностью, удобством в использовании. Кроме того, в том или ином количестве солнечная энергия доступна по всему земному шару (фактически речь идет только о количестве часов ее полезного использования) [1]. Так, в Российской Федерации, которая является северной страной, значительная территория которой располагается за полярным кругом, достаточно много районов, где среднегодовой приход солнечной энергии составляет 4…5 кВт•ч/м2 в сутки.Этот показатель является довольно высоким и соизмерим с показателями в странах-лидерах по внедрению солнечных энергетических систем. В последнее время в нашей стране наметились существенные подвижки в области практического использования солнечной энергии, чему немало способствовали правительственные меры поддержки отрасли, позволившие наконец сформировать крупные промышленные производства, объемы выпуска фотоэнергетической продукции сопоставимые со средним уровнем зарубежных аналогов. Качественные характеристики выпускаемой продукции позволяют надеяться на успешное развитие ее экспорта. В настоящее время в России установлено более 500 МВт фотоэлектрических энергоустановок. В то же время далеко не все проблемы как отечественной, так и мировой фотоэнергетики решены – по-прежнему актуальной остается задача снижения стоимости фотоэнергетической продукции по всей производственной цепочке. Актуально дальнейшее увеличение кпд, особенно в условиях пониженного уровня солнечной радиации. Существует также ряд технологических и эксплуатационных проблем, связанных с обеспечением устойчивого функционирования фотоэлектрических модулей (ФЭМ) условиях запыления, оснежнения, высоких ветровых нагрузок, резких перепадов температур [3]. Важной задачей является обеспечение высокой эффективной эксплуатации ФЭМ в условиях плотной городской или промышленной застройки. Вообще говоря, применение солнечных систем – один из основных способов внедрения систем возобновляемой энергетики в городскую или промышленную среду. Поскольку при современных темпах строительства часто даже на территориях с централизованным энергоснабжением остро стоит вопрос быстро нарастить необходимы тепловые и элетрические мощности, использование интегрируемых в здания солнечных модулей позволит снизить потребность в централизованном электро- и теплоснабжении путем наращивания мощности солнечных автономных или сетевых установок и станций. Актуальность работы. Необходимость улучшения экологической обстановки путем сокращения выбросов от сжигания углеводородного топлива, а также задача снижения затрат на энергообеспечение отдельных автономных объектов все чаще приводит к использованию солнечных энергетических установок в городской среде. Часто в городе постоянно или сезонно функционируют объекты – потребители энергии, соединение которых с сетью затруднено или приводит к значительным финансовым затратам, например в рекреационных зонах, парках, зонах исторической застройки и т.д. В этом случае оптимальным решением является использование автономных солнечных установок, которые в процессе работы не оказывают негативного воздействия на окружающую среду в отличие, например, от дизель-или бензогенераторов. Нередко при проектировании солнечных энергетических установок для городских условий вынужденно используются такие схемы размещения фотоэлектрических модулей, которые предполагают их работу в условиях неравномерного освещения или частичного затенения на протяжении достаточно длительного промежутка времени. Использование таких схем связанно с ограниченностью площади для размещения проектируемой установки, стремлением к экономии места, или особенностями рельефа. При этом зачастую не учитываются особенности работы модулей в условиях низкой инсоляции или частичного затенения, что приводит к значительному снижению их и без того невысокой эффективности. Примерами таких случаев может быть отброшенная тень от расположенной рядом постройки, деревьев, различных конструкций и т.д. Определение оптимальной точки размещения приемных поверхностей может значительно повысить эффективность солнечных установок, в том числе модулей, установленных на фасадах административных и жилых зданий, что особенно актуально в южных регионах с большой долей прямой солнечной радиации. В связи с этим целью данной работы является разработка и апробация экспресс-методики для оценка затенения и оптимизации размещения солнечных энергоустановок в условиях плотной городской застройки. Для достижения поставленной цели следует решить следующие задачи: 1. Провести краткий обзор масштабов внедрения солнечной энергетики, в том числе для энергоснабжения объектов на городских территориях 2. На основе существующих подходов разработать экспресс-методику оценки затенения поверхности ФЭМ и выбора площадки для их оптимального размещения с использованием современных технологий. 3. Апробировать методику на примере солнечных энергетических установок различного назначения на территории г. Москвы. . Задачи, поставленные в данной работе, актуальны также и с точки зрения проектирования крупных СЭС, когда требуется определить расстояние между рядами фотоэлектрических модулей с учетом особенностей рельефа и ландшафта. Однако наиболее значимой задача затенения является в условиях плотной городской застройки, где эффективность работы единичных ФЭМ определяется в том числе – условиями затенения от многочисленных окружающих объектов.
- Добавил в систему: Киселева Софья Валентиновна