Задача 2.2.

Задача 3
Использование энергии солнца
для получения электрической
энергии
Условия задачи
Определить характеристики СМ типа PSM4-150 на
кремниевых монокристаллических солнечных
элементах и рассчитать его К.П.Д. в зависимости от
мощности. Рассчитать выработку электроэнергии
солнечной батареей, состоящей из m модулей на
площадке, расположенной под углом β к горизонту в
заданный период времени для условий Южного Урала.
Определить процент валового потенциала солнечной
радиации, используемого солнечным модулем на 1 м²
этого модуля. Рассчитать долю электроэнергии,
вырабатываемой за счет использования солнца с
учетом данных задачи №1 о годовом потреблении
электроэнергии. Сделать выводы о целесообразности
использования СМ для получения электрической
энергии в условиях Южного Урала. Данные для
расчета взять из табл. П 3.1 и П 3.2 Приложения 3.
Методика расчета
1. К.П.Д. одного солнечного модуля определяется:
P

Pпол
,
где Р – мощность , определяемая по ВАХ солнечного модуля (Рис. П
3.1. приложения 3).
Для удобства расчетов СМ данные ВАХ рекомендуется внести в
таблицу, отметив точки холостого хода и короткого замыкания.
Результаты расчета основных энергетических характеристик СМ
I, A
U, B
P, Вт
η, %
Полезная мощность Рпол определяется:
Pпол  R  FСМ
Вт,
где R – уровень освещенности, Вт/м²
(Приложение 3, рис.П.3.1); FСМ – площадь
солнечного модуля, которая определяется по
выражению:
, м²
F  F nK
СМ
CЭ
зап
где FСЭ – площадь одного солнечного элемента,
м²; n – количество солнечных элементов в
модуле; Кзап – коэффициент заполнения
солнечными элементами площади солнечного
модуля. Значения FСЭ , n и Кзап взять из табл.
П.3.3. Приложения 3.
По данным таблицы построить
зависимость η=f(P). Определить
максимальное значение К.П.Д. при
соответствующем значении мощности.
Выработка электрической энергии солнечным модулем в
i-том месяце определяется:
Эi  Эв ал  FСМ  m  К  К t  
m
P

m
,
Э
кВтּч
где Эвал – валовой удельный приход солнечной
радиации на рассматриваемую площадку, кВт· ч/м²
(табл.П. 3.2); m – количество модулей в солнечной
батарее; ηК – К.П.Д. кремниевого солнечного элемента
(берется максимальное значение по ВАХ СМ); Кt –
коэффициент, учитывающий влияние температуры
солнечного модуля на его К.П.Д.;  mP ,  mЭ –
соответственно потери мощности, определяемые
последовательным соединением элементов и передачей
энергии до потребителя.
Коэффициент, учитывающий влияние температуры
солнечного модуля на его К.П.Д. определяется из
выражения:
Кt= 1-[α(Т-То)],
где Т – температура окружающей среды для заданного
месяца, ºК; Т0 – стандартная температура солнечного
элемента ºК; α – градиент изменения К.П.Д. СЭ от
изменения температуры. Для кремниевых солнечных
элементов он определяется:

К
120
где ηК – К.П.Д. солнечного элемента для расчетных
условий (берется максимальное значение).
Выработка электрической энергии рассчитывается для
месяцев, указанных в задании.
3. Процент использования валового потенциала определяется
отношением полученной выработки электрической энергии
солнечным модулем на 1м² модуля к валовому удельному приходу
солнечной радиации для каждого месяца.
Эi
И
100%
Эвал.i
4.С учетом данных задачи №1 по потреблению электрической
энергии, доля энергии, получаемой за счет использования энергии
солнца, составит:
Эс
D
 100%
П
где Эс – суммарное производство электроэнергии солнечными
модулями за рассматриваемый период, П –потребление
электроэнергии с учетом энергосберегающих мероприятий (задача
№1) за этот же период
Сделать вывод о целесообразности
использования солнечных модулей для
получения электрической энергии в
условиях Южного Урала за
рассматриваемый период