Сравнительный анализ генерации электрической энергии фотоэлектрическими модулями в различных температурных условиях
Аннотация
В статье приведены результаты теоретического исследования эффективности солнечной электростанции (СЭС) по выработке электроэнергии в условиях высоких и низких температур окружающей среды. Проведены расчеты температуры поверхности фотоэлектрического модуля, коэффициента полезного действия (КПД) и выработки электрической энергии для различных климатических условий (Орска Оренбургской области и Якутска Республики Саха (Якутия)). Построены мощностные и вольт-амперные характеристики модулей для рассматриваемых условий. Расчеты показали, что работа фотоэлектрических модулей в зимний период или при пониженных температурах значительно эффективнее за счет высокого выходного напряжения и, соответственно, мощности и генерации электрической энергии. Сделан вывод, что использование СЭС в северных регионах целесообразно, так как меньшая мощность солнечного излучения компенсируется низкой температурой, что благоприятно сказывается на работе СЭС. Обоснована необходимость защиты и охлаждения фотоэлектрических модулей с целью увеличения КПД и срока службы. Предложены варианты устройств и методов защиты поверхности модулей от перегрева, позволяющие снизить потери энергии и повысить эффективность работы солнечных электростанций.
Литература
2. Васильева Е.Н. Возобновляемые источники энергии на севере республики Саха (Якутия). – NovaInfo. Ru, 2021, № 126, с. 14–15.
3. Иванова И.Ю. и др. Оценка экономической эффективности использования солнечного излучения для энергоснабжения в Арктической зоне Якутии. – Успехи современного естествознания, 2020, № 7, с. 118–125.
4. Кирпичникова И.М. Особенности работы солнечных энергоустановок в полярном климате. – Энергобезопасность и энергосбережение, 2022, № 5, с. 32–36.
5. Kabir E. et al. Solar Energy: Potential and Future Prospects. – Renewable and Sustainable Energy Reviews, 2017, 82(74), pp. 894–900, DOI: 10.1016/j.rser.2017.09.094.
6. Ерофеев А.С., Шишкин И.А., Латухина Н.В. Деградация солнечных элементов на базе пористого кремния. – Вестник молодых ученых и специалистов Самарского университета, 2020, № 1 (16), с. 267–272.
7. Моисеенко О.П., Казначеев А.Е. Тенденция развития возобновляемой энергетики в России. –Молодежь и научно-технический прогресс, 2019, с. 90–93.
8. Худяков Е.А., Мамонов Р.В. Альтернативные источники энергии. Гелиостанции: реалии, проблемы и перспективы. – Актуальные вопросы энергетики, 2020, с. 213–215.
9. Хондошко Ю.В., Воробьев А.А. Технологически изолированные энергосистемы России. – Вестник АмГУ, 2023, № 101, с. 88–91.
10. Макаров С.В. Развитие ВИЭ на базе солнечных электростанций на территории современной России. – Научный электронный журнал Меридиан, 2020, № 15(49), с. 195–197.
11. Солнечные батареи Хевел [Электрон. ресурс], URL: https://mywatt.ru/solnechnie_batarei/hevelsolar/ (дата обращения 09.10.2023).
12. Hassanian R., Riedel M., Yeganeh N. A Review in Context to Wind Effect on NOCT Model for Photovoltaic Panel. – Peer Rev J Sol Photoen Sys., 2022, 2(1). PRSP. 000528.
13. Портал Climate-Energy.ru [Электрон. ресурс], URL: https://climate-energy.ru (дата обращения 09.10.2023).
14. Левшов А.В., Фёдоров А.Ю., Молодиченко А.В. Математическое моделирование фотоэлектрических солнечных элементов. – Научные труды Донецкого национального технического университета. Серия: электротехника и энергетика, 2011, № 11(186), с. 246–249.
15. Kirpichnikova I., Chirov D. Investigation of the Influence of Elevated Ambient Temperatures on the Operation of Photovoltaic Modules. – International Conference on Industrial Engineering, Applications and Manufacturing, 2022, pp. 214–219, DOI: 10.1109/ICIEAM54945.2022.9787180.
16. Gopi A. et al. Weather Impact on Solar Farm Performance: a Comparative Analysis of Machine Learning Techniques. – Sustainability, 2023, 15(1):439, DOI: 10.3390/su15010439.
17. Чиров Д.А., Самсонов В.С. Охлаждение солнечных батарей на базе эффекта Пельтье. – Приоритетные направления инновационной деятельности в промышленности: сборник научных статей, 2021, часть 1, с. 112–114.
18. Shepovalova O. et al. Assessment of the Gross, Technical and Economic Potential of Region’s Solar Energy for Photovoltaic. – Energetics, 2023, vol. 16, 1262, DOI:10.3390/en16031262.
19. Kirpichnikova I.M., Makhsumov I.B. Investigation of Surface Temperature of Solar Modules Using Holographic Overheating Protection. – IEEE Russian Workshop on Power Engineering and Automation of Metallurgy Industry: Research & Practice, 2019, pp. 80–84, DOI:10.1109/PEAMI.2019.8915414.
20. Rylov A.V. et al. Testing Photovoltaic Power Plants for Participation in General Primary Frequency Control under Various Topology and Operating Conditions. – Energies, 2021, vol. 14(16), 5179, DOI: 10.3390/en14165179.
21. Шохзода Б.Т., Тягунов М.Г. Оценка влияния рабочей температуры поверхности фотоэлектрического модуля с голографическим концентратором на эффективность его работы. – Вестник МЭИ, 2019, № 4, с. 50–59.
