ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. Обзор литературы
1.1 Электроперенос в ФЭП.
1.2 Вольтамперная характеристика
1.3 Спектральные характеристики
1.4 Коэффициент поглощения.
1.5 Коэффициент отражения
1.6 Нахождение тока короткого замыкания
1.6.1 Неосновные носители заряда в побласги
1.6.2 Неосновные носители заряда в р области
1.7 Модели, применяемые для оценки вырабатываемой мощности.
1.7.1 Модель КПД
1.7.2 Модель поправочных коэффициентов
1.7.3 Физическая модель.
1.7.4 Статистическая модель.
ГЛАВА 2. Анализ работы СБ в период с но гг.
2.1 Приборы и методы исследований
2.2 Анализ данных
2.3 Комплекс параметров, влияющих на работу СБ.
2.3.1 Солнечная радиация
2.3.2 Температура воздуха и скорость ветра
2.3.3 Влажность и давление воздуха
2.3.4 Вольтамнерная характеристика СБ.
2.4 Результаты проведенного исследования.
ГЛАВА 3. Мобильная станция мониторинга работы СБ.
3.1 Структура мобильной станции мониторинга работы СБ
3.2 Датчики
3.3 Программа управления мобильной станцией
3.4 Объекты исследования и места проведения испытаний
3.5 Описание базы данных.
3.6 Результаты работы мобильной станции
ГЛАВА 4. Разработка методики прогнозирования.
4.1 Определение приходящей солнечной радиации на поверхность СБ
4.2 Построение эмпирической модели.
4.2.1 Определение парных коэффициентов корреляции.
4.2.2 Проверка на нормальное распределение
4.2.3 Нахождение температуры СБ.
4.2.4 Нахождение напряжения холостого хода.
4.2.5 Нахождение рабочего напряжения.
4.2.6 Нахождение тока КЗ.
4.2.7 Нахождение рабочего тока.
4.2.8 Расчет мощности СБ.
4.2.9 Уравнения регрессии
4.3 Проверка ререссионных уравнений.
4.4 Методика протезирования.
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ
Приложение 1
ВВЕДЕНИЕ
В связи с увеличением потребления электроэнергии, ограниченности запасов обычньтх источников энергии угля и нефти появляется необходимость разработки и применения альтернативных источников энергии 16. Среди разнообразия экологически чистых источников энергии преобразование солнечного излучения в электричество представляется наиболее привлекательным и перспективным с точки зрения энергетических технологий будущего 7. Полное количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана .
Солнечная энергетика может получить масштабное развитие в нашей стране. По мнению экспертов, эта отрасль, мировые темпы роста которой составляют в год, очень актуальна для России. Во многих областях Сибири и на юге страны число солнечных дней в году может достиг ать трехсот. Этот показатель сопоставим с климатическим состоянием Южной Европы, где фотоэлектрические установки используются активно.
По данным Европейской ассоциации фотоэнергетики и , к концу года мощность фотоэлектрических систем в мире достигла МВт, а к года эта цифра превысит ГВт. Таким образом, солнечная энергия сможет обеспечивать электричеством более 4 миллиардов человек и создать миллионы рабочих мест. Однако в структуре российского рынка на возобновляемые источники приходится не более 0,7 энергии.
На сегодняшний день рекорд КПД солнечной станции принадлежит американцам. Им удалось превысить российский рекорд в , державшийся до недавнего времени. Теоретический же предел КПД преобразования солнечной энергии составляет . По словам академика Ж.
Алферова, США рассчитывают к середине XXI столетия производить две трети всей энергии от Солнца.
Возобновляемые источники энергии ВИЭ, которые в России получили название нетрадиционных это солнечное излучение, энергия ветра, энергия малых рек и водотоков, приливов, энергия биомассы дрова, бытовые и сельскохозяйственные отходы, отхода животноводства, птицеводства, лесозаготовок, лесной, деревообрабатывающей и целюлезпобумажной промышленности, геотермальная энергия, а также рассеянная тепловая энергия тепло воздуха, воды океанов, морей и водоемов.
Вс это многообразие источников сводится к трем глобальным видам источников энергии Солнца, тепла Земли и энергии орбитального движения планет, причем солнечное излучение по мощности превосходит остальные более чем в раз.
Невозобновляемыми источниками энергии являются нефть, газ, уголь, сланцы. Извлекаемые запасы органического топлива в мире оцениваются следующим образом, млрд. т. у.г уголь нефть газ 0 всего .
При уровне мировой добычи х годов запасов угля хватит на лет, нефти на 0 лет и газа на 0 лет.
Между тем теоретический потенциал солнечной энергии, приходящий па Землю в течение года, превышает все извлекаемые запасы органического топлива в раз.
Экономический потенциал возобновляемых источников энергии в настоящее время оценивается в млрд т. у.т. в год. что в 2 раза превышает объем годовой добычи всех видов органического топлива.
Повсеместный переход на возобновляемые источники энергии не происходит потому, что промышленность, машины, оборудование и быт людей на Земле сориентированы на органическое топливо. Кроме того, некоторые
виды возобновляемых источников энергии непостоянны и имеют низкую плотность энергии. До недавнего времени еще называли и высокую стоимость возобновляемых источников, но, как будет показано ниже, это уже во многом не соответствует действительности.
Основные преимущества возобновляемых источников энергии неисчерпаемость и экологическая чистота. Их использование не изменяет энергетического баланса планеты. Эти качества и послужили причиной бурного развития возобновляемой энергетики за рубежом и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшем десятилетии. Возобновляемые источники энергии играют значительную роль в решении трех глобальных проблем, стоящих перед человечеством энергетика, экология, продовольствие.
Задача удовлетворения потребностей населения, промышленности и сельского хозяйства в электрической и тепловой энергии, особенно в регионах, удалнных от централизованных энергосетей, а также более глобальные проблемы энергообеспечения России в будущем и обеспечения экологической чистоты е территории, приводят к необходимости развития малой и нетрадиционной энергетики.
Комплексное освоение местных ископаемых и нетрадиционных источников энергии позволяет решить серьзные социальноэкономические проблемы
обеспечения бытовых и производственных потребителей более чем на территории России с населением около млн. человек, в настоящее время не охваченных системой централизованного энергоснабжения
повышения наджности энергообеспечения всех районов страны за счт создания резервных источников
снижения вредных воздействий энергетики на природную среду посредством использования экологически чистых новых и
возобновляемых источников энергии и постепенной замены ими традиционных источников.
Существуют районы страны, где по экономическим и экологическим условиям целесообразно приоритетное развитие малой и нетрадиционной энергетики, в том числе
зоны децентрализованного энергоснабжения с низкой плотностью населения
зоны централизованного энергоснабжения с большим дефицитом мощности и значительными потерями в сельскохозяйственном производстве изза частых отключений энергосети
города и места массового отдыха населения со сложной экологической обстановкой, вызвано вредными выбросами в атмосферу промышленных и городских котельных на органическом топливе
зоны с проблемами энергообеспечения индивидуального жилья, фермерских хозяйств, мест сезонной работы, садовоогородных строений.
Особенностью современного состояния научнотехнических разработок и практического использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии являлась более высокая стоимость получаемой тепловой и электрической энерг ии по сравнению с традиционными источниками. В то же время существует устойчивая во времени тенденция снижения стоимости нетрадиционных возобновляемых источников энергии, обусловленная научными достижениями в совершенствовании методов их использования, и тенденция повышения стоимости традиционных ископаемых источников энергии, вызванная их истощением и усложнением технологии добычи.
В ближайшем будущем стоимость отдельного солнечного элемента и комплектуемых на его основе больших солнечных батарей и энергетических комплексов, значительно снизится, и существенно повысится их коэффициент
полезного действия КПД, что сделает экономически выгодным использование солнечной энергии в больших масштабах.
В настоящее время разрабатываются долгосрочные программы исследования взаимодействия солнечного излучения со структурой различных материалов, основной задачей которых является создание адекватных физических и математических моделей активной фоточувствительной среды в различных спектральных диапазонах солнечного излучения.
Преобразование энергии в современных солнечных элементах основано на фотовольтаическом эффекте, который возникает в полупроводниковых структурах с электрическими барьерами при воздействии на них солнечного излучения 1,,,. Барьерная структура фотоэлектрического преобразователя ФЭП может быть получена в наиболее простом случае легированием одного и того же полупроводника различными примесями создание рп переходов, либо в более сложных структурах соединением различных полупроводников с неодинаковой шириной запрещенной зоны получение гетеропереходов, или же за счет изменения химического состава, что приводит к появлению градиента ширины запрещенной зоны варизонные структуры. Возможны также различные комбинации перечисленных способов.
Основные направления развития солнечных элементов представлены на рис.1, а также их конструкций, рис.2.
Увеличение
службы
Синение
стоимости
Повышение
Повышение радисционкой стойкости
Снижение
Новые материаллы
Новые конструкции
Новые технологии
Новые методики контроля и испытаний
Рис.1. Основные пути развития солнечных элементов.
с концентраторами солнечного юлучения
Рис.2. Конструкции солнечных элементов.
Актуальность
- Київ+380960830922