Предприятия минерально-сырьевого комплекса России на современном этапе развития, внедряя наукоёмкие технологии добычи и переработки полезного ископаемого, нуждаются в реорганизации технологических процессов путем использования современных установок, схем подключений, а также методик, отвечающих основным целям и задачам повышения энергоэффективности и энергосбережения.
Усовершенствование систем электроснабжения представляется возможным за счет применения солнечной электростанции прямого преобразования, которая повысит эффективность ведения геологоразведочных работ (ГРР), уменьши затраты на выработку продукции, упростит технологию.
Использование солнечной энергии как источника электрической и тепловой энергии с помощью различных установок, в том числе и ФЭМ, на территории России рассматривалось многими ведущими учеными – В.В. Елистратовым, В.И. Виссарионовым, О.С. Попелем и многими другими. Кроме того, величина солнечного излучения, которое приходится на горизонтальную поверхность площадью 1 м2, в некоторых регионах РФ – республики Саха и Татарстан, Якутия, в восточных и северо-восточных областях России, в летние месяцы сопоставимо со значениями юга Испании и может составлять 6 кВт·ч/м2 [1,2]. Поэтому применение солнечного излучения на территории России для получения различных видов энергии является возможным и целесообразным.
На сегодняшний день существует 4 типа самых распространенных энергосистем применительно к условиям ГРР: электропитание от государственной линии, электропитание от собственной единичной электростанции, электропитание от нескольких стационарных электростанций, электропитание от передвижной электростанции [3]. Ранее рассматривались случаи электропитания от энергосистемы, которая включает в себя фотоэлектрическую станцию (ФЭС), при отсутствии централизованного электроснабжения [4]. В случае обеспечения месторождений, находящихся вблизи энергосистемы рекомендуется применять электротехнический комплекс (ЭТК), на базе автономных фотоэлектрических станций (ФЭС), работающих параллельно с единой системой электроснабжения.
ФЭС включает в себя фотоэлектрические модули (ФЭМ) и инвертор. Постоянная работа с сетью исключает из состава ЭТК с ФЭС блока аккумуляторных батарей (АБ), что значительно уменьшает стоимость всего комплекса. Так как цена АБ может составлять до 60% всех капитальных затрат на ЭТК, если учитывать то, что период работоспособности ФЭМ более чем в 2 раза превышает срок службы АБ. Однако такая система допустима в условиях продолжительной освещенности и достаточного значения солнечного потенциала.
Поэтому основным этапами разработки ЭТК с ФЭС являются:
- выбор ФЭМ, их количества и схемы соединения между собой;
- выбор инвертора, их количества и схемы включения.
Для условий ГРР на данном этапе развития технологий производства кремниевых фотоэлементов возможно использование ФЭМ с КПД 19,1 %, типа e19/238 solar panel by SUNPOWER. Согласно паспортным данным, представленным в табл. 1, для обеспечения нагрузки мощностью 10 кВт (мощность, необходимая для электропитания систем автоматики, безопасности, связи, аварийного освещения), потребуется 42 модуля, номинальной единичной мощность 238 Вт. Согласно данным тех. паспорта, площадь одного модуля составляет 1,24 м2, площадь модулей всей ФЭС составит 52 м2.
Таблица 1. Параметры ФЭМ
| Параметр | Обозначение | Значение |
| Номинальная мощность | Pн | 238 Вт |
| КПД | η | 19,1 % |
| Номинальное напряжение | Uн | 40,5 В |
| Номинальный ток | Iн | 5,88 А |
| Напряжение к.з. | Uкз | 48.5 В |
| Ток к.з. | Iкз | 6,25 А |
Количество ФЭМ зависит от числа потребителей, которые будут получать электроэнергию от ФЭС. Технически возможная мощность электростанции составляет от 5 до 50 кВт, в зависимости от количества подключаемых модулей, с площадью ФЭМ 30 и 300 м2 и генерируемой мощностью 4000 и 40000 кВт·ч соответственно.
Вариант электрической схемы инвертора присоединения ФЭС к центральной линии представлен на рисунке 1. Представленная схема позволит согласовать качество электрической энергии, вырабатываемой ФЭС, с электроэнергий сети, согласно ГОСТ 13109.
Рис.1. Схема присоединения ФЭС к сети
Библиографический список
- Atmospheric Science Data Center [электронный ресурс]:NASA Surface meteorology and Solar Energy: Data Subset, URL: http://eosweb.larc.nasa.gov/cgiin/sse/subset.cgi?email=em88mi@gmail.com
- Попель О.С. Возобновляемые источники энергии: роль и место в современной и перспективной энергетике, Рос. хим. ж. (Ж. Рос. хим. об-ва им. Д.И. Менделеева), 2008, т. LII, № 6, С. 95-106
- А.М. Лимитовский, М.В. Меркулов, В.А. Косьянов, Энергообеспечение технологических потребителей геологоразведочных работ. – М.: Федеральное агентство по образованию РФ, Российский государственный геологоразведочный университет им. С. Орджоникидзе , 2008г, – 135с.
- Э.В. Яковлева, Б.Н. Абрамович, «Солнечная электростанция в системе энергоснабжения геологоразведочных работ», Энерго- и ресурсосбережение. Энергообеспечение. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, Екатеринбург, 2010, С. 427-428
Количество просмотров публикации: Please wait