Автоматизация лабораторной установки "Фотоэлектрическая станция"

,           (4.1)

где     - энергопотребление в день;

  - количество часов работы в день;

- мощность.

 Запишем полученные данные в третью колонку - это и будет общим энергопотреблением в день.

Также следует учесть время, проводимое в коттедже от времени  года, так как проживание в коттедже не круглогодично.

Т а б л и ц  а 4.2 – Энергопотребление в зимнее время года в день

ПРИБОР	Мощность, Вт	Кол-во часов работы в  день	Энергопотребление в день, Вт·ч
Флуор. лампа (гостиная)	27	4	108
Флуор. лампа (спальня)	27	1	27
Флуор. лампа (кладовка)	27	0,5	13,5
Магнитофон 9В	4	10	40
Телевизор	60	4	240
Вентилятор	60	10	600
Всего			988,5

Т а б л и ц  а 4.3 - Энергопотребление в летнее время года в день

ПРИБОР	Мощность, Вт	Кол-во часов работы в  день	Энергопотребление в  день, Вт·ч
Флуор. лампа (гостиная)	27	6	162
Флуор. лампа (спальня)	27	3	81
Флуор. лампа (кладовка)	27	1	27
Магнитофон 9В	4	9	36
Телевизор	60	6	360
Всего			666

Теперь рассчитаем общее энергопотребление в год, согласно месяцам, проводимым в коттедже. Зимний период (декабрь, январь, февраль) составляют 90 дней, а летний период (июнь, июль, август) – 92 дня.

,      (4.2)

где - количество дней

N – энергопотребление в день (таблица 4.2 и 4.3)

Далее необходимо определить количество солнечной энергии, на которое  можно рассчитывать в данной местности по таблице 4.4.

 

Т а б л и ц  а 4.4 - Количество солнечной энергии для Алматы

Рисунок 4.5 – Схема ФЭС с аккумуляторной батареей

Теперь подсчитаем номинальную мощность фотоэлектрического модуля по следующей формуле.

,       (4.3)

где N- энергопотребление в день (берем наибольшее значение из таблиц 4.2 и 4.3)

1.7-коэффициент поправки на потери энергии в системе

5- величина солнечной радиации

К сожалению, выбор номинальной  мощности фотоэлектрических модулей  ограничен. Используя 100-ваттные модули, можно построить генератор мощностью 100 Вт, 200 Вт, 300 Вт и т.д. Фотоэлектрические преобразователи обладают значительными потенциальными преимуществами:

- не имеют движущихся частей, что значительно снижает стоимость обслуживания;

- срок службы будет достигать, 50 лет при незначительном снижении эксплуатационных характеристик (проблема не в самих преобразователях, а в герметизирующих материалах);

- не требуют высокой квалификации персонала;

- эффективно используют как прямое, так и рассеянное (диффузное) излучение;

- пригодны для создания установок практически любой мощности.

Потребляемая мощность составляет 336,09 Вт, лучше всего ей соответствует система из четырех модулей.

Определение размера аккумуляторной батареи зависит от потребности в энергии и от количества фотоэлектрических модулей. В нашем случае емкость батареи составляет 450 ампер-час (А·ч). Такая батарея сможет сохранять:

,      (4.4)

где     - напряжение аккумуляторной батареи

- емкость батареи

 Этого достаточно  для электроснабжения, когда дневное потребление энергии составляет 988,5Вт·ч (наибольшее значение из таблиц 4.2 и 4.3).

Определим  стоимость  установки.

Фотоэлектрический элемент  будет стоить 5$ за 1Вт. Мы используем четыре солнечные батареи мощностью 100 Вт каждая, их стоимость будет равна:

,      (4.5)

где  N – мощность солнечной батареи;

n – количество солнечных батарей;

St – стоимость солнечных батарей за 1 Вт.

Цена на инвертор зависит от его мощности. Соответственно  1Вт  стоит 0,5$.

      (4.6)

где  N – мощность инвертора = 400Вт;

St – стоимость инвертора за 1 Вт.

В установке также  находятся три аккумуляторные батареи, стоимость которых оценивается около 63500 тенге.

      ,                                  (4.7)

где  n – количество аккумуляторных батарей;

St – стоимость 1 аккумуляторной батареи.

Так как у нас в  стране не изготавливается такое оборудование, его заказывают из-за рубежа, поэтому также следует учесть затраты и на транспорт этого оборудования. Возьмем 10% от стоимости оборудования:

Таким образом, общие  издержки за оборудование будет сумма  затрат на транспорт и на оборудования:

Амортизация – это  систематическое уменьшение амортизируемой стоимости активов на протяжении срока его полезной службы. Под  сроком полезной службы понимается ожидаемый  период использования актива компании или количество изделий, которое компания предполагает произвести с использованием данного актива.

- амортизационные отчисления, принимаются  в размере 8% от суммарных капвложений.

- затраты на строительно-монтажные работы принимается по формуле

- затраты на текущий ремонт  оборудования принимается по  формуле:

Себестоимость отпуска 1кв*ч энергии  рассчитывается для фотоэлектрической установки, т. к. затраты на ремонт, амортизационные отчисления относятся ко всей этой системе и должны нести свое долевое участие на каждую производимую единицу энергии.

Себестоимость – это  удельные эксплутационные расходы, отнесенные на единицу производственной продукции или работы.

,        (4.8)

, (1448 )

Несмотря на высокую  стоимость электроэнергии с солнечных  батарей, нельзя исключать использование  этого вида электроэнергии, так как данные установки позволяют использовать электрооборудование в труднодоступных местах. Так же ФЭС не наносит вред экологии, т.е. является экологически безопасным. Еще одним немаловажным фактором использования ФЭС в труднодоступных местах является бесшумность и долговечность.

 

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В настоящей  выпускной работе было разработано приложение сбора и обработки сигналов, данная программа служит для мониторинга ФЭС, в лаборатории кафедры ПТЭ АИЭС.

Так же разработано приложение для управления исполнительным механизмом МЭО 320/25-0,25К.

Рассмотренная в выпускной  работе ФЭС будет использована как  лабораторная установка, и будет  внедрена в учебный процесс АИЭС. Это выполняется для того чтобы повысить качество выпускаемых специалистов. У студентов появится возможность наглядно изучить возобновляемые источники энергии, что даст обучающимся более четкое представление об устройстве и принципе работы нетрадиционных источников энергии.

Для лаборатории в  части Безопасность жизнедеятельности  был дан анализ по молниезащите электрооборудования установленного на крышу и произведено описание требуемых кондиционеров для наилучшей вентиляции помещения.

В экономической части  был произведен расчет себестоимости  электроэнергии для небольшого коттеджа в труднодоступном месте, стоимость энергии составила 1448 , с учетом труднодоступности расположения подвод электролиний либо невозможен, либо выходит гораздо дороже.

Результаты работы были доложены на 7 международных, республиканских, научно-практических и студенческих конференциях и опубликованы в 7 печатных трудах.  В конкурсах на лучшую научно-исследовательскую студенческую работу АИЭС получены диплом второй степени (2007 год), диплом второй степени (2008 год); на конференции «Студент и научно-технический прогресс» (г.Караганда, 2008 г.)  -  диплом I степени.

Программное приложение и методика испытаний, разработанные  студентом АИСУ – 05 -2 Рахимовым К. Е., применены в учебном процессе при создании комплекса лабораторных работ (см. акт о внедрении, Приложение А).

 

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

 

1. Газета «Деловой  Казахстан» выпуск 08.10.2008

2. Интернет ресурсы: http://1kz.biz/battery/artiklsfe.htm

3. Н.В. Харченко “Индивидуальные  солнечные установки”—М. ЭнергоатомИздат 1991 г.

4. Интернет ресурсы: http://www.cnews.ru/news/top/index.shtml?2009/04/22/345049

5. Журнал Photon International №54, 2008год

6. Интернет ресурс: www.ni.com

7. Интернет ресурс:  www.mzta.ru

8. Бесекерский В. А., Попов Е. П. Теория систем  автоматического регулирования,  издание третье, исправленное. Москва, издательство «Наука», Главная редакция физико-математической литературы, 1975

9. Lab VIEW для всех / Джеффри Тревис: Пер. с англ. Клушин Н.А. – М:. ДМК Пресс; Прибор Комплект, 2005. – 544 с.

10. Photovoltaics. Design and installation manual: New Society Publishers.

11. СНиП РК 4.02-05-2001. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – Астана: Стройиздат, 2001.

12. Интернет ресурсы www.continent.kz

13. Хакимжанов Т.Е. Безопасность  жизнедеятельности. Расчет аспирационных  систем. Методические указания к  выполнению раздела в дипломных проектах. – Алматы: АИЭС, 2002.

14. ПУЭ -2003. Правила  устройства  электроустановок Республики  Казахстан. Астана, 2003.

15. ГОСТ 12.1.030-81. ССБТ. Электробезопасность.  Защитное заземление. Зануление. Астана, 2005.

16. СНиП РК 4.02-05-2001. Отопление, вентиляция и кондиционирование. – Астана: Стройиздат, 2001.

17. Зинченко В. П., Моргунова  Е. Б. Введение в практическую  эргономику. Учебное пособие. Москва, МИРЭА, 1990г.

18. Интернет ресурсы http://www.fantasia.kz/news_16.html

19. Интернет ресурсы http://www.ruclimat.ru/model/print.php?id_model=20351&coursval=RUR или http://www.inrost.ru/library/technical/projecting/balance/details.html

20. Интернет ресурс: http://1kz.biz/battery/artiklsfe.htm

21. Интернет ресурс: http://longking.hoztrade.ru/

22. Интернет ресурс: http://rw6ase.narod.ru/w/wesna/wesna306.html

23. Интернет ресурс: http://krd.tehnosila.ru/catalog/klimat/ventilyatory/830/-/46412/

24. Самсонов В.С., Вяткин  М.А. Экономика предприятий энергетического  комплекса.- М.: Высш. школа, 2003.

 

Приложение А

 

Утверждаю

Заведующий кафедрой

«Промышленная теплоэнергетика»

_____________         В. В. Стояк

 

 

АКТ

 

внедрения комплекса  лабораторных работ по испытаниям фотоэлектрической станции

 

 

 

Программное приложение и методика испытаний, разработанные  студентом АИСУ – 05 -2 Рахимовым К. Е., применены в учебном процессе при создании комплекса лабораторных работ.

В том числе:

- Определение мгновенных значений тока (I), напряжения (U), электрической мощности (N) и интегральной выработки электрической энергии за определенный период при заданных нагрузке (R) и и с одновременной регистрации параметров (E, , , , );

-  Измерение и регистрация мгновенных и интегральных характеристик СБ  и всех определяющих параметров при ее работе в штатном режиме с подключением к ДС/АС инвертору и аккумуляторной станции;

-  Определение нагрузочной  характеристики инвертора с одновременным  определением КПД;

- Определение интегральных  и усредненных характеристик  инвертора при работе в штатном  режиме с подключением реального  потребителя.

 

 

 

 

 

Исполнитель: 

студент группы АИСУ-05-2                                                              К. Е. Рахимов