Проєктування сонячної електростанції для приватного будинку

Abstract

Однією з найважливіших особливостей розвитку сучасного світу є підвищена увага світової спільноти до проблем раціональності та ефективності використання енергоресурсів, впровадження технологій енергозбереження та пошуку відновлюваних джерел енергії. У сучасних умовах поглиблення проблем світової економіки розвиток відновлюваної енергетики у світі набув прискореного характеру. Швидше за все, протягом найближчого десятиліття закладена тенденція не просто збережеться, а й матиме підвищувальну динаміку, що пов'язано, перш за все, з багатофакторними кризовими явищами глобального характеру, що наростають в енергетиці. Розвиток технічної та законодавчої бази відновлюваних джерел енергетики та стійкі тенденції зростання вартості паливно-енергетичних ресурсів вже сьогодні визначають техніко-економічну перевагу електростанцій, які використовують відновлювані джерела енергії. Очевидно, що в перспективі ці переваги збільшуватимуться, розширюючи сфери застосування відновлюваної енергетики та збільшуючи її внесок у світовий енергетичний баланс. У першому розділі проведений аналіз сонячної інсоляції для Львівського регіону здійснювали на основі даних Нацуправління з повітроплавання та дослідження космічного простору NASA. Отримані значення згідно з сайтом NASA за останні 25 років. На базі цих даних побудована залежність розподілу середнього значення кожнодобової інсоляції на протязі року на горизонтальну поверхню площею один квадратний метр. Із наведених у другому розділі розрахунків бачимо, що перспектива сонячної енергетики є великою. Сонячна енергія є практично невичерпним джерелом електричної енергії, яку можна використовувати і є також екологічно чистим та доступним джерелом енергії. Але недоліком сонячної енергії як джерела енергії, є нерівномірне його надходження на поверхню Землі, що визначається добовою та сезонною циклічністю, а також кліматичними погодними умовами. Тому однією з важливих проблем є проблема акумулювання електричної енергії, що виробляється при допомозі сонячних енергетичних установок. У третьому розділі здійснений аналіз добового споживання електроенергії індивідуальним будинком протягом кожної години для автономної сонячної електростанції, у якому проживають п’ять осіб. Вибираємо сонячну панель на основі монокристалічного кремнію, тому що їх коефіцієнт корисної дії є більшим від 20%, а саме вибираємо сонячну панель марки JA Solar JAM54S30-415/LR 415 Вт Mono Black Frame. Вибрана система збереження енергії TAICO TKPS-A5 (5 кВт), (орієнтована ціна 63500 грн.) – є системою збереження енергії, яка призначена для забезпечення безперебійного живлення й оптимізації енергоспоживання Для правильного вибору акумулятора до інвертора спочатку проаналізовані усі типи акумуляторів. Проаналізувавши наведені розрахунки, вибраний інверторний генератор (газ+бензин) Champion Dual Fuel The Mighty Atom 2200 Вт з LED індикаторами з Eco Mode 2,2кВт (92001i-DF-EU). У п’ятому розділі наведена загальна характеристика та стан безпеки праці. Згідно з правилами пристроїв електроустановок (класифікація приміщень за небезпекою ураження електрикою) СЕС відносяться до особливо небезпечних, так як вони поєднують кілька ознак з підвищеною небезпекою. А саме – струмопровідні підлоги(земля), жаркі приміщення(температура до 35°), можливість одночасного дотику людини до металевих корпусів електрообладнання і до з’єднання з землею металоконструкцій. Метою бакалаврської роботи є: розробка концепції комбінованого електропостачання житлової будівлі, що дає змогу мінімізувати витрати, пов'язані із споживанням електричної енергії від мережі та дослідження потенціалу відновлюваних джерел енергії для забезпечення енергоспоживання в умовах Львівського регіону.

One of the most important features of the development of the modern world is the increased attention of the world community to the problems of rationality and efficiency of energy resources use, the introduction of energy-saving technologies and the search for renewable energy sources. In the current conditions of deepening problems of the world economy, the development of renewable energy in the world has acquired an accelerated character. Most likely, over the next decade, the established trend will not only be preserved, but will also have an upward dynamics, which is associated, first of all, with multifactorial crisis phenomena of a global nature that are growing in the energy sector. The development of the technical and legislative base of renewable energy sources and the stable trends in the growth of the cost of fuel and energy resources already today determine the technical and economic advantage of power plants that use renewable energy sources. It is obvious that in the future these advantages will increase, expanding the scope of renewable energy and increasing its contribution to the global energy balance. In the first section, the analysis of solar insolation for the Lviv region was carried out based on data from the National Aeronautics and Space Administration of NASA. The values obtained are according to the NASA website for the last 25 years. Based on these data, a dependence of the distribution of the average daily insolation value during the year on a horizontal surface of one square meter was constructed. From the calculations given in the second section, we see that the prospects for solar energy are great. Solar energy is a practically inexhaustible source of electrical energy that can be used and is also an environmentally friendly and affordable source of energy. But the disadvantage of solar energy as an energy source is its uneven arrival on the Earth's surface, which is determined by daily and seasonal cycles, as well as climatic weather conditions. Therefore, one of the important problems is the problem of accumulating electrical energy generated by solar power plants. In the third section, an analysis of the daily electricity consumption of an individual house during each hour for an autonomous solar power plant, in which five people live, is carried out. We choose a solar panel based on monocrystalline silicon, because their efficiency is greater than 20%, namely, we choose a solar panel of the JA Solar JAM54S30-415/LR 415 W Mono Black Frame brand. The selected energy storage system TAICO TKPS-A5 (5 kW), (estimated price 63,500 UAH) is an energy storage system designed to ensure uninterrupted power supply and optimize energy consumption. To correctly select a battery for the inverter, all types of batteries are first analyzed. After analyzing the above calculations, the inverter generator (gas + gasoline) Champion Dual Fuel The Mighty Atom 2200 W with LED indicators with Eco Mode 2.2 kW (92001i-DF-EU) was selected. The fifth section presents the general characteristics and state of occupational safety. According to the rules of electrical installation devices (classification of premises by the risk of electric shock), solar power plants are considered particularly dangerous, as they combine several features with increased danger. Namely - conductive floors (ground), hot rooms (temperature up to 35 Ѓ‹), the possibility of simultaneous human contact with metal housings of electrical equipment and grounding of metal structures. Subject of study: solar power plant for power supply of a house in the village of Solonka, Lviv region with coordinates: 49 Ѓ‹ 44ЃЊ24 ЃЌ N. s., 24 Ѓ‹ 01ЃЊ48 ЃЌ E. etc., supply voltage . 220 V, supply voltage frequency . 50 Hz. The purpose of the bachelor's thesis is: to develop a concept for combined power supply of a residential building, which allows minimizing the costs associated with the consumption of electricity from the network and to study the potential of renewable energy sources to ensure energy consumption in the conditions of the Lviv region.