Раздел 2. Энергетические ресурсы современного производства

ОСНОВЫ ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЯ

 

 

Учебно-методическийкомплекс

 

Минск Изд-во МИУ

 

УДК 620.9(076.6) ББК 31.47

Б

 

 

Рецензенты:

 

Р.И. Есьман, доктор технических наук, профессор кафедры "Промышленная теплоэнергетика и теплотехника" БНТУ

 

Беляев В.М., Ивашин В.В.

Б Основы энергосбережения: Учеб-метод, комплекс / В.М. Беляев, В.В. Ивашин - Мн.: Изд-во МИУ, 2004, с.

 

 

ISBN

 

 

Учебно-методический комплекс предназначен для оказания помощи в изучении дисциплины "Основы энергосбережения" студентам экономических специальностей дневной и заочной форм обучения.

 

 

УДК 620.9(076.6) ББК 31.47

 

 

ISBN © В.М. Беляев, В.В. Ивашин, 2004 © МИУ, 2004

3 Введение

 

Настоящий учебно-методический комплекс предназначен для оказания методической помощи в изучении дисциплины «Основы энергосбережения» студентам экономических специальностей дневной и заочной форм обучения.

В первой части УМК сформулированы цели и задачи изучения дисципли-ны, требования к знаниям и умениям студентов, показана взаимосвязь этой дисциплины с другими дисциплинами учебного плана. Во второй части приве-дена общая характеристика лекционного курса, дано краткое изложение тем в соответствии с учебной программой дисциплины. В третьей части приведены методические материалы, необходимые для практического освоения материала и контроля знаний и умений. Методические материалы по проведению практи-ческих занятий включают цель занятия и его содержание, общие теоретические сведения, методический разбор решения типовой задачи, которыми следует ру-ководствоваться при подготовке к практическим занятиям. Вопросы к зачету могут быть использованы студентами как форма самоконтроля. В четвертой части приведен развернутый список литературы.

 

ЦЕЛЬ, ЗАДАЧИ, СТРУКТУРА И СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ, ЕЕ МЕСТО В УЧЕБНО-ВОСПИТАТЕЛЬНОМ ПРОЦЕССЕ

 

 

Цель преподавания дисциплины.

Целью преподавания дисциплины является формирование у специалиста правильного подхода к постановке и решению проблемы эффективного исполь-зования топливно-энергетических ресурсов (ТЭР) на основе мирового опыта и государственной политики в области энергосбережения.

 

 

Задачи изучения дисциплины. Задачи дисциплины:

- дать студентам основные знания по источникам энергии, вопросам производства, распределения и потребления энергии, экономике энер-гетики, экологическим аспектам энергосбережения;

- - ознакомить студентов с мировыми и государственными показателя-ми, программами и мероприятиями по эффективному использованию энергетических ресурсов;

- ознакомить студентов с приоритетными направлениями энергосбере-жения по различным отраслям народного хозяйства;

- дать знания по организации и управлению энергосбережением на про-изводстве путем внедрения энергетического менеджмента, по оценке эффективности инвестиций в энергосберегающие мероприятия на ос-нове анализа затрат.

 

 

В результате изучения дисциплины студент должен: знать:

- современные приемы и средства управления энергоэффективностью и энергосбережением;

- основные приемы по выявлению и внедрению новых энергоэффек-тивных технологий в различных отраслях народного хозяйства, а так-же нетрадиционные и экологически чистые энергоисточники;

- организацию контроля и учета использования энергоресурсов, а также проблемы формирования задач автоматизированной обработки техни-ко-экономической и организационной информации;

уметь:

- использовать основные приемы осуществления энергетического ана-лиза технологических процессов и устройств;

- оценить их функционально-экономическую эффективность, а также эффективность энергосберегающих мероприятий;

- пропагандировать идеи энергосбережения на всех уровнях управления производством и в различных слоях населения.

 

Связь дисциплины с другими учебными дисциплинами.

Изучение дисциплины основано на использовании знаний, полученных студентами по следующим дисциплинам «Производственные технологии», «Основы экологии и экономика природопользования» и будут использованы при изучении дисциплин «Экономика предприятий», «Организация производ-ства» и «Охрана труда».

 

СТРУКТУРА ДИСЦИПЛИНЫ.

 

 

Первая тема дает студентам понятия о дисциплине «Основы энергосбе-режения», роли энергетики в развитии человеческого общества и уровня его цивилизации, а также эффективность использования и потребления энергии в различных странах и в Республике Беларусь. Приводятся сравнительные харак-теристики энергоемкости ВНП по отраслям в мире и Республике Беларусь.

 

Раздел 2 включает в себя две темы. Первая тема посвящена изучению энергетических ресурсов и их классификации, составу основных источников энергии. Во второй теме приведено описание основных видов топлива (твердое, жидкое, газообразное, ядерное), их калорийность. Рассмотрены вопросы, ка-сающиеся топливно-энергетического комплекса Республики Беларусь, перспек-тивы его развития, и анализ потребления ТЭР по отраслям в Республике Бела-русь.

 

Раздел 3 посвящен вопросам понятия энергии и ее основным видам. При-ведены преимущества электрической энергии перед другими видами энергии. Рассмотрены традиционные способы получения энергии на тепловых, атомных и гидроэлектростанциях. Рассмотрены новые перспективные направления по-вышения кпд тепловых станций за счет введения на них в работу газотурбин-ных и парогазовых установок. Эти установки и мини ТЭЦ являются наиболее экономичными и перспективными способами получения энергии.

 

Нетрадиционные способы получения и использования энергии рассмот-рены в разделе 3. В нем анализируются различные способы преобразования солнечной энергии в тепловую (солнечные водоподогреватели, коллекторы, те-плонагревательные станции и солнечные электростанции), а также прямое пре-образование солнечной энергии в электрическую. Рассматриваются проблемы и возможности использования в Республике Беларусь ветроэнергетики, малой гидроэнергетики. Подробно рассмотрены вопросы преобразования энергии биомасс в потребные виды энергии и получение энергии от других природных явлений (приливов и отливов, волн, геотермальных процессов).

 

Раздел 5 посвящен вопросам энергосбережения в Республике Беларусь. Детально рассмотрены вопросы использования и потребления энергии в Рес-публике Беларусь, основные резервы и принципы энергосбережения, основные направления потребления энергии. и. организационно-технические мероприя-

 

тия по энергосбережению. Приводятся основные положения Республиканской программы «Энергосбережение».

 

Уделяется достаточно внимания одному из эффективных мероприятий по энергосбережению - вторичным энергетическим ресурсам (ВЭР), их классифи-кации, объемам выхода и использования ВЭР. Приводятся примеры использо-вания ВЭР. Разобраны принципы работы тепловых насосов и трансформаторов тепла и эффективность их использования в народном хозяйстве.

 

Основным направлениям энергосбережения в промышленности, строи-тельстве и АПК уделено внимание в разделе 6. Рассмотрены наиболее эффек-тивные направления деятельности по энергосбережению в этих отраслях на-родного хозяйства. Особенно много внимания уделено вопросам потерь тепла в зданиях и сооружениях, тепловой изоляции стен и оконных проемов, изоляци-онным характеристикам стеклопакетов и регулирование теплового режима зда-ний и сооружений. Обращено внимание на энергосберегающие мероприятия в АПК, экономическую эффективность этих мероприятий и потенциал энерго-сбережения в АПК.

 

Раздел 7 посвящен вопросам экономии электрической и тепловой энергии в быту. На примерах использования широко распространенных бытовых при-боров показаны пути и направления энергосбережения. Уделено внимание практическим приемам правильного пользования электробытовыми приборами для повышения их энергетической эффективности. Рассмотрены вопросы эко-номии электроэнергии за счет рационального пользования осветительными приборами, замене ламп накаливания компактными люминесцентными лампа-ми.

 

Вопросам экономики энергетики и энергосбережения посвящен раздел 8. В нем сформулированы требования к энергетической безопасности страны и проанализирована ситуация с энергобезопасностью в Республике Беларусь. Рассмотрены вопросы качества электрической энергии и влияние отдельных показателей качества на работу потребителей электроэнергии. Изучены вопро-сы экономической и тарифной политики в государстве, проанализированы та-рифы на тепловую и электрическую энергию. Проведен анализ недостатков в тарифной политике и проведено сравнение с тарифами, используемыми в зару-бежных странах.

 

Вопросы энергетического аудита и менеджмента рассмотрены в разделе 9. Приведены понятия энергоменеджмента, аудита и энергобаланса, основные цели, задачи и их функции. Рассматриваются вопросы связанные с различными формами учета энергии, этапами и последовательностью проведения энергоау-дита, анализируются резервы экономии энергии и методы составления меро-приятий по устранению недостатков и эффективному использованию энергети-ческих ресурсов.

 

Раздел 10 посвящен изучению мирового опыта в области энергосбереже-ния. Анализируются вопросы эффективности использования и потребления энергии в таких странах как Россия, США, Япония и Дания. Уделяется внима-

 

ние в работе этих стран по проведению планирования энергосберегающих ме-роприятий в условиях рыночной экономики, созданию и реализации инноваци-онных проектов в области энергосбережения.

 

СОДЕРЖАНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

 

 

№ пп	Наименование тем	Лекции	Практи-ческие занятия
	Введение
	Энергетические ресурсы современного производст-ва
2.1	Виды энергетических ресурсов
2.2	Топливно-энергетический комплекс РБ
	Виды и традиционные способы получения энергии
3.1	Энергия и ее основные виды
3.2	Традиционные способы получения энергии
	Нетрадиционные способы получения и использова-ния энергии
4.1	Гелиоэнергетика
4.2	Ветро- и биоэнергетика
	Организация энергосбережения в Республике Бела-русь
5.1	Эффективность использования и потребления энер-гии в Республике Беларусь
5.2	Вторичные энергетические ресурсы
	Основные направления энергосбережения в про-мышленности, строительстве и АПК
	Экономия электрической и тепловой энергии в бы-ту
	Экономика энергетики и энергосбережения
	Основы энергетического аудита и менеджмента
9.1	Энергетический баланс предприятия
9.2	Энергетический аудит
9.3	Энергетический менеджмент
	Мировой опыт в области энергосбережения

8 РАЗДЕЛ 1. НАИМЕНОВАНИЕ ТЕМ ЛЕКЦИЙ И ИХ СОДЕРЖАНИЕ

 

 

Тема 1. Введение

 

 

Предмет, его задачи и содержание, распределение учебного времени. Не-обходимость знаний проблем энергетики будущим специалистам.

Роль энергетики в развитии человеческого общества и уровня его циви-лизации.

Эффективность использования и потребления энергии в различных стра-нах и Республике Беларусь. Сравнительные характеристики энергоемкости ВНП по отраслям в мире и Республике Беларусь.

Литература: [2, с. 6-7, 11-18]; [3, c. 11-14]; [4, с. 4, 8-11].

 

Тема 4.1. Гелиоэнергетика

 

Прямое преобразование солнечной энергии в тепловую энергию (солнеч-ные водоподогреватели, коллекторы, теплонагревательные станции и солнеч-ные электростанции). Примеры использования солнечной энергии а разных странах. Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую энергию (фотоэлектрические преобразователи)

Литература: [2, с. 28-30, 33-37]; [3, c. 53-56, 58-61]; [4, с. 21-28].

 

Цель работы

 

 

1. Изучить устройство и принцип действия наиболее распространенных типов приборов учета, контроля и расхода электрической энергии.

2. Изучить устройство и принцип действия основных приборов и датчиков учета, контроля и расхода тепловой энергии.

 

Содержание работы

 

 

1. Ознакомиться с теоретической частью, основными понятиями и определениями.

2. Внеаудиторная работа предполагает дополнительную проработку теоретических вопросов, а также изучение дополнительной литературы.

 

 

Общие сведения

 

 

Для оценки эффективности использования энергии в производстве, а так-же определения эффективности мероприятий по энергосбережению, необходим строгий учет расходов всех видов энергии и энергетических ресурсов. Причем, регистрацию всех видов энергии необходимо вести как получаемой, так и от-пускаемой.

Одним из наиболее точных и прогрессивных методов учета является учет с помощью соответствующих контрольно-измерительных приборов. Наиболее широко в Беларуси используется электроэнергия и тепловая энергия.

В связи с этим, основное внимание будет уделено изучению приборов учета и контроля электрической и тепловой энергии.

 

 

П и р о м е т р ы

Для измерения температур от 400 до 4000 °С используют пирометры из-лучения. Принцип работы этих приборов основан на способности нагретого те-ла излучать энергию в виде световых и тепловых лучей. С повышением темпе-ратуры тела интенсивность излучения возрастает, кроме того, появляются из-лучения различных длин волн. При большей температуре большая часть энер-гии излучается с меньшей длиной волны. Эталоном максимальной лучеиспус-кательной и лучепоглощающей способности является абсолютно черное тело. Однако ни один из материалов в природе не обладает такой способностью. Из-лучательная способность абсолютно черного тела равна полному количеству энергии, излучаемой с 1 м2 поверхности за 1 с (Вт/м2).

 

 

Рис. 17. Пирометр ФЭП-4:

а - схема пирометра, б — модель абсолютно черного тела; / — линза объектива, 2 — диа-фрагма, 3 — зеркало, 4 — лампа обратной связи, 5 — светофильтр, 6 — окуляр, 7 — фо-тоэлемент, 8 — усилитель, 9 — выходной каскад, 10 — калибровочное сопротивление, 11 — потенциометр, 12 — объект измерения температуры

 

 

На рис. 64, б показана модель абсолютно черного тела. Если даже внут-ренняя поверхность тела имеет не очень большой коэффициент поглощения, то излучение все равно практически полностью поглотится внутренней поверхно-стью в результате многократных внутренних отражений.

С помощью пирометров по яркости излучения определяют температуру нагретого тела. Градуируют пирометры по интенсивности излучения искусст-венного черного тела.

Пирометры выпускают двух типов: о п т и ч е с к и е и р а д и а ц и о н -н ы е.

Пирометры, основанные на яркостном методе измерения, называются оптическими или я р к о с т н ы м и.

Пирометры, использующие радиационный метод измерения температуры, называются р а д и а ц и о н н ы м и или пирометрами полного излучения.

К оптическим пирометрам относятся приборы ОППИР и ФЭП-4, которые являются измерителями одноцветного монохроматического излучения.

Принцип действия оптического пирометра ОППИР основан на сравнении через светофильтр яркости нагретого объекта и яркости раскаленной нити фо-тометрической лампы накаливания. Светофильтр пропускает излучения опре-деленной длины волны. Прибор ОППИР позволяет измерять температуру от 800 до 6000 °С. Основная погрешность измерения 4—8 %.

Принцип действия фотоэлектрического пирометра ФЭП-4 (рис. 17, а) за-ключается в том, что излучение от объекта измерения 12 вместе с излучением от эталонной лампы 4 в противофазе попадает на фотоэлемент 7. Разность этих световых потоков усиливается усилителем 8 и подается на выходной каскад 9, нагрузкой которого является эталонная лампа накаливания 4, последовательно с которой установлено калиброванное сопротивление 10. Падение напряжения на калиброванном сопротивлении измеряется электронным потенциометром 11, шкала которого отградуирована в единицах измерения температуры.

 

Пирометр выпускают на пределы измерения температуры от 500 до 4000 °С. Основная погрешность не превышает ± 1 % при измерении температуры не выше 2000 СС и 1,5 % — при температуре свыше 2000 °С.

 

Рис. 18. Общий вид телескопа ТЭРА-50:

/ — линза окуляра, 2 — корпус, 3 — термобатарея, 4 — фланец, 5 —• линза объектива, 6 —• диафрагма, 7 — зажимы для подключения измерительного прибора

 

Радиационный пирометр РАПИР является измерителем полного излуче-ния и предназначен для измерения температур в диапазоне 100—2500 °С. Ос-новным элементом прибора является телескоп ТЭРА-50 (рис. 18) с термобата-реей, преобразующей тепловое излучение тела в термо-э.д.с, которая измеряет-ся вторичным прибором.

Чувствительным элементом телескопа ТЭРА-50 является термобатарея, состоящая из десяти соединенных последовательно термопар типа хромель — алюмель. При таком соединении результирующая термо-э. д. с. батареи равна сумме термо-э. д. с. составляющих ее элементов, что значительно повышает чувствительность прибора.

При измерении телескоп располагают на расстоянии 1 м от объекта изме-рения и наводят на него через линзу окуляра.

 

 

Содержание работы

 

1. Ознакомиться с теоретической частью, основными понятиями и опре-делениями.

2. На основании полученных теоретических знаний выполнить необхо-димые расчеты и построить необходимые графики.

3. Внеаудиторная работа предполагает дополнительную проработку тео-ретических вопросов, а также доработку и оформление результатов практических занятий.

 

 

Общие сведения

 

 

Солнце является основным источником энергии, обеспечивающим суще-ствование жизни на Земле. Вследствие реакций ядерного синтеза в активном ядре Солнца достигаются температуры до 107 К. При этом поверхность Солнца имеет температуру около 6000 К. Э л е к т р о м а г н и т н ы м и з л у ч е н и е м солнечная энергия передается в космическом пространстве и достигает поверх-ности Земли. Вся поверхность Земли получает от Солнца мощность около 1,2⋅1017 Вт. Это эквивалентно тому, что менее одного часа получения этой энергии достаточно, чтобы удовлетворить энергетические нужды всего населе-ния Земного шара в течение года. Максимальная плотность потока солнечного излучения, приходящего на Землю, составляет примерно, 1 кВт/м2.. Для насе-ленных районов в зависимости от места, времени суток и погоды потоки сол-нечной энергии меняются от 3 до 30 МДж/м2 в день.

Для характеристики солнечного излучения используются следующие ос-новные величины.

 

Поток излучения - величина, равная энергии, переносимой электромаг-нитными волнами за одну секунду через произвольную поверхность. Единица измерения потока излучения - Дж/с=Вт.

Плотность потока излучения (энергетическая освещенность) - вели-чина, равная отношению потока излучения к площади равномерно облучаемой им поверхности. Единица измерения плотности потока излучения - Вт/м2.

Световой поток. Световым потоком называется поток излучения, оцени-ваемый по его воздействию на человеческий глаз. Человеческий глаз неодина-ково чувствителен к потокам света с различными длинами волн. Обычно при дневном освещении глаз наиболее чувствителен к свету с длиной волны 555 нм. Поэтому одинаковые по мощности потоки излучения, но разных длин волн вы-зывают разные световые ощущения у человека. Единицей измерения светового потока с точки зрения восприятия его человеческим глазом (яркости) является люмен (лм). Световой поток в 1 лм белого света равен 4,6х10-3 Вт (или 1 Вт =217 лм).

Освещенность - величина, равная отношению светового потока, падаю-щего на поверхность, к площади этой поверхности. Освещенность измеряется в люксах (лк). 1 лк = 1 лм/м2. Для белого света 1 лк = 4,6⋅10-3 Вт/м2 (или 1 Вт/м2 =217 лк).

Приборы, предназначенные для измерения освещенности, называются люксметрами.

Таблица 1 Освещенность, создаваемая различными источниками

Источники	Освещенность, лк	Освещенность, Вт/м2
Солнечный свет в полдень (сред-ние широты)
Солнечный свет зимой
Облачное небо летом	5000-20000	23-92
Облачное небо зимой	1000-2000	4,6-9,2
Рассеянный свет в светлой комна-те (вблизи окна)		0,46
Светильники, создающие необхо-димую для чтения освещенность	30-50	0,14-0,23
Полная Луна, облучающая по-верхность Земли	0,2	0,92⋅10-3

 

 

В связи с большим потенциалом солнечной энергии чрезвычайно заман-чивым является максимально возможное непосредственное использование ее для нужд людей.

При этом самым оптимальным представляется прямое преобразование солнечной энергии в наиболее распространенную в использовании электриче-скую энергию.

Это становится возможным при использовании такого физического явле-ния как фотоэффект.

 

Фотоэффектом называются электрические явления, происходящие при освещении вещества светом. Различают три вида фотоэлектрического эффекта: в н е ш н и й, в н у т р е н н и й и в е н т и л ь н ы й (р-п перехода) фотоэффек-ты. Внешний фотоэффект заключается в испускании электронов с поверхно-сти вещества на которую падает свет. Внутренний фотоэффект связан с изме-нение электрической проводимости вещества при поглощении им света. Вен-тильный фотоэффект связан с перемещением зарядов через границу раздела полупроводников с различными типами проводимости (p-n).

Наиболее распространенным полупроводником, используемым для соз-дания солнечных элементов, является кремний.

Рассмотрим структуру солнечного элемента с p-n переходом. Она вклю-чает в себя (рис. 1): слой полупроводника с n-проводимостью и слой полупровод-ника с p-проводимостью. На границе разделов двух полупроводников образует-ся р-п переход.

 

 

Рис. 1. Структура солнечного элемента

 

 

При освещении р-n перехода солнечным светом, фотоны света проникают через полупрозрачный слой р-полупроводника в р-n переход и ионизируют атомы кремния (Si) 1, создавая при этом новые пары носителей заряда – дырки (р) 2 и электроны (n) 3. Образовавшиеся, в зоне р-n перехода, электроны 3 под воздействием потенциального поля Ез переносятся в область n - полупроводни-ка, а дырки, соответственно, в область р - полупроводника. Это приводит к об-разованию избытка дырок в слое р и электронов в слое n. Разность потенциалов между слоями n и р вызывает прохождение по внешней цепи Rн фототока Iф, обусловленного движением электронов из области n – полупроводника в по внешней цепи в область р-полупроводника.

Солнечные элементы характеризуются коэффициентом преобразования солнечной энергии в электрическую, который представляет собой отношение падающего на элемент потока излучения к максимальной мощности вырабаты-

 

ваемой им электрической энергии. Кремниевые солнечные элементы имеют ко-эффициент преобразования 10-15 %.

Солнечные элементы последовательно соединяются в солнечные модули, ко-торые в свою очередь параллельно соединяются в солнечные батареи как изо-бражено на рис. 2.

 

В 1958 году впервые солнечные батареи были использованы в США для энергообеспечения искусственного спутника Земли Vanguard 1. В последую-щем они стали неотъемлемой частью космических аппаратов.

Широко известны микрокалькуляторы, часы, радиоприемники и многие другие электронные аппараты, работающие на солнечных батареях.

 

4 A

 

 

М		М			М

 

V

 

 

Э М Б

 

 

Рис. 2. Э - солнечный элемент; М - солнечный модуль; Б - солнечная батарея

 

 

За последние годы мировая продажа солнечных модулей составила по суммарной мощности 25 МВт в 1986 году и около 60 МВт - в 1991 году.

Полная стоимость солнечных элементов с 1974 по 1984 год упала при-мерно со 100 до 4 долларов США на 1 Вт максимальной мощности. Предпола-гается снижение этой величины до 0,8 долларов США. Однако даже при пол-ной стоимости солнечных элементов 4 доллара США на 1 Вт плюс вспомога-тельной аппаратуры 2 доллара США на 1 Вт при облученности местности 20 МДж/м2 в день и долговечности солнечных батарей 20 лет стоимость выра-батываемой ими электроэнергии составляет примерно 16 центов США за 1 кВт ⋅ ч

 

(4,4 цента за МДж). Это вполне конкурентоспособно с электроэнергией, выра-батываемой дизельгенераторами, особенно в отдаленных районах, где стои-мость доставки топлива и обслуживания резко возрастает. Ожидается, что в ближайшие несколько лет солнечные батареи будут широко использоваться развивающимися странами в сельских местностях в осветительных системах и системах водоснабжения.

Основные компоненты солнечной энергетической установки изображены на рис. 3 и включают в себя: Б - солнечную батарею с приборами контроля и управления; А - аккумуляторную батарею; И - инвертор для преобразования постоянного тока солнечной батареи в переменный ток промышленных пара-метров, потребляемый большинством электрических устройств.

47

 

Несмотря на неравномерность суточного потока солнечного излучения и его отсутствие в ночное время аккумуляторная батарея, накапливая вырабаты-ваемое солнечной батареей электричество, позволяет обеспечить непрерывную работу солнечной энергетической установки.

 

			Б
	И		А

 

 

Рис. 3. Солнечная энергетическая установка

 

Экспериментальная установка

 

A     V

1

 

4

 

 

5

 

 

 

Рис. 4. Схема экспериментальной установки

1 – солнечный модуль, состоящий из 36-ти (9х4) солнечных элементов; 2 – ам-перметр и 3 – вольтметр для определения напряжения и силы тока, вырабатываемых солнечным модулем; 4 – источник света, имитирующий солнечное излучение; 5 – люксметр для определения освещенности поверхности солнечного модуля; 6 – реостат, представляющий собой регулируемую нагрузку в электрической цепи.

48 Порядок выполнения работы

 

а). Определение световой характеристики солнечного модуля.

 

 

1. Определение световой характеристики солнечного модуля произво-дится следующим образом:

- устанавливается источник света на прямое излучение на поверхность солнечного модуля;

- люксметром производится измерение освещенности Еср солнечного мо-дуля;

- по показаниям вольтметра определяется ЭДС вырабатываемая солнеч-ным элементом;

- проделываются аналогичные измерения при косом падении излучения на поверхность модуля, поворачивая источник света на 10, 20, 30, 40, 50 градусов.

2. Исходные данные, необходимые для расчета световой характеристики солнечного модуля, приведены в табл. 4.

3. Вычислить плотность потока излучения W (энергетическую освещен-ность), используя соотношения между лк и Вт/м2 для белого света, W = 4,6⋅10-3 · Еср.

4. Вычислить ЭДС, вырабатываемую одним солнечным элементом ЭДС-1, разделив ЭДС модуля на число элементов 36, входящих в него.

5. Все результаты занести в табл. 2.

 

 

Таблица 2

 

Результаты измерений и вычислений

Угол падения излучения, град	Еср,лк	ЭДС,В	W, Вт/м2	ЭДС-1,В

 

 

6. Построить график зависимости ЭДС солнечного модуля от плотности потока излучения, падающего на его поверхность W ( рис. 5а).

49 б). Определение вольт-амперной характеристики солнечного модуля

 

1. Для определения вольт-амперной характеристики солнечного модуля к цепи модуля подключается нагрузочный резистор (6). С помощью реостата, пе-ремещая подвижный контакт реостата, изменяется сопротивление нагрузки в цепи и производится измерение напряжения U на солнечном модуле вольтмет-ром V (3) и тока I, протекающего по цепи, с помощью амперметра А (2).

Источник света устанавливается на прямое излучение на поверхность солнечного модуля.

С ростом нагрузки увеличивается величина тока и уменьшается напряже-ние, вырабатываемое модулем.

2. Исходные данные для расчета вольт-амперной характеристики солнеч-ного модуля, приведены в табл. 5.

3. Для каждого измерения вычислить электрическую мощность в цепи РЭ=I ⋅ U .

4. Все данные занести в табл. 3.

Таблица 3

Плотность потока излучения, Вт/м2	Номер измерения	Напряжение U, В	Ток I, А	Мощность РЭ, Вт

 

 

5. Построить вольт-амперную характеристику (график зависимости I от U) солнечного модуля при данной плотности потока излучения, значение кото-рой взять из предыдущей серии измерений (рис.5б).

6. Отметить наибольшее значение мощности, вырабатываемой солнечным модулем.

7. Определить коэффициент преобразования солнечной энергии в элек-трическую Кф = W / Рэ.

50 а) б)

 

Рис. 5. Характеристики солнечного модуля.

 

 

Исходные данные

Таблица 4

Угол падения излучения, град	Вариант задания
I	II	III	IV	V
Еср, лк	ЭДС, в	Еср, лк	ЭДС, в	Еср, лк	ЭДС, в	Еср, лк	ЭДС, в	Еср, лк	ЭДС, в
		17,3		17.0		16.8		16.0		15.8
		16,5		16.2		16.0		15.2		15.0
		15,9		15.6		15.4		14.6		14.4
		15,7		15.4		15.2		14.4		14.2
		15,5		15.2		15.0		14.2		14.0
		15,2		15.0		14.8		14.0		13.8

 

 

Таблица 5

Номер измерения	Вариант задания
I	II	III	IV	V
U, в	I, А	U, в	I, А	U, в	I, А	U, в	I, А	U, в	I, А
	1,5	0,178	2,5	0,17	2,0	0,174	1,0	0,182	3,0	0,168
	4,0	0,162	5,0	0,155	4,5	0,16	3,0	0,168	6,0	0,15
	7,5	0,142	7,5	0,137	7,0	0,14	5,0	0,15	9,0	0,127
	9,0	0,125	10,0	0,12	9,5	0,12	7,0	0,14	11,5	0,105
	11,0	0,11	12,5	0,095	12,0	0,1	9,0	0,125	13,5	0,085
	13,0	0,09	15,0	0,065	14,5	0,08   12345678910Следующая ⇒ Поделиться с друзьями: Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим... Индивидуальные и групповые автопоилки: для животных. Схемы и конструкции... Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)... Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций...  © cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста. Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы! 0.173 с.