Энергетика сельских территорий имеют ряд особенностей: сосредоточенность потребителей, малая единичная мощность, большая протяженность электрических сетей, наличие большого количества сельских селений и потребителей, где ведется сельскохозяйственное производство.
Для энергообеспечения сельского дома (3-5 человек), расположенного в окрестностях г. Канибадам РТ, рассмотрим энергопотребление и выбор источника энергообеспечения за счет использования энергии солнца и ветра. Город Канибадам расположен на широте 400 и входит в «мировой солнечный пояс» земли.
Для энергообеспечения сельского дома определим средний уровень потребности в электроэнергии на одно хозяйство [1] :
-приготовление пищи - 2 кВт*ч/сут:
-освещение жилища - 0,12 кВт*ч/сут:
-обогрев помещений - 2 кВт*ч/сут:
-телевизор, радио - 0,3 кВт*ч/сут:
-холодильник - 1,6 кВт*ч/сут:
-прочие - 0,1 кВт*ч/сут.
Всего: Qд. п= 6,12 кВт*ч/сут. или ≈2233,8 кВт*ч/год,
где Qд. п – среднесуточная потребляемая энергия.
В работе [2] приведены значения широтного распределения месячных сумм суммарной солнечной радиации при условии безоблачного неба (табл.).
Таблица. Широтное распределение месячных сумм суммарной солнечной радиации при условии безоблачного неба, кВт*чм2.
Широта |
650 |
600 |
550 |
500 |
450 |
400* |
Январь |
8,1 |
20,9 |
39,1 |
57,3 |
77,4 |
90 |
Февраль |
31,7 |
47,9 |
66,1 |
84,3 |
104,4 |
112 |
Март |
91,6 |
115,4 |
133,6 |
151,8 |
168,2 |
180 |
Апрель |
159,8 |
171,0 |
185,0 |
198,9 |
211,0 |
220 |
Май |
233,0 |
234,4 |
241,3 |
248,1 |
254,6 |
260 |
Июнь |
260,2 |
258,6 |
259,3 |
260,0 |
262,6 |
263 |
Июль |
250,8 |
249,6 |
253,9 |
258,2 |
262,0 |
265 |
Август |
183,6 |
192,2 |
204,3 |
216,4 |
227,4 |
239 |
Сентябрь |
105,7 |
124,9 |
142,9 |
160,9 |
174,3 |
185 |
Октябрь |
52,3 |
72,1 |
93,4 |
114,7 |
133,4 |
149 |
Ноябрь |
15,5 |
27,6 |
45,2 |
62,8 |
82,2 |
99 |
Декабрь |
2,3 |
13,3 |
30,3 |
43,2 |
66,9 |
87 |
*- выделенные данные таблицы определены авторами путем экстраполяции графика.
Таким образом, выделенный столбец означает, что за декабрь месяц суммарная солнечная радиация в г. Канибадам составляет Qм.д=87кВт*чм2.
Значение минимальной суточной суммарной солнечной радиации Qс.д ( Д -количество дней) составляет:
Qс.д=Qм.дД=8731=2,8 кВт*чсут.
Значение максимальной суточной суммарной солнечной радиации Qс.и (июль) составляет:
Qс.и =Qм.иД=26531=8,5 кВт*чсут.
Полученная энергия солнца от солнечной электростанции (СЭС), при среднем ее значении η =15% , составляет:
- декабрь месяц: Qд=Qс.д*η=2,8*0,15=0,42 кВт*ч/сут,
- июль месяц: Qи=Qс.и*η=8.5*0,15=1,2 кВт*чсут.
Определим площадь СЭС для указанных месяцев:
-декабрь месяц: Sд=Qд.пQд=6,120,42=14,5 м2;
-июль месяц: Sи=Qи.пQи=6,121,2=5,1 м2.
Выберем площадь солнечной батареи СЭС равной SСБ=15 м2.
Ввиду непостоянства солнечной радиации в течение месяца и года, дополнительно выберем ветроэнергетическую установку (ВЭУ), мощностью Р=0,5 кВт и дизель генератор, мощностью Р=1 кВт.
На рисунке приведена схема соединения источников энергии для энергообеспечения сельского дома [3].
Рисунок. Схема соединения источников энергии для энергообеспечения сельского дома.
Ветро - солнечная система, должна иметь несколько управляющих контроллеров – контроллеры для фотоэлектрических модулей, и для ветрогенератора – электронные устройства для контроля и управления зарядкой батарей, а также, инверторы – для получения переменного тока 220 В, для потребителей электроэнергии из постоянного тока аккумуляторных батарей.
Если в каждом сельском доме использовать ветро - солнечную систему, то можно обеспечить необходимым количеством энергии все сельское поселение и поднять уровень жизни населения.
Естественно, предлагаемая схема энергообеспечения требует экспериментальных исследований и дополнительного обоснования параметров выбранного комплекта оборудования.
Литература:
Карпов В.Н. Применение передвижных ветроэнергетических установок комбинированного типа / В.Н. Карпов, З.Ш. Юлдашев, Р.З. Юлдашев // Материалы междунар. научно-практ. конф. «Аграрная наука и образование на современном этапе развития: опыт, проблемы и пути их решения», 8-10 июня 2010 года. -Ульяновск. -Том 3. Ч.1., Ч.2. -С. 48-50.
Беленов А.Т. Солнечные фотоэлектрические водоподъемники / А.Т. Беленов, Г.Н. Метлов; под ред. Академика РАСХН Д.С. Стребкова. –М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. -100 с.
http://www.donviga.aaanet.ru/vetrogeneratori.html