Исследование возможности применения фотоэлектрических солнечных установок внутри купольного строения в условиях Севера

Цель – исследование возможности размещения фотоэлектрических солнечных установок внутри купольного строения, находящегося на базе испытательного полигона Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова в центральной части Республики Саха (Якутия), с сохранением значительной доли ген ерации мощности и определение оптимального расстояния между фотоэлектрической солнечной установкой и прозрачными стенами данного купольного строения. В исследовании применялись методики и способы определения снижения электроэнергетической эффективности фотоэлектрических солнечных установок при изменении среды размещения, было выявлено оптимальное расстояние размещения установки внутри прозрачных купольных строений с приведением графических интерпретаций и градиентов. Авторами статьи получены контрольные параметры снижения величины светового потока, мощности генерации фотоэлектрической солнечной установки при изменении среды эксплуатации и оптимальное расстояние размещения фотоэлектрической солнечной установки внутри купольного строения в целях значительного снижения поверхностного загрязнения фотоэлектрической солнечной установки. На основе проведенных исследований определено, что в случае эксплуатации фотоэлектрических солнечных установок внутри прозрачного купольного строения мощность генерации падает на 25,61% в сравнении с фактическими данными генерации на открытом пространстве. Определено, что с увеличением расстояния между прозрачными стенами строения и установкой мощность генерации падает на ~ 23,01%, светового потока – на 5,224% на расстоянии до 1,5 м. Кроме того, данный способ применения фотоэлектрических солнечных установок микромощности внутри купольного строения может применяться в рамках строительства и проектирования системы «Умный дом» и объектов автономной генерации электроэнергии и мощности на территории северных регионов России.

1. Филиппов Д.В., Васильев П.Ф., Петрова А.Н., Григорьев Б.В. Эксперимент «Дом под куполом» // Климат 2021: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы: матер. VI Всерос. науч.-техн. конф. (г. Геленджик, 20–21 мая 2021 г.). Геленджик: Изд-во ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова, 2021. С. 17−25.

2. Васильев П.Ф., Местников Н.П. Исследование влияния резко-континентального климата Якутии на функционирование солнечных панелей // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 1. С. 57−64. https://doi.org/10.34286/1995-4646-2021-76-1-57-64

3. Макаров В.Н., Торговкин Н.В. Загрязнение атмосферы города Якутска взвешенными веществами // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020. Т. 25. № 1. С. 43−50.

4. Торговкин Н.В., Макаров В.Н.Влияние современных климатических изменений на геохимические особенности мерзлотных почв г. Якутск // Устойчивость природных и технических систем в криолитозоне: матер. Всерос. конф. с междунар. участием, посвященной 60- летию образования Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (г. Якутск, 28–30 сентября 2020 г.). Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2020. С. 182−184.

5. Mazumder M.K., Horenstein M.N., Stark J.W., Girouard P., Sumner R., Henderson B., et al. Characterization of electrodynamic screen performance for dust removal from solar panels and solar hydrogen generators // IEEE Transactions on Industry Applications. 2013. Vol. 49. Iss. 4. Р. 1793–1800. https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2258391

6. Habib M.R., Tanvir M.S., Suhan A.Yo., Vadher A., Alam S., Shawmee T.T., et al. Automatic solar panel cleaning system based on Arduino for dust removal // International Conference on Artificial Intelligence and Smart Systems (ICAIS). 2021. https://doi.org/10.1109/ICAIS50930.2021.9395937

7. Панченко В.А., Дегтярев К.С., Сангджиев М.М. Влияние пыли и песка на возобновляемые источники энергии в Калмыкии // Инновации в сельском хозяйстве: VII Междунар. науч.-техн. конф. (г. Москва, 13–14 декабря 2016 г.). М.: Изд-во ВИЭСХ, 2016. С. 176−183.

8. Пермяков М.Б., Краснова Т.В., Иванченко Т.А. Использование солнечной энергии в комплексе энергоэффективных зданий-полигонов //Строительные материалы, конструкции и технологии XXI века: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. М.Б. Пермякова. Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2019. С. 28−35.

9. Местников Н.П. Исследование влияния резкоконтинентального климата Севера на работу поликристаллической солнечной панели // Eurasia Science: сб. ст. XXXVII Междунар. науч.-практ. конф. (г. Москва, 15 мая 2021 г.). М.: ООО «Актуальность. РФ», 2021. С. 72−74.

10. Местников Н.П., Васильев П.Ф., Альхадж Ф.Х. Разработка гибридных систем электроснабжения для энергоснабжения удаленных потребителей в условиях Севера и Арктики // Международный техникоэкономический журнал. 2021. № 1. С. 47−56. https://doi.org/10.34286/1995-4646-2021-76-1-47-56

11. Местников Н.П., Нуруллин Э.Г. Исследование и моделирование процесса генерации ветровой и солнечной электростанции мощностью 650 Вт // Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы 2019 (МНТК «ИМТОМ–2019»): матер. Х Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 2. (г. Казань, 5–6 декабря 2019 г.). Казань, 2019. С. 436−439.

12. Hossain M., Rabbi F., Zaman S., Rahman F., Islam M.S. Study of dust effect on PV panel‟s efficiency during winter for Dhaka, Bangladesh // 2nd International Conference on Sustainable Technologies for Industry 4.0 (STI). 2020. https://doi.org/10.1109/STI50764.2020.9350391

13. Elangovan H., Ranjan U., Jagdish А.K., Ramamurthy P.C., Chattopadhyay K. Performance of monocrystalline silicon solar cell- influence of dust on ultra-violet and visible region during early stage of deposition // IEEE 44th Photovoltaic Specialist Conference (PVSC). 2017. https://doi.org/10.1109/PVSC.2017.8366172

14. Darwish Z.A., Sopian K., Kazem Н.А., Alghoul M.A., Alawadhi Н. Investigating the effect of titanium dioxide (TiO2) pollution on the performance of the monocrystalline solar module // World Renewable Energy Congress-17: E3S Web Conference.2017. Vol. 23. Р. 01005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20172301005

15. Kavya V., Keshav R.M.R. Solar dust detection system // International Conference on Power Energy, Environment and Intelligent Control (PEEIC). 2018. https://doi.org/10.1109/PEEIC.2018.8665410

16. Tiwari S., Rani P., Patel R.N. Examining the economic viability of a solar panel dust cleaning // IEEE International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies (ICECCT). 2019. https://doi.org/10.1109/ICECCT.2019.8869011

17. Чарыев Я., Сарыев К., Ходжанепесов К., Пенджиев А. Технико-экономическое обоснование использования солнечных фотоэлектрических модулей в Туркменистане // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 5. С. 214−218.

18. Басан Д., Коломиец Ю.Г., Сулейманов М.Ж. Исследование влияния запыления на эффективность работы солнечных модулей с учетом природных особенностей Монголии // Возобновляемая энергетика – XXI век: энергетическая и экономическая эффективность REENCONXXI: матер. IV Междунар. конгр. (г. Москва, 5–6 июня 2018 г.). М.: Изд-во ОИВТ РАН, 2018. С. 21−25.

19. Зацаринная Ю.Н., Амиров Д.И., Земскова Л.В., Рахматуллин Р.Р. Исследование эффективности работы солнечной панели при воздействии на нее загрязнителей // Труды Академэнерго. 2019. № 1. С. 81−92. https://doi.org/10.34129/2070-4755-2019-54-1-81-92

20. Симакин В.В., Смирнов А.В., Тихонов А.В., Тюхов И.И. Современная система автономного электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии // Энергетик. 2013. № 3. С. 21−25.