ПРОИЗВОДСТВО И НАКОПЛЕНИЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ С ПОМОЩЬЮ АВТОНОМНОЙ СОЛНЕЧНОЙ-МИНИ-ГАЭС

АННОТАЦИЯ

В данной статье рассмотрены виды аккумулирование электрической энергии производимый солнечной электростанцией, их влияние на окружающую среду, разработка гидроаккумулирующей энергоустановки малой мощности  на основе водонапорной башни для энергоснабжения локальных и автономных потребителей.

ABSTRACT

This article discusses the types of electrical energy storage produced by a solar power plant, their impact on the environment, the development of a low-power pumped-storage power plant based on a water tower for power supply to local and autonomous consumers.

Ключевые слова: энергетика, возобновляемые источники энергии, солнечная энергетика, станции, солнечная энергия, фотоэлектрические преобразователи, аккумуляторные батареи, гидроаккумулирующие электрические станции.

Keywords: energy sector, renewable energy, solar energy, stations, solar energy, photovoltaic converters, batteries, pumped storage power plants.

С развитием энергетики из возобновляемых источников неизбежно встаёт проблема накопления производимой электрической энергии. Особо остро данный вопрос проявляется у потребителей пользующиеся возобновляемые источниками электрической энергии. В данной теме предлагается решение этой проблемы путём внедрения солнечной мини гидроаккумулирующих электростанции (СМГАЭС).

Основываясь на принципе работы гидроаккумулирующих электростанций как гравитационных накопителей энергии, расходующих дешёвую электроэнергию для балансировки в энергопотреблении и генерирующих её в часы ночного энергопотребления, важно отметить экономическую эффективность их применения [1-5].

Использование накопительных систем на основе микро гидроаккумулирующих электростанций в таких условиях позволяет существенно повысить эффективность накопления электрической энергии.

Так как возможность аккумуляции больших запасов электроэнергии является вопросом давней необходимости для человечества. На настоящий момент разработано множество технологий накопления энергии, каждая из которых имеет свои особенности и сферу применения. Основными параметрами их экономического сравнения являются стоимость капиталовложений, стоимость обслуживания, КПД, энергетическая плотность и число циклов между обслуживанием.

Рассматриваем сравнение существующих накопителей энергии и соответствующих им сфер применения [6-14]:

- конденсаторы имеют наибольший КПД, но и самые высокие удельные капиталовложения. Их наименьшее время зарядки-разрядки и длительный жизненный цикл делают их применимыми в сферах, где необходимы частые и быстрые циклы накопления энергии.

- аккумуляторные батареи эффективны во многих сферах средних ёмкостей, в частности в быту и сфере некоторых предприятий, в качестве накопителя на небольшой период времени. Хорошо известные свинцовые, гелиевые батареи постепенно теснятся на рынке литий-ионными (Li-Ion) аккумуляторами.

Однако имеющиеся некоторые недостатки аккумуляторных батарей многократно уменьшает их надежность т.е.

- высокая стоимость

- быстрое старение

- малое количество циклов заряда/разряда

- чувствительность к низким температурам

А также вопрос их повторного неиспользования увеличивает их стоимость.

- мощные ГАЭС являются единственной распространённой и общепризнанной технологией в сфере больших объёмов накапливаемой энергии с хорошим КПД, приемлемыми капиталовложениями и регулируемым временем зарядки разрядки [1-4].

Однако, основным недостатком крупных ГАЭС являются специфические требования к участку, как географической высоты, так и наличия водоёмов. Поэтому подходящие участки, в большинстве случаев, будут находится в холмистых или гористых районах и зачастую в районах с исключительной природной красотой. Поэтому существуют также социальные и экологические проблемы, которые стоят на пути у их строительства.

В условиях республики Узбекистан применении солнечной-мини-ГАЭС для накопления электрической энергии и использования ее в ночное время на нужды бытового потребления сыграет большую роль, когда республики нет возможности производство аккумуляторных батарей для накопления электрической энергии.

Так как Солнечной-Мини-ГАЭС мощностью от 0,1 кВт до 100 кВт имеют следующие достоинство [11-14]:

- малые удельные капиталовложения

- они не требуют наличия крупных озер или водоемов

- оказывают меньшее влияние на окружающую среду по сравнению с другими энергоисточниками.

Это позволяет значительно сократить площади бассейнов МГАЭС и во многих случаях перейти к использованию наземных искусственных быстровозводимых резервуаров, что существенно снижает экологическую нагрузку на окружающую среду.

Принцип работы Мини-ГАЭС заключается что из верхнего водоема вода под высоким давлением подается по трубам на генератор выходным напряжением 220 вольт, расположенный в удобном месте – недалеко от дома, в непосредственной близости от хозяйственного объекта (фермерского хозяйства, парника, узла связи и т.д.). Это дает возможность обходиться без трансформаторов. Вода после генератора поступает нижний водоем.

Основными элементами Мини-ГАЭС являются два резервуара с водой (верхний и нижний бьеф), расположенные друг от друга на высоте 7-10 метров (рис. 1).

В дневной период времени насосная установка СМГАЭС перекачивает воду из нижнего бьефа в верхний, получая излишнее питание от солнечной электростанции, в это время с помощью насоса вода перекачивается в верхний бассейн (происходит зарядка). Во время ночного режима работы вода вращает турбины мини гидрогенератора, попадая в нижнее хранилище, с помощью чего производимая электрическая энергия отдаётся потребителю (происходит разрядка).

Таким образом потребляется лишняя электроэнергия производимой солнечной электростанции и происходит заряд ГАЭС как массивного электроаккумулятора.

Рисунок 1. Мини-СГАЭС

Если рассмотреть потребителем электрической энергии является частный дом тогда, всем известно, что потребление электроэнергии в частных домах в течение суток значительно меняется.

Ночью, когда все люди спят, потребление электроэнергии самое минимальное. Утром люди начинают собираться на работу, пользуются различными бытовыми и осветительными приборами (электрические чайники, СВЧ-печи, электробритвы и т.п.), поэтому потребление несколько увеличивается. Это, так называемый, утренний пик нагрузки, который приходится на время с 7-00 до 10-00 [1-14].

Затем потребление несколько уменьшается и остается неизменным практически до самого вечера. А вот вечером потребление электроэнергии резко увеличивается до максимального значения — это называется максимальным пиком нагрузки или часами максимума, которое приходится на время с 18-00 до 23-00 — люди приходят с работы, активно пользуются бытовыми и осветительными приборами (электрические чайники, электрические плиты, стиральные машины, компьютеры, телевизоры, электронагреватели, посудомоечные машины и многое другое). После 23-00 потребление снова уменьшается до некоторой установившейся величины. Этого можно убедится графиком нагрузки электрической энергии жилого дома в летнее и зимнее время (рис.2).

Рисунок 2. График нагрузки электрической энергии жилого домохозяйства

Таким образом данный солнечный мини-ГАЭС можно использовать в жилых домах, фермерских хозяйствах, объектах сотовой связи оснащенные возобновляемыми источниками электрической энергии.

Не нарушая экологию окружающей среды, затраты на приобретение и монтаж оборудования автономной солнечной мини-ГАЭС окупятся быстро при современных тарифах на электроэнергию.

Для того хозяина, который не имеет постоянного электроснабжения, предлагаемая автономная солнечная-мини-ГАЭС считается – незаменимая вещь.

Список литературы:

1. М. М. Мухаммадиев, Б.У.Уришев, К.С. Джураев, Ж. М. Махмудов, Гидроаккумулирующие электрические станции малой мощности С.: Вестник СГАСУ №1 (22) стр. 21-26, 2016.
2. Д.С.Щавелев. Гидроаккумулирующие установки: гидроэлектростанции, насосные станции и гидроаккумулирующие электростанции. Л.: Энергоиздат, 1981
3. Куланов Б. Я. и др. Развитие альтернативных источников энергетики Узбекистана //НАУКА, ОБРАЗОВАНИЕ, ИННОВАЦИИ: АКТУАЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ И СОВРЕМЕННЫЕ АСПЕКТЫ. – 2021. – С. 29-32.
4. Куланов Б. Я. Телекоммуникация тизимлари гибрид энергия таъминоти манбаларининг бошқарув усулларини таҳлили //Academic research in educational sciences. – 2021. – Т. 2. – №. 5. – С. 307-314.
5. Abror Q. Research and Analysis of Ferromagnetic Circuits of a Special Purpose Transformer //Fazliddin, A., Tuymurod, S., & Nosirovich, OO (2020). Use of Recovery Boilers At Gas-Turbine Installations Of Compressor Stations And Thyristor Controls. The American Journal of Applied sciences. – 2020. – Т. 2. – №. 09. – С. 46-50.
6. Abror Q. Development of Magnetic Characteristics of Power Transformers //Fazliddin, A., Tuymurod, S., & Nosirovich, OO (2020). Use Of Recovery Boilers At Gas-Turbine Installations Of Compressor Stations And Thyristor Controls. The American Journal of Applied sciences. – 2020. – Т. 2. – №. 09. – С. 46-50.
7. Qurbonov A., Qurbonov A. Кўп функцияли токни кучланишга ўзгарткичларнинг ишончлилик кўрсаткичлари ва иш қобилияти эҳтимоллигини тадқиқ этиш //Физико-технологического образование. – 2021. – №. 2.
8. Qurbonov A., Nazarov F., Qurbonova B. ИССЛЕДОВАНИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА В НАПРЯЖЕНИЕ //Физико-технологического образование. – 2021. – Т. 6. – №. 6.
9. Qurbonov A., Qurbonov A., Qurbonova B. OLIY TA’LIM MUASSALARIDA TALABALARNING INTELLEKTUAL KOMPETENTSIYALARINI RIVOJLANTIRISHNING PSIXOLOGIK JIHATLARI //Физико-технологического образование. – 2022. – №. 2.
10. Qurbonov A., Qurbonov A., Qurbonova B. MUHANDIS-ELEKTRIKLARNI KASBIY FAOLIYATGA TAYYORLASHDAGI BUGUNGI KUN TALABLAR //Физико-технологического образование. – 2022. – №. 2.
11. Qurbonov A. et al. “ZARBDOR TEXTILE” MCHJNING SAMARADORLIK KO’RSATKICHINI OSHIRISH MAQSADIDA O’RNATILADIGAN TRANSFORMATORLARNING SONI VA QUVVATINI HISOBLASH //Физико-технологического образование. – 2022. – №. 2.
12. Курбанов A. Intellektual kompetensiyaning tarkibiy tuzilishi //Общество и инновации. – 2022. – Т. 3. – №. 1/S. – С. 268-277.
13. Abdinasir o‘g‘li Q. A. BO ‘LAJAK MUHANDIS-ELEKTRIKLARNI KASBIY FAOLIYATGA TAYYORLASHNING METODIK ASOSLARI //E Conference Zone. – 2022. – С. 21-24.
14. Abdinasir o‘g‘li Q. A. TALABALARDA INTELLEKTUAL KOMPETENTSIYALARNING RIVOJLANTIRISHNING TARKIBIY QISMLARI //E Conference Zone. – 2022. – С. 27-30.