'
Пеструхина Е.В., Соргутов И.В.
ПРИМЕНЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЧЕРЕПИЦЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПЕРМСКОГО КРАЯ *
Аннотация:
в работе рассмотрены виды альтернативных источников энергии, так же рассчитано необходимое количество электроэнергии для автономного существования жилого дома. Произведён расчет выработки электроэнергии солнечной черепицей в условиях Пермского края. Проведен анализ возможности существования жилого дома автономно
Ключевые слова:
альтернативные источники, солнечная черепица, электроснабжение, энергосбережение
УДК 620.9
Пеструхина Е.В.
Пермский ГАТУ им. академика Д.Н. Прянишникова
(г. Пермь, Россия)
Научный руководитель:
Соргутов И.В.
доцент, к.э.н.
Пермский ГАТУ им. академика Д.Н. Прянишникова
(г. Пермь, Россия)
ПРИМЕНЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЧЕРЕПИЦЫ
НА ТЕРРИТОРИИ ПЕРМСКОГО КРАЯ
Аннотация: в работе рассмотрены виды альтернативных источников энергии, так же рассчитано необходимое количество электроэнергии для автономного существования жилого дома. Произведён расчет выработки электроэнергии солнечной черепицей в условиях Пермского края. Проведен анализ возможности существования жилого дома автономно.
Ключевые слова: альтернативные источники, солнечная черепица, электроснабжение, энергосбережение.
На сегодняшний день особое внимание во всем мире направлено на нетрадиционные источники энергии. Связано это с решением проблемы энергосбережения и экономии традиционных источников энергии, а также уменьшения выбросов углекислого газа.
Альтернативными источниками энергии являются энергия ветра, энергия солнца, геотермальная энергетика, энергия приливов и отливов. [2, с20]
В процессе эволюции энергетической отрасли среди методов выработки электричества все большее место занимает использование солнечной энергетики. Связанно это с ее неисчерпаемостью, возможностью использования для отдаленных регионов любой страны, где нет централизованного энергоснабжения, низкие затраты на обслуживание и экологичность.
Солнечная энергетика не стоит на месте. Появляются все новые разработки из более лучших материалов, которые увеличивают КПД. Одним из таких разработок является солнечная черепица.
Солнечная черепица, также называемая фотоэлектрическая черепица – это солнечные панели, которые выглядят и функционируют как обычные кровельные материалы, в дополнении производящие электричество.
ООО «ИННОВАТИКС» [3] организация в России, которая занимается разработкой солнечной черепицы (Рис. 1). Это высоко – конкурентный продукт, который совместил в себе три функции: современный кровельный материал, генерирующий электричество и одновременно подогревающий холодную воду. Такая гибридная система энергообеспечения будет в разы дешевле одновременно применяемых сегодня в мире солнечных батарей и солнечных коллекторов.
Рис. 1. Солнечная черепица компании ООО «ИННОВАТИКС»
Произведем расчет потребляемой энергии для жилого дома в Пермском крае в котором постоянно проживает семья из 5 человек с применением черепицы фирмы ИННОВАТИКС [3].
Таблица 1. Технико-экономические показатели по зданию
№ |
Наименование показателей |
Ед. изм. |
Кол-во |
1 |
Строительный объем здания |
м3 |
1362 |
2 |
Площадь застройки здания |
м2 |
258,94 |
3 |
Общая площадь здания |
м2 |
354,01 |
4 |
Жилая площадь здания |
м2 |
138,21 |
5 |
Площадь крыши |
м2 |
265,00 |
В первую очередь рассчитаем потребляемую энергию на освещения дома.
Таблица 2. Суточное потребление электроэнергии на освещение
№ |
Помещение |
Норма освещ, Лк/ м2 |
Площадь помещ, м2 |
Норма, Лм |
Светодиодная лампа |
tработы, ч/сут |
кВт*ч/сут |
|||
Р, Вт |
Светов. поток, Лм |
Кол-во |
Робщ, Вт |
|||||||
1 этаж |
||||||||||
1 |
Тамбур |
50 |
9,12 |
456 |
8 |
650 |
1 |
8 |
6 |
0,048 |
2 |
Санузел |
50 |
2,64 |
132 |
3 |
250 |
1 |
3 |
1 |
0,003 |
3 |
Кладовая |
30 |
5,88 |
176 |
3 |
250 |
1 |
3 |
1 |
0,003 |
4 |
Терраса |
30 |
16,20 |
486 |
3 |
250 |
2 |
6 |
5 |
0,03 |
5 |
ИТП |
50 |
9,36 |
468 |
8 |
650 |
1 |
8 |
1 |
0,008 |
6 |
Холл |
50 |
29,64 |
1482 |
5 |
400 |
4 |
20 |
6 |
0,12 |
7 |
Кухня |
150 |
12,48 |
1872 |
14 |
1300 |
2 |
28 |
4 |
0,112 |
8 |
Столовая |
150 |
27,84 |
4176 |
14 |
1300 |
4 |
56 |
2 |
0,112 |
9 |
Гостиная |
150 |
48,00 |
7200 |
22 |
2100 |
4 |
88 |
5 |
0,44 |
10 |
Бильярдная |
300 |
27,84 |
8352 |
14 |
1300 |
7 |
98 |
2 |
0,196 |
Итого 1 этаж |
1,072 |
|||||||||
2 этаж |
||||||||||
1 |
Балкон |
- |
2,33 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
2 |
Холл |
50 |
30,52 |
1526 |
5 |
400 |
4 |
20 |
6 |
0,12 |
3 |
Спальня |
150 |
27,84 |
4176 |
22 |
2100 |
2 |
44 |
2 |
0,088 |
4 |
Гардеробная |
75 |
2,43 |
182 |
3 |
250 |
1 |
3 |
1 |
0,003 |
5 |
Спальня |
150 |
34,53 |
5180 |
14 |
1300 |
4 |
56 |
2 |
0,112 |
6 |
Спальня |
150 |
27,84 |
4176 |
22 |
2100 |
2 |
44 |
2 |
0,088 |
7 |
Гардеробная |
75 |
12,4 |
930 |
8 |
650 |
2 |
16 |
1 |
0,016 |
8 |
Ванная комната |
50 |
8,88 |
444 |
8 |
650 |
1 |
8 |
1 |
0,008 |
9 |
Ванная комната |
50 |
9,36 |
468 |
8 |
650 |
1 |
8 |
1 |
0,008 |
10 |
Балкон |
- |
2,88 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
11 |
Балкон |
- |
2,33 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
12 |
Балкон |
- |
3,72 |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
- |
Итого 2 этаж |
0,443 |
|||||||||
Итого 1 и 2 этажи |
1,515 |
Во вторую очередь рассчитаем потребляемую энергию бытовыми приборами.
Таблица 3. Суточное потребление электроэнергии бытовыми приборами
№ |
Бытовой электроприбор |
Р, Вт |
Кол-во |
Робщ, Вт |
tработы, ч/сут |
кВт*ч/сут |
1 |
Электрическая плита (2х комф.) |
1600 |
1 |
1600 |
2 |
3,2 |
2 |
Духовой шкаф |
1000 |
1 |
1000 |
1 |
1,0 |
3 |
Водяной насос |
300 |
1 |
300 |
2 |
0,6 |
4 |
Холодильник |
150 |
1 |
150 |
24 |
3,6 |
5 |
Чайник |
650 |
1 |
650 |
0,4 |
0,26 |
6 |
Стиральная машина |
1700 |
1 |
1700 |
1,5 |
2,55 |
7 |
Телевизор |
200 |
4 |
800 |
3 |
2,4 |
8 |
Ноутбук |
100 |
3 |
300 |
3 |
0,9 |
Итого |
14,51 |
Для автономного существования дома в сутки требуется 16,025 кВт*ч.
Произведём расчет выработки электричества солнечной черепицей компании ООО «ИННОВАТИКС» [3] в условиях Пермского края. Для этого нам понадобится значение суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации в Пермском крае на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности [4].
Таблица 4. Месячные и годовые суммы суммарной
солнечной радиации в Пермском крае
|
Январь |
Февраль |
Март |
Апрель |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
Октябрь |
Ноябрь |
Декабрь |
Год |
МДж/ м2 |
46 |
117 |
285 |
431 |
553 |
599 |
574 |
431 |
239 |
105 |
46 |
25 |
3451 |
кВт*ч/ м2 |
12,8 |
32,5 |
79,2 |
119,7 |
153,6 |
166,4 |
159,4 |
119,7 |
66,4 |
29,2 |
12,8 |
6,9 |
958,6 |
Рассчитаем выработку энергии солнечной черепицы на 1 м2 по формуле:
Есп = Еинс * Рсп / Ринс * k (1)
где Есп – выработка энергии солнечной черепицы;
Еинс – месячная инсоляция квадратного метра;
Рсп – номинальная мощность солнечной черепицы;
Ринс – максимальная мощность инсоляции квадратного метра земной поверхности;
k – коэффициент потерь на заряд – разряд аккумуляторов, преобразование постоянного напряжения в переменное, обычно принимаю равным 1.2.
Таблица 5. Суточные, месячные и годовые суммы выработки энергии
на 1 м2 солнечной черепицей ООО «ИННОВАТИКС»
в условиях Пермского края
|
Январь |
Февраль |
Март |
Апрель |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
Октябрь |
Ноябрь |
Декабрь |
Год |
Есп, кВт*ч/ м2 в месяц |
0,31 |
0,78 |
1,90 |
2,87 |
3,69 |
3,99 |
3,83 |
2,87 |
1,59 |
0,70 |
0,31 |
0,17 |
23,01 |
Есп, кВт*ч/ м2 в сутки |
0,01 |
0,03 |
0,06 |
0,10 |
0,12 |
0,13 |
0,12 |
0,09 |
0,05 |
0,02 |
0,01 |
0,01 |
0,75 |
Рассчитаем выработку солнечной черепицы в сутки на площадь крыши
265 м2. Общая суточная потребность в электричестве составляет 16,025 кВт*ч.
Таблица 6. Месячные и годовые суммы выработки энергии
солнечной черепицей ООО «ИННОВАТИКС»
в условиях Пермского края на площадь крыши 265 м2
|
Январь |
Февраль |
Март |
Апрель |
Май |
Июнь |
Июль |
Август |
Сентябрь |
Октябрь |
Ноябрь |
Декабрь |
Год |
кВт*ч в сутки |
2,63 |
7,38 |
16,25 |
25,38 |
31,51 |
35,28 |
32,70 |
24,56 |
14,08 |
5,99 |
2,71 |
1,42 |
199,88 |
Произведя расчеты, мы можем сделать вывод, что для автономного существования дома солнечной черепицы будет недостаточно. Это связано с малым пребыванием солнца в осенний и зимний период. В это время года возможно компенсировать потребляемую энергию только на освещения дома, для бытовых приборов потребуется внешний источник электроэнергии.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Pestrukhina E.V.
Perm State Technical University
named after Academician D.N. Pryanishnikova
(Perm, Russia)
Scientific advisor:
Sorgutov I.V.
Associate Professor, Ph.D.
Perm State Technical University
named after Academician D.N. Pryanishnikova
(Perm, Russia)
APPLICATIONS OF SOLAR TILESON TERRITORY OF PERM REGION
Abstract: the paper considers the types of alternative energy sources, also calculates the required amount of electricity for the autonomous existence of a residential building. The calculation of electricity generation by solar tiles in the conditions of the Perm Territory was made. The analysis of the possibility of the existence of a residential building autonomously was carried out.
Keywords: alternative sources, solar tiles, power supply, energy saving.
Номер журнала Вестник науки №2 (59) том 1
Ссылка для цитирования:
Пеструхина Е.В., Соргутов И.В. ПРИМЕНЕНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЧЕРЕПИЦЫ НА ТЕРРИТОРИИ ПЕРМСКОГО КРАЯ // Вестник науки №2 (59) том 1. С. 170 - 177. 2023 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/7223 (дата обращения: 21.05.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2023. 16+
*