Оценка применимости ручных трекерных установок в фотоэлектрических станциях микро-мощности в условиях Севера

Abstract

Актуальность. Электроснабжение отдаленных населенных пунктов Севера производится с помощью автономных энергосистем, представляющих собой совокупность дизель-генераторных установок. Данные установки потребляют значительные объемы дорогостоящего дизельного топлива. Уменьшение объемов потребления топлива путем применения объектов возобновляемой энергетики имеет прикладную актуальность и востребованность. Цель. Оценка возможности применения ручных трекерных установок в фотоэлектрических станциях микромощности, функционирующих в составе автономных энергосистем, на территории Севера путем выполнения натурных исследований. Методы. Методы определения эффективности использования ручных и автоматических трекерных установок для фотоэлектрических станций, обработки экспериментальных данных. Результаты и выводы. Идентифицированы показатели повышения выработки электроэнергии до и после внедрения трекерных установок. Вычислены объемы снижения потребления дизельного топлива в автономной энергосистеме в зависимости от вида трекерной установки. Сформированы рекомендации по устойчивой эксплуатации ручных трекерных установок для фотоэлектрических станций микро-мощности. Обоснована невозможность применения ручных трекерных установок в объектах гелиоэнергетики малой и крупной мощности по причине высоких трудозатрат. Полученные результаты прикладных исследований могут быть применены в обновлении существующего перечня технических мероприятий по усовершенствованию фотоэлектрических станций, размещенных на территории Севера. Капитальная стоимость ручных трекерных установок меньше на 70-80 %, чем ее автоматические аналоги. Данный вид установок увеличивают среднесуточную выработку электроэнергии от фотоэлектрической станции на 17-18 % при условии изменении ориентации фотоэлектрических панелей относительно Солнца в ежечасном порядке. По результатам проведения технико-экономической оценки определено, что в случае внедрения ручных трекерных установок в фотоэлектрическую станцию установленной мощностью 20 кВт в с. Тойон-Арыы достигается среднегодовая экономия дизельного топлива до 8,8 т со сроком окупаемости до 11,7 лет. Уменьшается углеродный след в исследуемой энергосистеме в виде снижения объемов выброса СО2 до 27,7 т в год

Relevance. Electricity supply to remote settlements in the North is carried out using autonomous power systems, which are a combination of diesel generator units. These units consume significant volumes of expensive diesel fuel. Reducing the volume of fuel consumption by using renewable energy facilities has practical relevance and demand. Aim. Evaluation of the possibility of using manual tracker units in micro-power PV-power plants operating as part of autonomous power systems in the North by performing in-kind studies. Methods. Methods of determining the efficiency of using manual and automatic tracker units for PV-power plants, and processessing experimental data. Results and conclusions. The authors have identified the indicators of increase in electricity generation before and after the introduction of tracker units. The volumes of reduction in diesel fuel consumption in an autonomous power system are calculated depending on the type of tracker unit. Recommendations for the sustainable operation of manual tracker units for micro-power PV-power plants are formed. The authors substantiated the impossibility of using manual tracker units in small and large-capacity solar energy facilities due to high labor costs. The obtained results of applied research can be used to update the existing list of technical measures to improve PV-power plants located in the North. The capital cost of manual tracker units is 70-80% less than their automatic counterparts. This type of units increases the average daily electricity generation from a PV-power plant by 17-18% provided that the orientation of the PV-panels relative to the Sun changes hourly. Based on the results of the technical and economic assessment, it was determined that in the case of introducing manual tracker units into a PV-power plant with an installed capacity of 20 kW in the village of Toyon-Aryy, an average annual saving of diesel fuel of up to 8.8 tons is achieved with a payback period of up to 11.7 years. The carbon footprint in the energy system under study is reduced in the form of a decrease in CO2 emissions to 27.7 tons per year