Главная ->  Экология 

 

Основные направления развития технологической базы фотовольтаических энергетических систем. Переработка и вывоз строительного мусора

Два новых типа устройств плавного пуска, дополняющих компактную программу низковольтной коммутационной аппаратуры Sirius, начинают демонстрироваться департаментом Автоматизации и Приводов (A&D) фирмы SIEMENS на Ганноверской Ярмарке. Они предназначены для мягкого пуска трехфазных асинхронных двигателей, позволяющего предохранить приводы и системы электроснабжения от ударных нагрузок.

 

Новые устройства плавного пуска для стандартных применений Sirius 3RW40 дополняют двухфазные управляемые устройства плавного пуска Sirius 3RW30 в диапазоне выходной мощности до 250kW.

 

Для условий тяжелого пуска и остановки предлагается новый мягкий пускатель Sirius 3RW44, который идеален с его высокими функциональными возможностями и графическим дисплеем. Мягкий пуск осуществляется с управлением вращающим моментом. Устройство имеет новую тормозную функцию для быстрой остановки приводимых в движение механизмов.

 

Оба типа устройств плавного пуска имеют встроенную контактную систему, шунтирующую силовые электронные модули после запуска. Это позволяет избежать потерь мощности в силовых электронных модулях мягких пускателей и, как следствие, предотвращает повышение температуры воздуха, окружающего устройство управления.

 

Устройства плавного пуска имеют встроенные функции по защите двигателя с регулируемым классом срабатывания (время – токовой зависимостью) при перегрузке. Это позволяет исключить реле перегрузки из схем управления приводами, экономит пространство в шкафах управления и снижает дополнительные затраты по монтажу в фидере нагрузки. Повреждения устройства из-за тепловой перегрузке тиристоров или короткого замыкания в силовой цепи предотвращаются внутренней самозащитой устройства. В качестве дополнительной защиты полупроводниковых модулей могут использоваться быстродействующие плавкие предохранители типа Sitor. Подача напряжения управления осуществляется через съемный соединитель. Обслуживающий персона защищен от случайного прикосновения к силовым токоведущим частям защитными крышками для выводов, которые являются общими для всех изделий программы Sirius.

 

Двухфазное устройство плавного пуска без ступенчатых изменений вращающего момента Sirius 3RW40 имеет диапазон выходной мощности от 75 до 250kW при напряжении питания 400V и полную ширину 160mm максимум. Для пуска и остановки двигателя это устройство имеет настраиваемое линейное изменение выходного напряжения и настраиваемую функцию ограничения тока.

 

Для большинства двигателей, требующих мягкого включения, устройство плавного пуска Sirius 3RW44 предлагает высокую степень функциональных и диагностических возможностей с удобным интерфейсом оператора, быстрый и легкий запуск с возможностью использования для настройки вспомогательной клавиатуры, меню и графического дисплея. После подачи управляющего напряжения на дисплее непрерывно отображаются измеренные величины и эксплуатационные значения, предупреждения, сообщения об аварии, выходная мощность. В качестве дополнительной опции предлагается подключение внешнего дисплейного модуля к устройству плавного пуска соединительным кабелем и отображение текущего сообщения о состоянии привода на двери шкафа управления. Для интегрирования в автоматизированные системы 3RW44 может быть укомплектовано дополнительно модулем PROFIBUS DP.

 

Для тяжелых пусков и остановок приводов с выходной мощностью до 710kW при напряжении 400V и стандартном подключении или до 1200kW при напряжении 400V и включении внутри треугольника новое устройство плавного пуска 3RW44 имеет управление вращающим моментом. Для задач позиционирования и калибровки устройство имеет функцию ползущей подачи. Она может быть использована для понижения вращающего момента с целью снижения скорости, чтобы управлять двигателем в обоих направлениях вращения. Функции мягкой остановка и остановки насоса также осуществляются с использованием управления вращающим моментом. В результате предотвращаются гидроудары, появляющиеся в результате внезапного выключения насоса. В этом случае отсутствуют резкие неприятные шумы и повреждения трубопроводов.

 

 

С. М. Карабинов

 

Одним из основных направлений в области возобновляемых источников энергии является фотоэлектричество. Это связано с такими факторами, как экологическая безопасность и неограниченность запаса солнечной энергии.
Пиковая мощность фотоэлектрических станций составляет 1200 ТВт, а объем вырабатываемой энергии - 2 *10^10 ТВт * ч. Мировой рынок фотоэлектричества очень динамичен. Темп роста объема продаж солнечных элементов составил около 30%.
В настоящее время можно говорить о становлении индустрии фотоэлектричества.
В данной работе проводится анализ основных направлений развития технологической базы фотоэлектрических энергетических систем (ФЭС). Как правило, ФЭС включает следующие элементы: солнечную батарею, инвертор, накопитель, систему контроля.
В зависимости от режима работы ФЭС подразделяют на автономные (с накопителем) и сетевые (накопителем является электрическая сеть).
Технико-экономические характеристики ФЭС, прежде всего, эффективность (КПД) и стоимость определяются солнечной батареей, материалами и технологией их изготовления. Доля себестоимости солнечной батареи в себестоимости ФЭС составляет более 60%. Основным структурным компонентом солнечной батареи (СБ) служит солнечный элемент.

 

Солнечные элементы

 

Солнечные элементы (СЭ) в зависимости от материала и технологии изготовления, делятся на кремниевые (объемные, тонкопленочные) и СЭ на основе соединений А2В2 , CdS/CdTe, А3В5 и др.
В зависимости от структуры материала СЭ подразделяются на кристаллические; поликристаллические; аморфные.
На показано распределение объемов мирового производства по типам солнечных элементов [1].
В 1997 г. объем производства СЭ составил 125,9 МВт, в том числе монокристаллического кремния - 49%, поликристаллического кремния - 34%, аморфных полупроводников - 12%, других типов СЭ (А3В5 и др.) - 5%.
Монокристаллические кремниевые солнечные элементы.
Наибольшее развитие среди солнечных элементов получили СЭ на основе монокристаллического кремния. Это обусловлено отработанной технологией получения кремния и выращивания р-п - переходов; высокими параметрами (КПД, стабильностью и надежностью).
Эффективность СЭ на основе c-Si достигает 26%, коммерческие образцы СЭ на c-Si имеют эффективность 14-17%, поликристаллические - 12-14%. Основными направлениями в развитии данной технологии СЭ являются создание эффективных и дешевых технологий получения кремния; повышение эффективности совершенствованием технологии изготовления СЭ, исследованием и созданием комбинированных СЭ и т. п.

 

Тонкопленочные аморфные солнечные элементы

 

Наибольшее развитие в области тонкопленочных СЭ получили технологии : аморфного кремния; CdS/CdTe; CIS (CuInSe2).
Аморфный гидрогенизированный кремний (a-Si:H) в настоящее время является одним из основных материалов солнечной энергетики. Солнечные батареи из a-Si:H обладают рядом преимуществ: большое значение напряжения холостого хода; возможность нанесения на большие площади: использование в качестве подложек различных материалов (стекло, нержавеющая сталь, полиамид); энерго-, ресурсосберегающая технология; низкая стоимость.
Лучшая эффективность СЭ на основе a-Si:H(13%) получена на элементе с тройным p-i-n.
Основные проблемы в области технологии a-Si:H - повышение стабильности параметров СЭ (создание многопереходных солнечных элементов); повышение эффективности СЭ.

 

Тонкопленочные поликристаллические солнечные элементы

 

В настоящее время в области тонкопленочных поликристаллических СЭ основной является технология СЭ на основе CdS/CdTe и CIS. Промышленность выпускает солнечные батареи на основе CdS/CdTe с КПД 8% и высокой стабильностью. Эффективность экспериментальных образцов составляет 15-16%.
Интерес к CIS солнечным элементам связан с возможностью получения высокоэффективных СЭ (КПД около 14-16%).
Основные направления исследований в области тонкопленочных поликристаллических СЭ связаны с созданием такой технологии элементов, которая обеспечила бы высокую стабильность параметров и возможность нанесения пленок на поверхности больших размеров.
Технико-экономические показатели СЭ из различных материалов приведены в [1].
Доминирующее положение в технологии солнечных элементов занимают кремниевые (более 80% мирового объема производства).
Основные направления исследований в области кремниевых солнечных элементов связаны, прежде всего, с технологией получения дешевого кремния. Анализ технологии получения кремния показывает, что основная доля его себестоимости закладывается на этапе получения технического кремния. В настоящее время кремний получают по сложной технологической схеме с использованием больших количеств хлора и хлористого водорода, ректификации трихлорсилана и восстановления кремния водородом. Необходимо отметить, что в России практически отсутствует производство чистого технического кремния.
В настоящие время мы разрабатываем новую технологию получения кремния его прямым восстановлением из кварцитов.
Кремний, полученный по такой технологии, как показывают экспериментальные исследования, будет иметь следующие характеристики:

 

Содержание микропримесей, % ..............<=1*10^-4
Содержание О2 , см ^-3……………………….……..<=1*10^18
Содержание С, см ^-3 ..........................……….<=1*10^16
Диаметр, мм …………………………………………......…>=125

 

Анализ себестоимости технологического процесса показывает, что цена 1 кг технического кремния на начальном этапе не будет превышать 15 долл., что более чем в 2 раза меньше существующей цены. При освоении крупносерийного производства технического кремния его цена может быть снижена еще в 1,5-2 раза.
В дальнейшем технический кремний можно будет использовать для получения поли- и монокристаллического кремния для производства СЭ.
В настоящее время для получения солнечного кремния используются процессы Чохральского, Бриджмена и технология направленной кристаллизации.
Метод Чохральского используют для получения монокристаллического кремния, метод Бриджмена и технологию направленной кристаллизации -для поликристаллического кремния. В приведены сравнительные характеристики методов [2].
Использование новых технологических подходов в получении кремниевых СЭ приведет к снижению их стоимости до 1 долл./Вт и менее.

 

Инверторы

 

В солнечной энергетической установке (СЭУ) инвертор преобразует напряжение постоянного тока, вырабатываемое солнечной батареей или аккумулятором, в напряжение переменного тока требуемой величины и частоты.
Существуют два типа инверторов:

 

инверторы, работающие в автономных источниках (автономные инверторы);
инверторы, обеспечивающие подачу энергии в сеть (сетевые инверторы).

 

Инвертор должен обладать следующими характеристиками:

 

минимальные потери (КПД не менее 90%);
возможность отбирать максимальную мощность от солнечной j батареи (режим МРР);

 

высокая надежность и долговечность;
высокие параметры выходного сигнала;
минимальное влияние на параметры сети (при работе с сетью).

 

В автономных инверторах, как правило, выходной сигнал представляет собой переменное напряжение 220 В и частотой 50 (60) Гц, а на входе постоянное напряжение от аккумулятора составляет 12, 24 или 48 В.
Идеальный автономный инвертор должен иметь следующие свойства:

 

пиковая способность (от 2 до 4 номинальных мощностей Рп);
низкие потери в режиме ожидания и холостого хода;
регулировка выходного напряжения;
отключение при низком напряжении батарей;
низкое значение разности напряжений у аккумуляторов;
низкий уровень коэффициента гармоник;
высокая эффективность (до 95%);
низкий уровень звуковых и радиочастотных помех [3].

 

Сетевой инвертор преобразует постоянный ток от солнечных батарей в переменный ток, который поступает в сеть. Принципиальным отличием сетевого инвертора от автономного является то, что в первом случае осуществляется синхронизация работы инвертора сетевым напряжением.
Система контроля сетевого инвертора должна защитить от короткого замыкания по постоянному току, от потери фазы и т.д.
Как правило, на вход сетевого инвертора подается напряжение постоянного тока от 350 до 800 В. Эффективность сетевых инверторов составляет более 90%.
Эффективность преобразования инверторов во многом определяется характеристиками силовых ключевых элементов. В инверторах используют МДП-транзисторы, IGBT-транзисторы, тиристоры.
МДП-транзисторы применяют в инверторах мощностью не более 5 кВА. Основное преимущество - низкие потери на высоких частотах. Однако МДП-транзисторы по своим предельным энергетическим параметрам значительно уступают биполярным приборам.
Создание IGBT-транзисторов позволило решить проблему коммутации больших токов (до сотен ампер) при напряжении около 1000 В. При этом входные емкости приборов меньше, чем у мощных МДП-транзисторов, и значение сопротивления канала достигает тысячных долей ома. Это позволяет создавать инверторы с ЮВТ-транзисторами до 200 кВт.
При небольшой и средней мощности, когда не предъявляются высокие требования к выходному сигналу, в качестве ключевых элементов могут быть использованы тиристоры.
При работе в ФЭС необходимо обеспечить режим отбора максимальной мощности в нагрузку (режим МРР). Эта проблема решается использованием экстремального регулятора (ЭР).
Мы предлагаем подход к созданию ЭР, обеспечивающему значительное упрощение конструкции и улучшение его удельных характеристик [4].
В предложенном нами варианте ЭР оптимальный режим работы сочетается с простотой конструкции, не требующей применения транзисторов, датчиков Холла и сильноточных цепей со стабилизаторами, что предопределяет минимальные затраты мощности на обеспечение необходимого режима работы.
Анализ технологической базы, существующей на предприятиях электронной промышленности в России, позволил нам создать программу Солнечная энергетика .
В настоящее время освоено производство фотоэлектрических модулей (ФЭМ) на монокристаллическом кремнии с годовым объемом производства около 500 кВт, инверторов, разработан ряд АИП. Параметры изделий приведены в ,, .
Целью программы Солнечная энергетика являются исследования, разработки и освоение в производстве конкурентоспособных фотоэлектрических энергетических систем, удовлетворяющих потребность российского и внешнего рынков. Программа состоит из нескольких этапов. Основные направления реализации I этапа программы:

 

исследования, разработки и освоение в производстве ФЭМ с годовым объемом производства (на период до 2002 г.) солнечных модулей 500 кВт, инверторов до 1 МВт, АИП 200 кВ;
исследования, разработка технологии и освоение производства солнечного кремния. Ожидаемый объем производства солнечного кремния - не менее 100 т/год;
исследования, разработка и освоение производства солнечных элементов из моно- и поликристаллического кремния.

 

Ожидаемый объем производства: монокристаллический кремний - 2 млн. шт., поликристаллический кремний - 3 млн. шт. исследования, разработка и освоение производства комплектующих для АИП и инверторов (IGBT- транзисторы , экстремальные регуляторы, диоды и т.п.) В дальнейшем программа нацелена на создание производственного потенциала с годовым объемом производства изделий солнечной энергетики до 30 МВт в год.

 

Список литературы

 

1. Maycock. International Photovoltaic Markets, Developments and Trends Forecast to 2010. - lst WCPEC, Hawaii, 1994.
2. Silicon wafers for Photovoltaics. Technical Information. Bayer Solar GmbH.
3. Sick F, Erge T. Photovoltaics in Buildings. A Design Handbook for Architects and Engineers. 1998. P. 53-67.
4. Карабанов С. М., Симкин В.В. Патент РФ № 2117983.

 

Ремонт вывоз строительного мусора. ссылка по вывозу строительного мусора .

 

Необхідна реформа управління. Газосбережение как основа создан. Единственный способ спасти эконо. Примерный порядок составленияежегодных отчетов о выбросах парниковыхгазов в атмосферу и регистрациипереуступки квот на выбросы. Применение утилизационныхтурбодетандерных установок дляпроизводства электроэнергии на грс.

 

Главная ->  Экология