1. Енергетика та енергоефективн?сть
Нац?ональний техн?чний ун?верситет
＾Харк?вський пол?техн?чний ?нститут￣
РОЗРОБЛЕННЯ
ФОТОЕНЕРГЕТИЧНО? УСТАНОВКИ
З ВЕРТИКАЛЬНИМИ Д?ОДНИМИ
КОМ?РКАМИ
Науковий кер?вник C проректор НТУ ＾ХП?￣
д.т.н., проф. Сокол ?.?.
Ф?нансування на 2011-2012 роки
2. Енергетика та енергоефективн?сть
Проблема
Вар?анти виконання систем на основ? GaAs, що
концентрують сонячне випром?нювання .
За ?нформац??ю Sandia National
Laboratory (USA) ц?на таких
ФЕП досяга? 10 000 $ за 1 м2.
За ?нформац??ю Colorado State
University (USA) соб?вар-т?сть 1
Вт?п?к електрично? енерг??
склада? (1,5-2) $,
1 C суц?льний металевий
При 500 кратн?й Фотоелектричний електрод; 2 C шар кремн?ю p+-типу
концентрац?? ККД на модуль з пров?дност?; 3 C шар кремн?ю р-
основ? Si ПАТ вертикальними типу пров?дност?; 4 C шар кремн?ю
?Квазар? зменшу?ться д?одними ком?рками n+-типу пров?дност?; 5 C металевий
з 18% до 1% прошарок; 6 C рефлектори з n+-ITO
3. Енергетика та енергоефективн?сть
Мета проекту
Розроблення та впровадження у виробництво
економ?чних та ефективних фотоелектричних
установок на основ? багатоперех?дних кремн??вих
сонячних елемент?в з вертикальними д?одними
ком?рками, як? м?стять пл?вков? рефлектори.
Це дозволить:
? П?двищити енергонезалежн?сть Укра?ни шляхом розроблення та
впровадження у виробництво еколог?чно чистих ефективних
в?дновлюваних джерел енерг?? на основ? в?тчизняних кремн??вих
д?одних структур.
? Покращити електропостачання в в?ддалених та г?рських районах
Укра?ни, створити автономн? джерела енергоживлення для
надзвичайних ситуац?й та в?йськового застосування.
? Створити на баз? ?снуючих в?тчизняних п?дпри?мств
конкурентоспроможно? на зовн?шньому ринку фотоенергетично?
установки.
4. Енергетика та енергоефективн?сть
Концепц?я
Для зниження соб?вартост? 1Вт?п?к
електрично? енерг?? та утил?зац?? теп-
лово? енерг?? в конструкц?? фотоенер-
гетично? установки використано:
магн?тне поле пост?йних магн?т?в,
пл?вков? рефлектори, економ?чний
фацетний концентратор та ?нтелек-
туальна система керування.
Це забезпечить середньор?чне добо-
ве накопичування фотоенергетичною
установкою електрично? енерг??
1кВт，год, а теплово? енерг?? C
2кВт，год.
5. Енергетика та енергоефективн?сть
Технолог?я виготовлення
вертикальних д?одних ком?рок
осадження р?зання та Паяння д?одних
пл?вкових х?м?чна ком?рок у
рефлектор?в пол?ровка фотовольти
та електрод?в
6. Енергетика та енергоефективн?сть
Технолог?я пасивац?? фронтально? поверхн?
д?одних ком?рок та осадження просв?тлюючих
покритт?в (?нститут ф?зики нап?впров?дник?в
?м. В.?. Лашкарьова НАН Укра?ни)
1,5 +
H +DLC
1,4 + +
Ar +H
1,3
1,2
η/η0
1,1 +
H
1,0
0,9
0,8
1 2 3 4
1 C вих?дний кремн??вий сонячний елемент
Установка PE-CVD для плазмових з вертикальною д?одною ком?ркою;
обробок та осадження просв?тлюючих 2 C п?сля обробки в плазм? водню;
? захисних алмазопод?бних вуглецевих 3 C п?сля обробки в плазм? аргону ? водню;
4 C п?сля обробки в плазм? водню ? осадження
пл?вок
10. Енергетика та енергоефективн?сть
Система керування
СУ системою позиц?онування СУ системою в?дбору потужност?
(режим максимально? потужност?)
ВАХ сонячного
елементу
Залежн?сть потужност?
Фиксована позиц?я сонячного елементу
фотоелементу
Неоптимальний режим
Керування позиц??ю
роботы
фотоелементу за одн??ю
координатою
Керування позиц??ю
Оптимальный режим
фотоелементу за двома
роботы
координатами
11. Енергетика та енергоефективн?сть
?нтелектуальна система
керування
Промислов? сонячн? установки
Монтаж фотоелемент?в спец?ал?стами
?ндив?дуальн? сонячн? установки
Монтаж фотоелемент?в користувачами
Система керування забезпечу?
автоматичну настройку параметр?в
12. Енергетика та енергоефективн?сть
Функц?онування системи
Перше включення
сонячно? установки
Контроль
- положення установки
- ор??нтац?? установки
Кер?вництво
- д?ями користувач?в
В процес? роботи
Отримання
- точного часу
- координат
Обчислення
- тра?ктор?? руху сонця
Керування
- механ?змами
ор??нтац??
14. Енергетика та енергоефективн?сть
Висновки
? Створено конструктивно-технолог?чне р?шення ?нновац?йно?
фотоенергетично? установки, яке забезпечу? зб?льшенням
середньодобового генерац?? електрично? енерг?? та утил?зац?ю теплово?
енерг??.
? Розроблений ориг?нальний напрямок низьковитратного п?двищення
коеф?ц??нту корисно? д?? багатоперех?дних сонячних елемент?в на
основ? монокристал?чного кремн?ю з вертикальними д?одними
ком?рками.
? Розроблена та апробована система м?кропроцесорного керування
фотоенергетично? установки, яка дозволя? використовувати
?нтелектуальн? алгоритми керування для п?двищення ефективност?
фотоелектричного та теплового перетворення сонячно? енерг??.
15. Енергетика та енергоефективн?сть
Економ?чна значим?сть проекту
За рахунок зниження ц?ни 1 Вт?п?к
встановлено? електрично? потужност? з 4 $ до 1$
обсяг ринку на Укра?н? C 500 установок1, в кра?нах
Аз?? та Африки - 2000 установок2 на р?к.
При ц?н? установки 1000 $ прибуток ма? бути
500 000 $ на р?к.
Потенц?альним виробник C ВАТ ＾Квазар￣ (Ки?в).
1 C що менш за 0,1% щор?чного зростання ринку сонячних елемент?в в
Укра?н? (зг?дно анал?тичному прогнозу компан?? Global Data у 2015 роц? ринок
сонячних елемент?в на Укра?н? досягне 157 МВт з щор?чним зростанням на 90%)
2 C у П?вденн?й Африц? щор?чне зростання ринку сонячних елемент?в на
протяз? найближчих п'яти рок?в буде складати 300 МВт (прогнози ф?рми Afritrak), у
?нд?? C 500 МВт (прогнози IMS research), у Пакистану C 10 МВт, у Мозамб?ку
щор?чний обсяг закуп?вл? сонячних елемент?в склада? 5-6 млн.$ (Magazine for
Renewable Energy, vol.2, 2012)
16. Енергетика та енергоефективн?сть
Економ?чний прогноз
При зб?льшенн? об¨?му виробництва до
60 МВт/р?к варт?сть сонячно? енерг??, що
виробля?ться багатоперех?дними соняними
елементами зменшиться до 0,14 US$/Wp*.
* Зг?дно даних ф?рми Amonix (USA)
