Использование солнечных теплофотоэлектрических модулей для энергоснабжения биогазовой установки

Authors

  • А. А. Ковалёв
  • В. А. Панченко

Abstract

UDC 631.1.004.18:636.22/28

dules for energy supply of biogas plant

A. Kovalev, V. Panchenko

Intensification of livestock waste processing and creates usage problem because they have a high biological activity and contain a considerable amount of microorganisms and weed seeds. For the livestock waste treatment and disinfection of the most widely used biogas plants (BGU), which provide waste treatment to produce fertilizer and biogas.

The purpose of research - analysis of the possibility of using solar heat PV modules to power a biogas plant.

Materials and methods of research. One way to improve the energy efficiency of biogas plants is the use of alternative sources of energy to compensate for the energy needs of the BGU. Along with a variety of alternative energy sources in relation to the types of heat electricity BSU possible use of solar heat photo electric modules, which will lead to an increase in the efficiency of BSU and the reduction or elimination of biogas consumption for energy needs BGU.

Along with the use of thermodynamic converters on the example of the Stirling engine for heat electricity supply BSU is possible to use heat concentrator solar photo electric module, wherein the transducers are used and planar high-voltage matrix solar modules. Cooling liquid aluminum radiator, which is mounted solar cells occurs coolant (water), of which the outlet temperature is 45 C or more, and the flow rate and temperature, respectively, may vary depending upon the heating of the solar cells and the coolant.

The results of research. On the basis of the developed heat of concentrator photovoltaic solar installations with Stirling engine solar cells and photodetectors as suggested creating fields such installations with constant tracking of the sun on two axes, power generation of the order of 40 - 50 watts with a single installation and hot water outlet temperature to 45 C or more. The electricity and thermal energy is used for power supply of Baku State University.

Along with the innovative electric warm photo roof solar panels heat BSU power supply can be performed by standard heat photovoltaic solar modules in a planar ispolneniiyu, the design of which has a number of similarities.

The composition of these modules consists of 60 or 72 solar cells with a total capacity of 150 - 250 watts, and guarantee the rated power module electrical part is 90 % after 10 years and 80 % after 20 years of the nominal (standard indicators for technology laminating solar modules) the maximum flow temperature of 100 - 140 ° C, depending on the model. However, even commercially manufactured modules such design characterized by high material consumption, weight and, therefore, cost. Moreover, modules are performed in two ways for different purposes - maximum electrical efficiency and maximum thermal efficiency, allowing versatility doubt this design, as in any case there is a reduction of the components of a power supply. Also there is a question of life electrical part of the unit at the rated power, the level of which decreases with age. Technology encapsulation of solar cells two-component polysiloxane compound will increase the life of the photo electric heat of solar modules.

Conclusions

All the above discussed solar heat PV modules can be successfully applied to power modular BGU. The use of the modular design allows BSU:

- To intensify heat and mass transfer in reactors-units, which in turn will lead to higher productivity compared to conventional digester.

- Efficiently manage the most important indicators of the optimal conditions of life of the microbial community in the reactor space, which will increase system resilience.

- To reduce the capital costs of construction and provide the highest quality of manufacturing and installation of equipment.

The use of solar heat photo electric modules of various constructions considered to compensate for the energy needs of the Belarusian State University will:

- To reduce the consumption of biogas for maintaining temperature in the bioreactor.

- To reduce the consumption of electricity to the drive BSU accessories.

- To increase the energy efficiency of organic waste recycling system of animal husbandry.

- Increase energy independence and autonomy of the BGU work.

References

Л. ?. Гюнтер. Метантенки / Л. ?. Гюнтер, Л. Л. Гольдфарб. – М. : Стройиздат, 1991.

Ковалев А. А. Система теплоснабжения биогазовой установки блочно-модульной конструкции с использованием рекуперации теплоты эффлюента для фермы на 400 голов КРС / А. А. Ковалев, Д. А. Ковалев, В. В. Харченко // Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – № 5. – С. 61–67.

Арбузова Е. В. К проблеме энергетической эффективности биогазовых технологий в климатических условиях России / Е. В. Арбузова, С. Е. Щеклеин // Альтернативная энергетика и экология. – 2011. – № 7. – С. 129–134.

Майоров В. А. ?сследование тепловых режимов работы двигателя Стирлинга с параболоидным концентратором солнечного излучения / В. А. Майоров, В. А. Панченко // Механизация и электрификация сельского хозяйства. – 2013. – № 1. – С. 28–29.

Майоров В. А. Солнечная установка с параболоторическим концентратором и двигателем Стирлинга / В. А. Майоров, В. А. Панченко // Техника в сельском хозяйстве. – 2013. – № 1. – С. 14–16.

Майоров В. А. ?сследование характеристик солнечного концентратора в установке с двигателем Стирлинга / В. А. Майоров, В. А. Панченко // Энергетик. – 2013. – № 2. – С. 40–42.

Пат. № 2522376 РФ. Солнечный модуль с параболоторическим концентратором в составе с двигателем Стирлинга / Майоров В. А., Панченко В. А., Стребков Д. С. – № 2012117481/06 ; заявл. 28.04.2012 ; опубл. 10.07.2014, Бюл. № 19.

Солнечная установка с матричными фотоэлементами и концентратором / Д. С. Стребков, В. А. Майоров, В. А. Панченко [и др.] // Электро. – 2013. – № 2. – С. 50–52.

Стребков Д. С. ?сследование высоковольтных солнечных кремниевых модулей / Д. С. Стребков, В. ?. Поляков, В. А. Панченко // Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – № 6/2. – C. 36–42 .

Высоковольтные солнечные модули третьего поколения / Д. С. Стребков, В. ?. Поляков, Ю. Д. Арбузов, В. А. Панченко // ?нновации в сельском хозяйстве. ?нновации в возобновляемой энергетике. – 2014. – № 3 (8). – С. 159–165.

Панченко В. А. Высоковольтные солнечные модули с напряжением 1000 В / В. А. Панченко, Д. С. Стребков, В. ?. Поляков, Ю. Д. Арбузов // Альтернативная энергетика и экология. – 2015. – № 19 (183). – С. 76–80.

Майоров В. А. ?сследование параболоторического концентратора в установке с солнечными элементами / В. А. Майоров, В. А. Панченко // Материалы восьмой всероссийской научной молодёжной школы с международным участием (20–23.11.2012, Москва, МГУ). Возобновляемые источники энергии. – 2012. – С. 284–289.

Стребков Д. С. Солнечный теплофотоэлектрический модуль с параболоторическим концентратором / Д. С. Стребков, В. А. Майоров, В. А. Панченко // Альтернативная энергетика и экология. – 2013. – № 1/2. – С. 35–39.

Стребков Д. С. Солнечный модуль с параболоторическим концентратором и фотоэлектрическим приёмником / Д. С. Стребков, В. А. Майоров, В. А. Панченко // Энергетик. – 2013. – № 5. – С. 42–44.

Пат. № 132258 РФ. Теплофотоэлектрический модуль с параболоторическим концентратом солнечного излучения / Майоров В. А., Панченко В. А., Трушевский С. Н., Трубников В. З. – № 2012154821/06 ; заявл. 18.12.2012 ; опубл. 10.09.2013, Бюл. № 25.

Пат. № 128398 РФ. Теплофотоэлектрический модуль с концентратором солнечного излучения / Майоров В. А., Панченко В. А. – № 2012145498/06 ; заявл. 26.10.2012 ; опубл. 20.05.2013, Бюл. № 14.

Пат. № 2543256 РФ. Солнечный теплофотоэлектрический модуль с параболоторическим концентратором / Майоров В. А., Панченко В. А., Стребков Д. С. – № 2012141690/06 ; заявл. 02.10.2012 ; опубл. 27.02.2015, Бюл. № 6.

Стребков Д. С. Солнечные модули с увеличенным сроком службы / Д. С. Стребков, ?. С. Персиц, В. А. Панченко // ?нновации в сельском хозяйстве. ?нновации в возобновляемой энергетике. – 2014. – № 3 (8). – С. 154–158.

Панченко В. А. Солнечные модули с увеличенным сроком службы на уровне номинальной мощности / В. А. Панченко, Д. С. Стребков, ?. С. Персиц // Альтернативная энергетика и экология. – 2015. – № 19 (183). – С. 55–60.

Разработка кровельной солнечной панели / Д. С. Стребков, В. А. Панченко, А. Е. ?родионов, А. ?. Кирсанов // Вестник В?ЭСХ. – 2015. – № 4 (21). – С.107–111.

The development of roof solar panels. Research in Agricultural Electric Engineering / D. Strebkov, V. Panchenko, A. Irodionov, A. Kirsanov. – 2015. – Vol. 3, № 4. – Р. 123–127.

Пат. № 2557272 РФ. Кровельная солнечная панель / Стребков Д. С., Кирсанов А. ?., ?родионов А. Е., Панченко В. А., Майоров В. А. – № 2014123409/20 ; заявл. 09.06.2014 ; опубл. 20.07.2015, Бюл. № 20.

Пат. № 2572167 РФ. Солнечный модуль с концентратором (варианты) / Стребков Д. С., Кирсанов А. ?., ?родионов А. Е., Панченко В. А. – № 2014121269/28 ; заявл. 27.05.2014 ; опубл. 27.12.2015, Бюл. № 36.

Панченко В. А. Теплофотоэлектрические бесконцентраторные солнечные модули (гибридные солнечные коллекторы) / В. А. Панченко, Н. С. Филиппченкова // ?нновации в сельском хозяйстве. – 2015. – № 5 (15). – С. 128–133.

Sunsystems. URL: http://www.sunsystem.bg/en/fotovoltaika/PV-T/ (дата обращения 04.02.2016).

Solimpeks. Volther Hybrid PV-T Panels. URL: http://www.solimpeks.com (дата обращения 04.02.2016).

Published

2017-02-16

Issue

Section

Статті