Уличное освещение на солнечных батареях

Технические параметры:

- емкость: 100 Ач;

- напряжение: 12 В;

- габариты: 388*172*217 мм;

- вес: 33,5 кг.

2.3.2 Аккумуляторные батареи английской фирмы HAZE

Батареи этого типа не требуют специальной вентиляции или обслуживания. Ввиду того, что электролит в аккумуляторе обездвижен, батареи считаются сухими, и могут обслуживаться и транспортироваться в соответствии с требованиями к этому типу батарей.

Описание:

- полностью необслуживаемая, герметизированная конструкция исключает необходимость долива воды. Технология AGM;

- увеличенная долговечность;

- серная кислота высокой степени чистоты;

- защищена от протекания и розлива кислоты;

- с регулирующим клапаном;

- максимальное внутреннее давление 14 кПа;

- возможность эксплуатации в различных положениях;

- крышка и корпус изготовлены из пластика ABS;

- низкий саморазряд;

- расчетный срок службы - 6 лет или 12 лет;

- ручки для переноса батареи;

- центральная система газовыделения;

- свинец и пластик поддаются переработке.

Технические параметры:

- диапазон рабочих температур от -20єC до +50єC;

- материал решетки Pb/Ca/Sn;

- сепаратор AGM - стекловолокно;

- активный материал свинец (Pb - 99,9999%);

- зарядное напряжение буферное 2.27 - 2.30 В/эл. при 25єC;

- электролит серная кислота высокой чистоты;

- предохранительный клапан EPDM резина;

- давление срабатывания 10.5 - 14 кПa;

- герметизация при 7 кПa;

- клеммы резьбовая 14 мм медная втулка под болт M6.

2.4 Программное обеспечение

Сети уличного освещения являются существенной частью структуры коммунального хозяйства городов, поселков и крупных предприятий. Современные сети уличного освещения - это энергоемкие объекты, правильное построение которых важно для их эффективной работы, рационального использования и минимизации потерь энергоресурсов. Внедрение новых технологий автоматизации сетей освещения позволяют не только решать эти задачи, но также облегчить их обслуживание и мониторинг. В настоящее время значительная часть оборудования районных и городских сетей освещения морально и физически устаревает и встает вопрос о его обновлении. Кроме того, современные системы автоматизации - это не просто дань моде, они имеют и экономические преимущества:

- в автоматическом режиме строго соблюдается расписание, т.к. исключается влияние человеческого фактора;

- нет необходимости выезжать на проверку включения или отключения освещения;

- в случае не отключения освещения не происходит потерь электроэнергии, т.к диспетчер оперативно об этом оповещается и принимает соответствующие меры (ранее о не отключении сообщали через несколько часов граждане - потери могли быть значительными);

- для осуществления технического учета энергии нет необходимости выезжать и снимать показания со счетчиков визуально;

- более надежная система, построенная из современных компонентов, требует меньше затрат на свое обслуживание.

2.4.1 Автоматизированная система управления уличным освещением «Гелиос»

Автоматизированная система управления уличным (наружным) освещением «Гелиос» - это аппаратно-программный комплекс, позволяющий организовать учет электроэнергии, контролировать состояние сетей уличного (наружного) освещения, осуществлять диагностику оборудования.

Автоматизированная система управления уличным (наружным) освещением «Гелиос» разработана на базе технических решений Института высоких технологий Белгородского государственного университета. При создании «Гелиоса» специалисты института успешно реализовали технологии дистанционного управления уличным (наружным) освещением по каналам GSM в режимах SMS/GPRS либо с использованием технологии Ehternet.

Предприятиям коммунальной сферы, электрических сетей, промышленным предприятиям, городским и сельским муниципальным образованиям применение системы «Гелиос» позволяет организовать автоматическое централизованное управление уличным (наружным) освещением. Осуществляя учет электроэнергии, контролируя состояние сетей уличного (наружного) освещения, осуществляя диагностику оборудования, «Гелиос» позволяет добиться реального экономического эффекта при эксплуатации уличного (наружного) освещения.

Комплекс «Гелиос» обеспечивает:

1) Организацию управления объектами уличного освещения:

- обеспечение автоматического включения и выключения уличного освещения в соответствии с заданным годовым сезонным графиком;

- централизованное оперативное телеуправление включением и выключением освещения;

- ручное управление режимами освещения обслуживающим персоналом.

2) Постоянный контроль состояния объектов уличного освещения:

- автоматический контроль и диагностику шкафов управления уличным освещением и программного обеспечения;

- хронологию поступления команд управления;

- фиксацию состояния шкафов управления, в том числе активизацию их пожарных и дверных датчиков;

- оповещение диспетчерского персонала об аварийных и иных важных событиях;

- защиту программных интерфейсов для передачи сообщений интегрированным с «Гелиосом» системам.

3) Эффективный учет энергопотребления:

- прием, обработка и хранение данных информационно-измерительных приборов;

- отслеживание параметров ШУ, контроль их соответствия предыдущему периоду.

2.4.2 Автоматизированная система управления уличным освещением “GSM - Контроль”

Система, реализует следующие основные функции:

- сбор данных с удаленных терминальных контроллеров;

- сохранение данных в промышленных СУБД (SQL);

- анализ данных на наличие признаков пороговых значений (по уровню сигнала и по динамическим параметрам цифровой обработки сигнала);

- формирование экстренных сообщений для операторов при возникновении пороговых значений;

- прием экстренных сообщений от удаленных терминальных контроллеров;

- маршрутизация экстренных сообщений в системы управления технической поддержкой, электронную почту и SMS-сообщения;

- отображение данных от удаленных терминальных контроллеров в табличной и графической форме;

- агрегация данных от нескольких удаленных терминальных контроллеров и отображение на экране в табличной и графической форме;

- представление данных в виде мнемосхем (с использованием эффектов анимации);

- представление данных на геоинформационных картах;

- представление экстренных сообщений на геоинформационных картах;

- передача команд от оператора на удаленный терминальный контроллер;

- поиск и экспорт информации;

- реализация многочисленных сервисных функций.

Для хранения данных в системе может использоваться любая промышленная СУБД из перечисленных: Oracle, MS SQL Server, IBM DB2, SyBase. Кроме того, система может использовать СУБД с открытым кодом: MySQL, PostgreSQL. Данные от отдельных удаленных терминальных контроллеров хранятся в отдельных SQL-таблицах с простой структурой, что позволяет интегрировать в одной SCADA-системе данные, полученные от разнородных систем первичного сбора информации. В то время, как оперативные данные хранятся в SQL-таблицах, архивные данные преобразуются в компрессированные текстовые файлы, доступные для сохранения на долговременных носителях, а также для восстановления в оперативном доступе. При этом восстановление данных из архива происходит прозрачным образом для пользователя, не требуя от него никаких специальных действий. Само приложение реализовано в виде web-сервера. Приложение разработано в строгом соответствии с объектно-ориентированным шаблоном проектирования MVC (model-view-controller), что гарантирует его высокую надежность и пригодность к длительному сопровождению различными коллективами программистов.

Типовой экран представления информации от удаленного терминального контроллера формируется системой автоматически, как только будет настроено описание данных, поступающих от контроллера. В левой части окна находится “дерево контроллеров”, т.е. иерархическое меню выбора объектов управления. Иерархию можно задавать произвольно, например, объединяя контроллеры по территориальному или функциональному признаку.

Иерархическое меню контроллеров позволяет быстро получить доступ к необходимым данным. При этом общее количество контроллеров может измеряться тысячами, но на быстродействии системы это не сказывается. Необходимые участки “дерева” динамически загружаются с сервера по мере необходимости.

В результате получилось web-приложение, не требующее установки каких-либо программ на рабочие места пользователей, и обладающее графическими возможностями и пользовательским интерфейсом, характерным для настольных графических программ визуализации данных. Доступ к системе для авторизованного пользователя возможен с любого компьютера через web-браузер, включая портативные компьютеры и мобильные телефоны.

3 РАБОЧИЕ СХЕМЫ ПРОЕКТА С ОПИСАНИЕМ ИСПОЛЬЗУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

3.1 Проект №1

Рисунок 3.1 - Модель уличного фонаря с использованием солнечной батареи

3.1.1 Описание используемого оборудования с дополнительными устройствами

1. Светодиодный светильник: SVETECO.

2. Солнечный элемент: ТСМ-180.

3. Аккумулятор: RA12-100DG.

Дополнительные устройства:

1. Инвертор

Инвертор - это преобразователь постоянного тока напряжения 12 вольт (или 24 вольта) в переменный ток напряжения 220 вольт. Источниками постоянного тока 12 вольт являются аккумуляторные батареи или солнечные батареи.

Прибор имеет следующие особенности:

- бесшумное и высокоэффективное функционирование

- индикаторы и селекторные переключатели на передней панели

- возможность выбора типа батарей

- принудительное внутреннее охлаждение воздушным потоком: вентиляторы с переменной скоростью вращения

- автоматическая защита от перегрузки и превышения температуры

- защита от полного разряда и перезаряда батарей

- высокая скорость переключения с батарей на сеть и обратно

- крайне малое потребление тока в режиме ожидания (менее 1 Вт)

- возможна работа с генератором

2. GSM модем

3. Фотореле или GPS - навигатор.

4. А также: блок управления светильником, силовое оборудование и, при необходимости, счетчик электроэнергии и другие элементы в зависимости от модификации.

3.2.1 Схема освещения

Рисунок 3.2 - Схема освещения

Описание:

1. Система сочетает в себе использование светодиодных светильников под управлением модема и фотореле.

Плюсы системы: фотореле имеет низкую стоимость

Минусы системы: отсутствует возможность полного мониторинга системы, фотореле чувствительны к загрязнениям и требуют частой настройки, требуется большое количество модемов из-за отсутствия зональных шкафов управления.

2. Система сочетает в себе использование светодиодных светильников под управлением модема и GPS - навигатора.

Плюсы системы: возможность полного мониторинга и получения отчёта о неисправностях и ошибках системы, нет необходимости частой настройки GPS - навигатора - вычисление координат происходит точно по настроенным параметрам либо при помощи системы глобального позиционирования.

Минусы: требуется большое количество модемов из-за отсутствия зональных шкафов управления.

4 ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

4.1 Объект применения метода

Характеристика объекта:

- категория дороги I-б;

- строительная длина 14,330 км;

- ширина земляного полотна 25,5 м;

- число полос движения 4;

- ширина полосы движения 3,75 м;

- ширина проезжей части 2х7,5;

- тип дорожной одежды капитальный;

- расчетная скорость движения (основная) 120 км/ч;

4.2 Существующий проект наружного освещения

уличный освещение солнечная батарея

Локальный сметный расчет:

1) Сметная стоимость - 183 884 602 рублей.

А) Строительных работ - 42 949 422 рублей.

- установка стальных промежуточных опор;

- установка сборных фундаментов;

- подвеска проводов;

- устройство заземления;

- засыпка траншей и котлованов;

- планировка откосов и полотна насыпи.

Б) Монтажных работ - 127 744 687 рублей.

- кронштейны сварные металлические;

- светильник с лампами люминесцентными;

- затягивание проводов в проложенные трубы;

- присоединение к зажимам жил проводов;

- щитки осветительные;

- защита кабеля металлическими желобами;

- подстанция комплексная;

- покрытие кабеля проложенного в траншее.

В) Оборудования 13 190 494 рублей.

- предохранители плавкие;

- выключатели автоматические;

- ограничители перенапряжения;

- трансформатор силовой;

-коробка клеммная соединительная;

- комплексная трансформаторная подстанция.

2) Средства на оплату труда 5 110 110 рублей.

- затраты труда рабочих;

- тракторы;

- краны;

- автопогрузчики;

- бульдозеры;

- автогрейдеры.

4.3 Проект наружного освещения с применением солнечных батарей

Локальный сметный расчет:

1) Сметная стоимость 234 424 610 рублей.

А) Строительных работ 45 100 000 рублей.

Б) Монтажных работ 130 800 000 рублей.

В) Оборудование 52 304 500 рублей.

- светодиодный светильник: SVETECO-96 - 30000 рублей.

- солнечный элемент: ТСМ-180 - 33000 рублей.

- аккумулятор: RA12-100DG - 10000 рублей.

2) Средства на оплату труда 6 220 110 рублей.

Для организации освещения на участке дороги протяжённостью 1000 метров потребуется 50 светильников с шагом установки опор 40 метров. Стоимость одного светильника, без учёта дополнительного оборудования (модемов, фотореле и дополнительных устройств) равна 73 000 рублей. Стоимость светильников на один километр дороги равна 3 650 000 рублей. Стоимость оборудования на всю протяжённость трассы составляет 52 304 500 рублей.

Вывод: проект с применением солнечных батарей дороже существующего на 50 580 008 рублей. Это обусловлено в первую очередь применением передовых технологий и соответственно более высокой стоимости оборудования.

В предлагаемой системе освещения экономия происходит за счёт:

- автоматизированной системы управления;

- отсутствия расходов на электроэнергию;

- использования светодиодных светильников.

Дополнительные расходы:

- из-за чувствительности солнечных батарей к загрязнению требуются мобильные бригады для очистки солнечного элемента от загрязнения;

- установка специализированного программного обеспечения;

- центр мониторинга и сбора информации.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Использование солнечных батарей в настоящее время активно применяется во многих странах мира. Тема данного диплома, в первую очередь подразумевает возможности использования солнечных батарей и организацию освещения в городе Владивосток.

Был проведён анализ погодных условий города, а также определено количество солнечных дней. Сделан обзор оборудования и выбрано оптимально подходящее для нашего региона.

Расчет затрат производился на основе существующих смет по объекту Де-Фриз. В итоге проект с применением солнечных батарей дороже существующего на 50 580 008 рублей. Это обусловлено в первую очередь применением передовых технологий и соответственно более высокой стоимости оборудования. Разница в 50 580 008 рублей будет компенсирована за счёт отсутствия затрат на электроэнергию и более экономичных светодиодных светильников.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Андреев С.В. Солнечные электростанции- М.:Наука 2002.

2. Бурдаков В.П. Электроэнергия из космоса М: Энергоатомиздат 1991.

3. Рубан С.С. Нетрадиционные источники энергии-М.:Энергия, 2003.

4. Харченко Н.В. Индивидуальные солнечные установки М. Энергоатомиздат 1991.

5. Новая энергетическая политика России / Под общ. ред. Ю.К. Шафраника M.: Энергоатомиздат, 1995.

6. Ванке В.А., Лесков Л.В., Лукьянов А.В. Космические энергосистемы. М.: Машиностроение, 1997.

7. Базаров Б.А., Заддэ В.В., Стебков Д.С. и др. Новые способы получения кремния солнечного качества. Сб. "Солнечная фотоэлектрическая энергетика". Ашхабад, 1983.

8. Грилихес В.А. Солнечные космические энергостанции 1986.

9. Стребков Д.С. Сельскохозяйственные энергетические системы и экология. Альтернативные источники энергии: эффективность и управление. 1990.

10. Володин В.Е., Хазановский П.И. "Энергия, век двадцать первый". М.:Знание, 1998.

11. Климов В.В. Фотосинтез и биосфера № 8.

12. Бусаров B. Успех поиска путей. Концепция перехода к устойчивому развитию и особенности региональной энергетической политики. - Зеленый мир 1999.

13. Фугенфиров М.И. Использование солнечной энергии в России Теплоэнергетика. 1997.

14. Бекман У., Клейн C., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. M.: Энергоатомиздат, 1982.

15. Солнечная энергия - www.wikipedia.org/Солнечная энергия/

16. Источники энергии - www.3dnews.ru/editorial/sun_energy

17. Оборудование -http://www.avante.com.ua/rus/products/_preobrazovateli/_invertora/invxantrex.html

18. Фотоэлектрические системы -http://www.proektstroy.ru/publications/view/15822?bigid=8

19. Системы управления уличным освещением - http://www.radioavt.ru/uunos1_su.php

20. Виды уличного освещения - http://www.o-svet.ru/articles/s10/

Размещено на Allbest.ru