Оптимізація енергоефективності сонячних панелей математичними методами з комп’ютеризацією розрахунків

Дар’я Кравцова Уляна Зюган Артем Фраймович
Отримано 06.09.2024, Доопрацьовано 14.11.2024, Прийнято 24.12.2024
Анотація

Розвиток сонячної енергетики в Україні сягає пікових значень і буде у наступні десятиліття тільки посилюватися, тому для підвищення енергоефективності роботи панелей важливо застосовувати різноманітні способи і методи оптимізації їх роботи. З огляду на те, що найбільший вплив на ефективність фотоелементів чинить кут падіння сонячного проміння на робочу поверхню, актуальним є питання знаходження оптимального кута нахилу стаціонарної (неповоротної) системи та прогнозування згенерованої потужності. Мета роботи полягала у визначенні зв’язку потужності, згенерованої фотоелектричним елементом, від кута падіння сонячних променів та розробці універсального документу, який дозволить автоматично розраховувати оптимальний кут нахилу сонячних панелей відносно горизонту та максимальну добову генеровану потужність. Виконано обчислення аналітичним методом зі застосуванням функцій та цифрових інструментів математичного програмного забезпечення. Крім того, використано елементи математичної теорії оптимізації. У результаті дослідження було створено документ, який автоматично обчислює оптимальний кут нахилу сонячної панелі та максимальну генеровану потужність у залежності від зміни цього кута. Розроблено алгоритм, який дозволяє максимально автоматизувати процес розрахунків і побудови графіків функцій за рахунок використання елементів математичної теорії оптимізації та засобів спеціалізованого математичного програмного забезпечення. Проведена дослідницька робота дозволить підвищити коефіцієнт корисної дії сонячних модулів у найбільш простий у реалізації спосіб без матеріальних затрат на додаткове обладнання і часових затрат на проведення математичних обчислень технічних параметрів системи, а впровадження результатів дослідження на практиці дозволить збільшити прибутковість сонячних панелей

Ключові слова:
сонячна енергетика; автоматизація розрахунків; прибутковість; екологія; пошук оптимуму; кут нахилу панелі

Взято з Том 22, № 2, 2024

Сторінки 68–72

Використані джерела ЦИТУВАТИ

[1] Energy of the sun. (n.d.). Retrieved from https://saee.gov.ua/uk/ae/sunenergy.

[2] Khotian, A., Rozen, V., & Chermalykh, O. (2019). Analysis of the efficiency of the use of photoelectric modules. Power Engineering: Economics, Technique, Ecology, 4(54), 14-19. doi: 10.20535/1813-5420.4.2018.175615.

[3] Kolontaievsky, Yu., Tuhai, D., & Kotelevets, S. (2019). Photoenergetics. Kharkiv: Kharkiv National University of Urban Economy named after O.M. Beketov.

[4] Korniienko, Ye., Liashenko, O., & Torba, A. (2023). Management method of electricity generation system using wireless technologies. Innovative Technologies and Scientific Solutions for Industries, 2(24), 80-89. doi: 10.30837/ITSSI.2023.24.080.

[5] Majdi, H.S., Mashkour, M.A., Habeeb, L.J., & Sabry, A.H. (2021). Enhancement of energy transfer efficiency for photovoltaic (PV) systems by cooling the panel surfaces. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 4(8), 83-89. doi: 10.15587/1729-4061.2021.238700.

[6] Myroshnichenko, M., & Klen, K. (2022). Prediction of the power of the solar panel. Microsystems, Electronics and Acoustics, 27(2), article number 237737-1. doi: 10.20535/2523-4455.mea.237737.

[7] Ostrenko, D., & Kollarov, O. (2020). Analysis of the influence of the angle of inclination of solar panels on the operation of the grid using renewable energy sources. Scientific Papers of Donetsk National Technical University. Series: Electrical and Power Engineering, 2(23), 70-76. doi: 10.31474/2074-2630-2020-2-70-76.

[8] Pavlov, K., Pavlova, O., & Romaniuk, R. (2022). Organisational and economic mechanism of reforming the electricity market in the regions of Ukraine. Lutsk: Volynpolygraph.

[9] Sinchuk, O., Boiko, S., Gorodny, O., Nekrasov, A., Onishchenko, A., & Nozhnova, M. (2020). Aspects of the implementation of solar power plants in the conditions of mining enterprises. Technical Sciences and Technologies, 1(19), 168-176. doi: 10.25140/2411-5363-2020-1(19)-168-176.

[10] Vashchyshak, I., & Tsykh, V. (2020). Improving the energy efficiency of a solar power plant. Oil and Gas Power Engineering, 1(33), 132-143. doi: 10.31471/1993-9868-2020-1(33)-132-142.

[11] Zibalov, D. (2022). Study of the influence on the generated power of the angle of sunlight incidence on the surface of the solar photoelectric converter. Energy and Automation, 5, 62-68. doi: 10.31548/energiya2022.05.062.

Kravtsova, D., Ziuhan, U., & Fraimovych, A. (2024). Solar panels’ energy efficiency optimisation using mathematical methods with computerisation of calculations. Journal of Kryvyi Rih National University, 22(2), 68-72. https://doi.org/10.31721/2306-5451-2024-2-22-68-72
uk