Аналіз ефективності використання геліосистем на базі фотоелектричних модулів та сонячних колекторів для енергозабезпечення бюджетних об'єктів

Abstract

UK: В даній статті проведено аналіз роботи геліосистеми в закладі вищої освіти, до складу якої входять фотоелектричні станції, що приєднані до електричної мережі з власним споживанням електроенергії, та сонячна установка гарячого водопостачання з колекторами та баком-акумулятором. Моделювання роботи системи проводилось в програмних середовищах RETScreen, T*SOL та PV*SOL на базі усереднених кліматичних даних отриманих з метеостанції «Жуляни». Розташування фотоелектричних модулів з монооксиду кремнію типу Trina Solar TSM-DE08M (II) потужністю 370 Вт та вакуумних трубчастих колекторів фірми Veissmann Vitosol 300-T SP3 потужністю 1,3 кВт проведено за допомогою моделювання з урахуванням їх розмірів, особливостей конструкції даху, розміщення вентиляційних систем, затінення поверхонь даху іншими елементами будівлі в м. Києві. В результаті енергетичного моделювання визначено: кількість отриманої теплової та електричної енергії, потужності інверторів, коефіцієнт заміщення традиційного палива, строки окупності та зменшення викидів шкідливих речовин (СО2). Враховуючи аналіз отриманих даних в подальшому рекомендується встановлення таких систем в бюджетних закладах вищої освіти для зниження споживання електричної енергії або природного газу, зменшення шкідливих викидів в навколишнє середовище. EN: This article analyzes the operation of a solar energy system installed in a higher education institution, consisting of four photovoltaic stations connected to the electrical grid for self-consumption, and a solar hot water system with collectors and a storage tank. The operation of the system was modeled using the RETScreen, T*SOL, and PV*SOL software programs, based on averaged climate data obtained from the "Zhuliany" weather station. The solar system is installed on the south-facing roof of the building and consists of 262 monocrystalline silicon photovoltaic modules of Trina Solar TSM-DE08M (II) type with a power of 370 W, installed at an angle of 30° to the horizon, and 8 Veissmann Vitosol 300-T SP3 vacuum tube collectors with a power of 1.3 kW installed at an angle of 35°. The placement of the solar elements was determined through modeling, considering their dimensions, the features of the roof structure, the placement of ventilation systems, and the shading of the roof surfaces by other elements of the building in Kyiv. As a result of energy modeling, it was determined that the amount of thermal energy obtained is 6.823 MWh/year, and the amount of electrical energy is -109.16 MWh/year, with a total inverter capacity of 95 kW, a traditional fuel replacement coefficient of 50% for the photovoltaic system and 75% for the solar system with collectors, payback periods of 4.3 years for the photovoltaic system, and 13 years for the hot water system when replacing electric boilers and 16 years when obtaining hot water from a district heating network. The reduction in harmful emissions is 45 tons/year of CO2, which is equivalent to 104.3 barrels of crude oil or 19,279 liters of high-octane gasoline or 15.5 tons of recycled waste. Based on the analysis of the data, it is recommended to install such systems in higher education budget institutions to reduce electricity or natural gas consumption and reduce harmful emissions into the environment.