РЕШЕНИЕ ЭКОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ СОЛНЕЧНЫХ ПАНЕЛЕЙ ДЛЯ ПИТАНИЯ ЛАМП УЛИЧНОГО ОСВЕЩЕНИЯ

Потребление энергии в современном мире стремительно растет. Около половины мировой энергетики приходится на долю нефти, около трети — на долю газа, около одной шестой — атомной энергетики и одной пятой — на долю угля. В связи с этим вопрос использования экологически чистых и возобновляемых источников энергии сегодня актуален. К альтернативным источникам энергии относятся электрогенерирующие устройства, работающие с использованием солнечной энергии.

В настоящее время существует большое количество типов ламп уличного освещения основанных как на светодиодной технике, так и на газоразрядных лампах. Однако в большинстве случаев оборудование, используемое для уличного освещения, является типовым установленным до появления новых типов ламп.

Республика Башкортостан относится к тем регионам России, где есть возможность использовать солнце для получения энергии. Число солнечных дней в среднем по республике составляет 287, при продолжительности солнечного сияния более 2000 часов.

Электричество, произведенное при помощи солнечных панелей, не оказывает вредного воздействия на окружающую среду: не загрязняет воздушные массы, ни поверхностные, ни подземные воды, не истощает природные ресурсы и не несет опасности, как для животного мира, так и здоровья человека.

Прямое преобразование солнечной энергии в электрическую осуществляется с использованием фотоэлектрического эффекта. Элементы, изготовленные из специального полупроводникового материала, например, силикона, при прямом солнечном облучении обнаруживают разность в напряжении на поверхности, т. е. наличие электрического тока. В настоящее время на рынке можно встретить несколько типов солнечных батарей, различающихся материалами, из которых изготовлены их элементы. В таблице 1 приведены некоторые типы панелей на солнечных элементах.

Таблица 1.

Некоторые типы панелей на солнечных элементах

Современные средства освещения на альтернативных источниках энергии достаточно дороги, поэтому для создания проекта уличного освещения с использованием солнечных панелей целесообразно использовать уже установленные светильники подбирая для них модули питания соответствующей мощности. В таблице 2 приведены некоторые виды ламп освещения и их основные характеристики.

Структура автономной системы в общем случае состоит из набора солнечных батарей (СБ), размещенных на опорной конструкции или на крыше, аккумуляторной батареи (АКБ), инвертора, контроллера разряда — заряда аккумулятора, соединительных кабелей. Солнечные модули являются основным компонентом для построения фотоэлектрических систем. Мощность каждого компонента рассчитывается в зависимости от нужд потребителя. Они могут быть изготовлены с любым выходным напряжением (рисунок 1).

Таблица 2.

Виды ламп освещения и их характеристики

Рисунок 1. Структура автономной системы освещения

При создании системы рекомендуется максимально снизить мощность потребителей. Например, в качестве осветителей использовать по возможности только люминесцентные лампы. Такие светильники, при потреблении в 5 раз меньшем, обеспечивают световой поток, эквивалентный световому потоку лампы накаливания.

Для небольших систем целесообразно устанавливать ее модули на поворотном кронштейне для оптимального разворота относительно падающих лучей. Это позволит увеличить мощность системы на 20—30 %.

В течение светлого времени суток, от восхода до заката солнца, солнечные панели собирают энергию и передают на аккумуляторные батареи, где происходит ее накопление. При наступлении сумерек система, оборудованная контроллером, автоматически включает питание лампы. При полной зарядке аккумуляторных батарей, лампа работает в полноценном режиме освещения не менее 10 часов. С наступлением рассвета, контроллер отключает лампу и запускает панель, снова переходит в режим накопления энергии и подзарядки аккумуляторной батареи. Время, требуемое для полной зарядки аккумуляторных батарей, зависит от погодных условий. В ясный, солнечный день для этого требуется 4—6 часов, в пасмурный день, 8—10 часов. Первые числа 4 и 8 часов — это для теплого времени года, 6 и 10 часов — для зимних месяцев, когда активность солнца ниже.

Единственный опасный эффект данного типа энергии связан с получением некоторого количества токсических веществ и химикатов, например, кадмия и мышьяка, которые используются при производстве солнечных батарей. Но эти негативные эффекты минимальны по своему объёму, если есть продуманная политика в плане их повторного использования и надлежащей утилизации.

Подводя итоги можно сказать, что разработка описанной выше системы наружного освещения для учебных корпусов Кумертауского филиала ОГУ в ближайшем будущем позволит решить экологические проблемы, т. к. из всех доступных возобновляемых источников энергии именно солнечная является идеальным источником энергии, экологически чистым, бесплатным и неиссякаемым. Кроме того получим экономическую выгоду посредством снижения затрат на оплату электроэнергии.

Список литературы:
1.    Емельяненков А.Е. Умный дом для рачительных хозяев. — В мире науки. 2011. — № 12. — С. 32—35.
2.    Мишкович М., Миливоевич М., Стевич З., Раякович Н., Релин Б. Мониторинг системы уличного освещения от солнечной энергии при помощи LABVIEW. — Современные информационные и электронные технологии. — 2013. — Т. 2. — № 14. — С. 125—128.
3.    Мохнаткина Е.Н. Оценка возможности использования фотоэнергетических систем для объектов индивидуального домостроения в пермском регионе. — Вестник ПНИПУ. Урбанистика. — 2012. — № 1. — С. 15—23.
4.    О состоянии природных ресурсов и окружающей среды Республики Башкортостан в 2010 году: гос. докл. / Мин-во природопользования и экологии РБ. — Уфа, 2011. — 343 с.
5.    Попель О.С., Тарасенко А.Б., Фрид С.Е. Анализ эффективности использования автономных фотоэлектрических систем наружного освещения в климатических условиях Москвы и юга России. — Теплоэнергетика. — 2012. — № 11. — С. 19.
6.    Строганова Т.Б., Красимирова С.С. Эволюция экологического подхода в проектировании. — Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Прикладная экология. Урбанистика. — 2012. — № 1. — С. 5—14.