Германо-российское сотрудничество в области энергетического использования возобновляемых ресурсов
Бизнес-проект: Автономные системы освещения на...
-
Upload
startuptechnologies -
Category
Documents
-
view
793 -
download
2
Transcript of Бизнес-проект: Автономные системы освещения на...
![Page 1: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/1.jpg)
ПроектАвтономные системы освещения на
возобновляемых природных ресурсах
Автор проекта: Данилов Е.С.
![Page 2: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/2.jpg)
Частой проблемой в темное время суток на отдалённых от цивилизации участках земли становится недостаток освещения. По разным причинам парой невозможно провести линии электропередач к отдельным районам, и по этому я предлагаю для освещения труднодоступных мест, так же заповедных мест, использовать автономные системы на возобновляемых природных ресурсах. Система должна быть функциональной, качественной, дешевой, мобильной (на сколько это возможно).
Постановка задачи
![Page 3: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/3.jpg)
Система представляет собой известный нам фонарь уличного освещения имеющий ряд доработок. Что бы обеспечить автономность фонарь оборудован солнечной батареей и ветрогенератором. Полученная электроэнергия накапливается в аккумуляторной батарее.
Общий вид и описание
![Page 4: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/4.jpg)
В первое время я допускаю возможность использования готовых столбов (таких, которые используют для обычных, централизованных систем освещения). Их цена колебли вблизи 500 у.е за штуку.
Столб
![Page 5: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/5.jpg)
На рынке представлены 2 типа столбов, железобетонные и произведённые из оцинкованной стали. К ним дополнительно предложены светильники.Я склоняюсь к выбору стальных столбов из-за их относительной лёгкости и простоты монтажа (это касается столбов установленных на фланце)
Столб
![Page 6: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/6.jpg)
Солнечная батарея достаточной мощности и невысокой стоимости (2 у.е. за 1 Вт)
Источники питания
![Page 7: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/7.jpg)
Солнечных панель BCT10W-12V Номер модели: BCT10W-12V
Кремний поликристаллический материалРазмер: 351mm x 291mm x 17mmКоличество элементов: 36Максимум Мощность: 10 ВтTPT Krempel, Германия
Способность поставки: 30000 кВт в год Электрические характеристики BCT10W-12V Максимальная мощность на STC (Pmax): 10W
Оптимальное рабочее напряжение (Vmp): 17.2VОптимальный рабочий ток (Imp): 0.58AНапряжение холостого хода (Voc): 21.6VТок короткого замыкания (Isc): 0.68AТок короткого замыкания температурный коэффициент: (0,065 ± 0,015)% / ° CНапряжение холостого хода температурного коэффициента: - (80 ± 10) мВ / ° CПик температурного коэффициента мощности: - (0,5 ± 0,05)% / ° CNOCT (воздуха 20 ° C; ВС 0.8kw / м ветер 1 м / с)47 ± 2 ° CРабочая температура: -40 ° C до 85 ° CМаксимальное напряжение системы: 600 В DCМощность толерантности:± 3%
Поставщик предлагает панели BCT мощностями 20w, 30w, 40w, 150w и 200W
Солнечная батарея
![Page 8: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/8.jpg)
Ветрогенератор целесообразнее разработать самостоятельно. Для этого необходим генератор, который можно закупить и корпус с лопастями – их и нужно разработать на данный момент. «Ветряк» должен быть флюгером и сам поворачиваться по ветру, для этого его необходимо снабдить хвостовым оперением. Полученная энергия накапливается в аккумуляторе 12V 9Ah. (мощности аккумулятора достаточно для питания лампы 30W всю ночь)
Источники питания
![Page 9: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/9.jpg)
Для контроля за зарядкой аккумуляторной батареи необходимо использовать специальный контролер. Я приведу в пример простейший из мной найденных. Контроллер заряда Ep Solar LS0512 5A
Контролер зарядки для солнечной батареи и ветрогенератора
Характеристики
Тип контроллераLS0512
Напряжение12В
Макс. ток на входе 5A
Макс. ток нагрузки 5A
Макс. собственное потребление <6 мА
Напряжение подзарядки (float) 13.8В
Напряжение форсированного заряда (1 час)
14.4В
Точка повторного подключения нагрузки
12,6В
Точка защитного отключения при разряде
11,1В
Рабочая температура -35°С…+55°С
Размер терминалов (сечение проводов) 2,5 мм2
Класс защиты IP30
Вес 50 г
Размеры 97*66*25 мм
![Page 10: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/10.jpg)
LED !!! Технические данные: Сеть: AC180-240V/90-130V 50-60HZ,Размер: 275MM*95MM Угол освещения: 120 градусов, Потребления тока: 28W, Яркость: 2800 люм.Световая тональность: Белая натуральная, 6500КЭквивалент: 300 W лампы накаливанияУсловия: -40С + 50С, IP67, влажность 99%, ударостойкость 50Дж, корозииность к кислотам O3/C4 >75%Срок жизни: 23 годаКомплектность: Лампа LED с Трансформатором в одном ударостойком корпусе.Площадь освещения: высота столба до 5м, шаг 15-20мЦоколь: E40, Aluminum PCBГарантия: 36 месяцев
Лампа
![Page 11: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/11.jpg)
Led лампа при своей стоимости имеет потребление в 10 раз меньше, нежели аналогичные по световой мощности натриевые лампы. Срок службы LED лампы в 40 раз превышает срок службы обычной натриевой лампы. Очевидно, что для использования в моей системе я остановился именно на данном типе ламп.
Лампа
![Page 12: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/12.jpg)
Для питания лампы фонаря необходим напряжение 220v, однако аккумуляторная батарея даёт напряжение 12v. Данную проблему я решил путём внедрения в цепь преобразователя напряжения Gembird EG-PWC-001 12V->220V 150W, или аналогичных ему. Можно даже менее мощный.
Преобразователь тока
![Page 13: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/13.jpg)
Для самоорганизации системы необходимо использовать датчик включения-выключения. Он представляет собой светочувствительный автомат и датчик освещенности. К примеру AZH-S Плюс, AZH-106 и других.
Система включения-выключения
![Page 14: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/14.jpg)
Число часов темного времени суток в нашей широте приблизительно: 4400чТариф за электроэнергию для физических лиц: 295 бел.руб =0.034$ за 1КВтПри использовании обычных фонарей с натриевыми лампами 330W электропотребления, за год: 50$В автономной системе расхода на оплату электроэнергии нет, причем замена ламп в обычных фонарях производится порядка 2-х раз в год, в то время как LED лампы перегорают реже, и требуют замены раз в 20 лет (по заявлению производителя).
Энергопотребление
![Page 15: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/15.jpg)
Комплектация Обычная осветительная система, стоимость в
$
Автономная система,
стоимость в $
Стоимость стальной (покрытие: холодный цинк) опоры освещения высотой от уровня земли 7м
590
Светильник 30
Лампа 4 110
Солнечные панели 0 60
Ветрогенератор 0 100
Аккумулятор 0 25
Система контроля (преобразователь, контролер зарядки, датчик)
0 85
Итого для 1-го столбов : 624 1000
Сопоставление стоимости
![Page 16: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/16.jpg)
Статьи расхода Обычная осветительная система, стоимость в
$
Автономная система,
стоимость в $
Подводка электричества 850 0
Установка (за сутки работы) 400
Расходы на энергопотребление за 1 год 1 фонаря
50 0
Расходы на замену ламп за 1 год 8 0
Общий расход на установку и содержание за первый год для
10 фонарей:
8000 10400
Общий расход на установку и содержание за 5 первых лет для
10 фонарей:
10000 10400
Расходы на установку и эксплуатацию
![Page 17: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/17.jpg)
Исходя из данных таблицы легко подсчитать, что фонарь предложенный мной по отношению к повсеместно устанавливаемым окупится через 6 лет.
Я не исключаю расходов на тех. обслуживание.Ресурс генератора 200 000 часовРесурс лампы более 20 летРесурс солнечной батареи свыше 30 летРесурс аккумулятора 1500 циклов зарядки – разрядки -> 28 лет при 7-дневном цикле.
Для сравнения хочу отметить, что цены на западные аналоги:Система с солнечной батареей 500-3000$ Система с ветрогенератором на вертикальной оси 3000 – 9000$Система с солнечной батареей и ветрогенератором 1300-15000$
Стоимость
![Page 18: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/18.jpg)
Данная система имеет плюсы такие как:АвтономностьНезависимость от добываемых источников энергииНа столб могут устанавливаться разное оборудованиеМобильность
Система имеет и минусы:Дороговизна комплектующих Более низкая вандалоустойчевость (по сравнению с классическими фонарями)Плохая конкурентоспособность в электрифицированной местности.
Обоснование
![Page 19: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/19.jpg)
Автономная система освещения может быть создана при затрате сравнительно небольших средств если большую часть её комплектующих разработать, а не закупать. Для данной системы несомненно есть применение: труднодоступные участки, где нет возможности прокладывать ЛЭП или подземный кабель, осветительные конструкции в заповедных зонах (там где нельзя «копать»), вместо фонаря могут устанавливаться системы видеонаблюдения и контроля за пожароопасной ситуацией, светофоры на отдалённых участках дорог, подсветка рекламных щитов и т.д.
Вывод
![Page 20: Бизнес-проект: Автономные системы освещения на возобновляемых природных ресурсах](https://reader035.fdocuments.net/reader035/viewer/2022062320/55badae9bb61eb0b158b4617/html5/thumbnails/20.jpg)
Спасибо за внимание!