Научная электронная библиотека
Монографии, изданные в издательстве Российской Академии Естествознания
2.3. Выбор места размещения энергетических установок
Выполним обоснование выбора места размещения солнечных и ветровых энергетических установок для электроснабжения базовой станции сотовой связи с суммарной мощностью электроприёмников до 5 кВт [2.2, 2.3]. В качестве прототипа может быть выбрана ВЭУ на базе трехфазного генератора с постоянными магнитами со следующими техническими характеристиками [2.11]:
– номинальная мощность – 5 кВт;
– максимальная мощность – 7 кВт;
– начальная скорость ветра – 3 м/с (на высоте мачты 9 м);
– рабочий диапазон скорости ветра – от 3 до 25 м/с;
– среднегодовая эффективная скорость ветра – 4 м/с;
– номинальная скорость ветра – 10 м/с.
С целью обоснования возможности и применения выбранной ВЭУ используем Интернет-ресурс [2.12], являющийся автоматизированной базой данных о климате различных городов России. Построенные по данным этого источника графики среднегодовой скорости ветра и распределения вероятности скорости ветра для региона г. Ростова-на-Дону для периодов 2010, 2011 и 2012 показаны на рис. 2.5–2.7 соответственно.
а
б
Рис. 2.5. Зависимость интенсивности ветра в 2010 году: а – среднегодовая скорость ветра; б – распределение вероятности скорости ветра
Анализ полученных графиков позволяет сделать следующие выводы:
– средняя скорость ветра за 3 года составляет 7,2 м/с, что выше эффективной (4 м/с) скорости ветра;
– наибольшая скорость ветра наблюдается с ноября по апрель.
С учётом данных значений несложно получить, как показано в [2.2], возможную среднюю вырабатываемую мощность в 1,9 кВт. Следовательно, в период максимальной скорости ветра с ноября по апрель одной ветровой энергии недостаточно для гарантированного энергоснабжения снабжения в 5 кВт. Для гарантированного энергоснабжения базовой станции сотовой связи целесообразно дополнителнить ветровую энергетическую установку солнечной энергетической установкой (СЭУ). В качестве её прототипа выбререм установка со следующими характеристиками [2.13]:
– номинальная мощность солнечной генерации – 5 кВт;
– запас энергии – 10 кВт·ч;
– номинальное напряжение системы – 96 В;
– средняя производительность в месяц – 650 кВт·ч;
– совместимость с ветрогенератором – 96 В, 2 кВт.
а
б
Рис. 2.6. Зависимость интенсивности ветра в 2011 году: а – среднегодовая скорость ветра; б – распределение вероятности скорости ветра
а
б
Рис. 2.7. Зависимость интенсивности ветра в 2012 году: а – среднегодовая скорость ветра; б – распределение вероятности скорости ветра
Рис. 2.8. График продолжительности солнечного света (горизонтальная линия соответствует уровню солнечной активности для нормальной работы солнечных батарей)
Данная система является стандартной и состоит из солнечных панелей общей мощностью 5 кВт, что позволяет надежно обеспечить потребности в электричестве большинства приёмников мобильной сотовой связи. В месяц эта система вырабатывает в среднем от 500 до 1000 кВт·ч, что достаточно для работы любых электроприборов в нормальном режиме использования [2.14].
Оценим возможность применения данной установки в Ростовской области, уситывая, что для нормальной работы солнечных батарей СЭУ необходимо получать солнечный свет на протяжении 6–7 часов [2.15]. На рис. 2.8 по данным из [2.12] приведена зависимость средней продолжительности солнечного света в Ростовской области в течение года. Анализ данного рисунка показывает, что
– среднегодовая продолжительность солнечного света составляет 9 часов, что позволяет использовать СЭУ как основной источник энергии в регионе;
– наибольшая солнечная активность, а, следовательно, вырабатываемая энергия может быть получена с марта по ноябрь.
Таким образом, комбинирование ветровой и солнечной установок обеспечивают надёжным энергоснабжением приёмники мобильной связи в течение всего года.