CC BY
54. O vozobnovlyaemyh istochnikah energii : zakon Turkmenistana [On renewable energy sources : the Law of Turkmenistan]. Ashgabat, 2021. 54 p. (In Russ.)
5. Programmy social'no-ekonomicheskogo razvitiya Prezidenta Turkmenistana na 2022-2028 gody [Social and economic development programs of the President of Turkmenistan for 2022-2028]. Ashgabat, 2022. 567 p. (In Russ.)
6. Vozrozhdenie novoj epohi Suverennogo gosudarstva : programma ekonomicheskogo razvitiya Turkmenistana na 2022-2052 gody [Revival of a new era of the Sovereign State: Economic Development Program of Turkmenistan for 2022-2052]. Ashgabat, 2022. 608 p. (In Russ.)
Информация об авторах
Сарыев Какагелди Атаджанович, кандидат технических наук, директор научно-производственного центра «Возобновляемые источники энергии», Государственный энергетический институт Туркменистана (745400 Туркменистан, Мары, ул. Байрамхана, 62)
Джораев Гылычмухаммет, старший преподаватель кафедры «Социальные исследования», Институт инженерно-технических и транспортных коммуникаций Туркменистана (744001, Туркменистан, Ашхабад, ул Сенагат, 51)
Сарыев Вепа Байрамгелдиевич, аспирант кафедры общей физики, математики и информатики Государственный энергетический институт Туркменистана (745400, Туркменистан, Мары, ул. Байрамхана, 62)
Information about the authors
Saryyev Kakageldi Atadzhanovich, Candidate of Technical Sciences, Director of the Renewable Energy Research and Production Center, State Energy Institute of Turkmenistan (62, Bayramkhan str., Mary, 745400, Turkmenistan) Jorayev Gylychmuhammet, Senior Lecturer of the Department of Social Research, Institute of Engineering, Technical and Transport Communications of Turkmenistan (51, Senagat str., Ashgabat, 744001, Turkmenistan) Saryyev Wepa Bayramgeldiyevich, graduate student at the Department of' General physics, mathematics and informatics", State Energy Institute of Turkmenistan (Bayramkhan str., Mary, 745400, Turkmenistan)
Статья поступила в редакцию / The article was submitted 20.01.2024
Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing 23.01.2024
Принята к публикации / Accepted for publication 26.01.2024
Научная статья /Article
УДК 621
https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-72
Изучение влияния температуры окружающей среды на энергетические параметры солнечных панелей в климатических условиях города Ашхабада
Янгибай Чарыев
Туркменский государственный институт физкультуры и спорта, Ашхабад, Туркменистан, [email protected]
Аннотация. В данной научной работе было определено вертикальное рассеянное излучение солнечного света, падающее в условиях Туркменистана, и проведено сравнение измерений с базой данных НАСА. Кроме того, одновременное измерение различных воздействий на окружающую среду было выполнено с помощью устройств измерения данных. В результате измерений определена температурная зависимость тока короткого замыкания и коэффициента полезного действия.
Ключевые слова: солнечная панель, параметры, температура, климат Ашхабада
Для цитирования: Чарыев Я. Изучение влияния температуры окружающей среды на энергетические параметры солнечных панелей в климатических условиях города Ашхабад // Вестник Сыктывкарского университета. Серия 2: Естествознание. Медицина. 2024. № 1. С. 72-76. https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-72
Study of the influence of ambient temperature on the energy parameters of solar panels in the climatic conditions of the city of Ashgabat
Yangibay Charyyev
Turkmen State Institute of Physical Education and Sports, Ashgabat, Turkmenistan, [email protected]
Abstract. In this scientific work, the vertical scattered radiation of sunlight falling in the conditions of Turkmenistan was determined and the measurements were compared with the NASA database. In addition, in scientific work, simultaneous measurement of various environmental impacts was performed using data measurement devices. As a result of measurements, the temperature dependence of the short circuit current and efficiency was determined.
Keywords: solar panel, parameters, temperature, climate of Ashgabat
For citation: Charyyev YA. Study of the influence of ambient temperature on the energy parameters of solar panels in the climatic conditions of the city of Ashgabat. Vestnik Syktyvkarskogo universiteta. Seriya 2: Estestvoz-nanie. Medicina = Syktyvkar University Bulletin. Series 2: Natural science. Medicine. 2024. 1: 72-76. (In Russ.) https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-72
Введение. Климатические условия Туркменистана позволяют круглый год содержать скот на естественных пастбищах, поэтому для обеспечения условий для чабанских пастбищ необходимо энергообеспечение круглый год. Однако энергообеспечение чабанских хозяйств частично можно решить с использованием солнечной энергии [ 1; 2].
До последнего времени в развитии энергетики прослеживалась чёткая закономерность: развитие получали те направления энергетики, которые обеспечивали достаточно быстрый экономический эффект. Связанные с этими направлениями социальные и экологические последствия рассматривались лишь как сопутствующие, и их роль в принятии решений была незначительной.
При таком подходе возобновляемые источники энергии (ВИЭ) рассматривались лишь как энергоресурсы будущего, когда будут исчерпаны традиционные источники энергии или когда их добыча станет чрезвычайно дорогой и трудоёмкой [3].
Материалы и методы. Информационно-измерительный комплект. Он состоит из контрольно-измерительного устройства и измерительного комплекса для исследования фотоэлектрической солнечной установки в эксперименте.
Комплекс для измерения данных включает персональный компьютер (ПК) Asus X50, преобразователь аналоговых сигналов ZET 210 и ряд встроенных датчиков.
Принцип работы комплекса для измерения данных заключается в измерении и сохранении данных на персональном компьютере без вмешательства человека. Преобразователь аналоговых сигналов ZET 210 получает данные в виде аналоговых сигналов от датчиков, измеряющих освещенность, температуру, влажность воздуха, ток и напряжение фотоэлектрической солнечной станции, а также температуру фотоэлектрического модуля, затем преобразует их в цифровую форму, после сохранения сигнала он передается на персональный компьютер для дальнейшего анализа.
Для измерения освещенности использовался аналоговый датчик освещенности DFR0026.
Теоретическая база. График температурной зависимости выходного напряжения датчиков нелинейный. Нелинейное поведение удовлетворяет экспоненциальной зависимости при нескольких десятках градусов. Для обработки сигналов с помощью преобразователя аналог-сигнал-характеристики должны быть линейными. Если характеристики термисторов нелинейны, для компенсации следует использовать формулу Стейнхардта — Харта. Показательные функции U=f(t), полученные при калибровке датчиков, разрезаются в виде прямых через отдельные интервалы и проводится кусочная аппроксимация. Не так уж сложно найти уравнение этой линии и угловое значение ее коэффициента наклона.
Влияние рабочей температуры и плотности солнечного потока на ВАХ ФСС было изучено в [4; 5], где представлена общая аналитическая зависимость изменения напряжения и фототока в зависимости от рабочей температуры и плотности солнечного потока для солнечных фотоэлектрических элементов, используемых в космосе и на земле. Если упростить некоторые выведенные формулы и использовать в расчете паспортные значения в качестве основных параметров ФСС, то можно записать изменения ВАХ в зависимости от интенсивности солнечного света и рабочей температуры для солнечных фотоэлектрических установок, используемых на земле, в следующем виде:
где Iogu we i^Oj^- ~~ величины начальной плотности тока короткого замыкания и напряжения холостого хода, измеренные при стандартных условиях освещения AM1 (1о= 1000 Вт/м2) и температуры окружающей среды (Т0=(25±2) °С) [3]; AIIr UIlr ДUI2 ~ коэффициенты, учитывающие изменение плотности солнечной радиации; &IT, AUT — коэффициенты, учитывающие изменение рабочей температуры солнечной панели.
На основе первого выражения рассчитано среднее количество кумулятивных солнечных лучей, падающих на горизонтальную поверхность в г. Ашхабаде за месяц (табл.).
Для анализа экспериментальных температурных зависимостей выходных параметров Voc и ISC используем известное уравнение ВАХ СЭ:
V=
АкТ
Jph-i
+ 1)
' п
и производная dV/dT, которая, как известно [3], имеет вид:
dV_V_AkT die AkT dT T el0 dT e
1 d(J, 1)
hn 1
dT
Коэффициент собирания Кс зависит от диффузионной длины неосновных носителей заряда L.
кс=/(Ь), ¿=\А0г ,
где D — коэффициент диффузии; т — срок службы. При этом D ~ T, а т слабо зависит от температуры. С учетом известной зависимости тока насыщения 10 от температуры второе слагаемое имеет вид:
Таблица
Среднее количество кумулятивных солнечных лучей, падающих на горизонтальную поверхность в г. Ашхабаде за месяц
Месяцы Еа adv.m, среднемесячная совокупная солнечная радиация, (кВт^ч/м2),
150 170 200 250 290 360 400 480 510 570 580 610
1 106.0 110.23 116.5 126,13 132.48 143.03 148,66 156,86 159.57 162.78 164.49
2 121.9 125.49 125.58 138.14 143.78 151.33 155.06 160.16 161.43 162.07 - 162.53
3 150.9 153.41 157.35 162.69 165.48 169.81 170.31 170.19 169.42 166.63 162.88 163.7
4 168.2 169.13 169.6 170.07 170.64 168.5 165.84 159.55 157.23 149.24 162.16 143.92
5 196.4 195.05 195.25 192.11 188.97 182.3 177.2 165.62 160.32 148.74 146.98 139.91
6 204.1 202.65 200.76 195.09 191.94 182.7 175.14 162.54 155.19 142.38 140.49 135.45
7 211.3 211.39 207.53 203.87 200.44 190.98 185.61 172.72 165.2 154.25 152.31 144.79
8 202.1 202.73 196.38 201.56 200.2 195.73 190.87 181.15 177.85 168.13 166.58 159.58
9 178.2 179.75 183.03 186.47 188.65 190.99 191.47 188.34 185.84 180.99 179.59 175.68
10 149.2 152.64 158.57 166.7 169.38 178.91 182.51 187.05 188.56 188.33 187.39 186.69
11 115.5 119.78 126.08 135.42 142.52 152.9 157.68 165.99 167.66 170.61 170.69 171.65
12 96.6 100.76 106.14 115.78 122.55 132.88 138.39 147.16 149.04 153.11 153.79 155.11
1-12 1900.5 1923.0 1942.77 1994.03 2017.0 2040.06 2038.74 2017.35 1997.37 1947.261 1937.45 1903.5
4-9 1160.5 1160.69 1152.55 1149.03 1140.84 1111.2 1086.13 1029.95 1001.63 943.736 933.78 899.33
10-3 740.0 762.31 790.22 844.86 876.19 928.855 952.61 987.4 995.68 1003.261 1003.67 1004.17
Тогда
Рис. 1. Температурные зависимости тока короткого замыкания
Рис. 2. Температурные зависимости КПД от температуры
Поскольку всегда Eg > eV, температурный коэффициент напряжения будет отрицательным и с ростом температуры выходное напряжение ФСС уменьшается. С помощью экспериментально полученных температурных зависимостей ISC и VOC (рис. 1) для HIT СЭ были вычислены температурные коэффициенты для этих параметров. Для температурных зависимостей параметров СЭ были разработаны математические модели на основе регрессионного анализа и рассчитаны доверительные интервалы по критерию Стьюдента. На рис. 2 точками представлены экспериментальные данные, а пунктирной линией — результаты аппроксимации по следующим регрессионным моделям:
Isc=1,383402+1,90540-1T - 8,60340"3T 2-9,15M0"5T 3, П=2,00 Ы0-1-1,2№ 10-17+2,802-10-37i-2,174- 10"5T
Заключение. Как видно из рис. 1 и 2, при увеличении температуры СЭ от 25 °С до 80 °С (ДТ=55°С) ток короткого замыкания увеличивается, а КПД падает с 18.36 до 17.03 %. При этом разница температуры воздуха и СЭ изменялась от 0 °С до 55 °С.
Список источников
1. Бердымухамедов Г. М. Государственное регулирование социально-экономического развития Туркменистана. Ашхабад: Туркменская государственная издательская служба, 2010. Т. 1. 445 с.
2. Бабаев А. Г. и др. Физическая география Туркменистана : учебное пособие. Ашхабад: Туркменская государственная издательская служба, 2014. 350 с.
3. Виссарионов В. И., Дерюгина Г. В., Кузнецова В. А., Малинин Н. К. Солнечная энергетика. М.: МЭИ, 2008. 276 с.
4. Jumayev A. Distribution of solar energy potential on territory of Turkmenistan // International scientific and practical conference on ensuring sustainable development: agriculture, ecology and earth science, Aees 2021, London, Virtual, 27-29 October's 2021. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Vol. 1010. Pp. 012157. Doi:10.1088/1755-1315/1010/1/012157.
5. Jumayev A., Atayev E. Pilot projects of industrial photovoltaic solar stations // Improving energy efficiency, environmental safety and sustainable development in agriculture: International scientific and practical conference. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Pp. 012142. Doi:10.1088/1755-1315/979/1/012142.
References
1. Berdymuhamedov G. M. Gosudarstvennoe regulirovanie social'no-ekonomicheskogo razvitiya Turkmenistana [State regulation of the socio-economic development of Turkmenistan]. Ashkhabad: Turkmen State Publishing Service, 2010. Vol. 1. 445 p. (In Russ.)
2. Babaev A. G. et al. Fizicheskaya geografiya Turkmenistana : uchebnoe posobie [Physical Geography of Turkmenistan : a textbook]. Ashkhabad: Turkmen State Publishing Service, 2014. 350 p. (In Russ.)
3. Vissarionov V. I., Deryugina G. V., Kuznecova V. A., Malinin N. K. Solnechnaya energetika [Solar energy]. Moscow: MEI, 2008. 276 p. (In Russ.)
4. Jumayev A. Distribution of solar energy potential on territory of Turkmenistan. International scientific and practical conference on ensuring sustainable development: agriculture, ecology and earth science, Aees 2021, London, Virtual, 27-29 October's 2021. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Vol. 1010. Pp. 012157. Doi:10.1088/1755-1315/1010/1/012157.
5. Jumayev A., Atayev E. Pilot projects of industrial photovoltaic solar stations. Improving energy efficiency, environmental safety and sustainable development in agriculture: International scientific and practical conference. London: IOP Publishing Ltd, 2022. Pp. 012142. Doi:10.1088/1755-1315/979/1/012142.
Информация об авторе
Янгибай Чарыев, доктор физико-математических наук, профессор, Туркменский государственный институт физкультуры и спорта (744013, Туркменистан, Ашхабад, пр. Сапармурата Туркменбаши, 40)
Information about the author
Yangibay Charyyev, Doctor of Physical and Mathematical Sciences, Professor, Turkmen State Institute of Physical Education and Sports (40, Saparmurat Turkmenbashi Ave., Ashgabat, 744013, Turkmenistan)
Статья поступила в редакцию / The article was submitted 19.01.2024
Одобрена после рецензирования / Approved after reviewing 23.01.2024
Принята к публикации / Accepted for publication 26.01.2024
Научная статья /Article
УДК 621
https://doi.org/10.34130/2306-6229-2024-1-77
Методика использования микроводорослей для очистки сточных вод промышленных предприятий
Гулялек Аннаоразовна Гурбанова1, Гулджахан Джумадурдыева2
'Туркменский государственный педагогический институт им. Сейитназара Сейди, Туркменабат, Туркменистан, [email protected]
Государственный энергетический институт Туркменистана, Мары, Туркменистан, [email protected]
Аннотация. Одним из перспективных методов очистки сочных вод является биологический способ, в котором очищение воды осуществляется без использования химикатов. Биологическая очистка сточных вод основана на способности микроорганизмов использовать в качестве питательного субстрата находящиеся в сточных водах органические вещества (кислоты, спирты, белки, углеводы и т. д.), которые являются для них источником углерода, а азот — из аммиака, нитратов, аминокислот и фосфор, калий — из минеральных солей этих веществ. В процессе питания микроорганизмов происходит прирост их биомассы. Процесс биологической очистки условно разделяют на две стадии (протекающие одновременно, но с различной скоростью): адсорбцию из сточных вод тонкодисперсной и растворенной примеси органических и неорганических веществ поверхностью тела микроорганизмов и разрушение адсорбированных веществ внутри аэробных и анаэробных. В данной научной статье представлена возможность очистки сточных вод с использованием микроводорослей.
Ключевые слова: энергосбережение, биологическая очистка, сточные воды, качество воды, микроводоросли
