alternativeАльтернативная энергетика и экология (ISJAEE)Alternative Energy and Ecology (ISJAEE)1608-8298Международный издательский дом научной периодики "Спейс10.15518/isjaee.2017.10-12.024-032alternative-1018Research ArticleВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА, СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКАRENEWABLE ENERGY, SOLAR ENERGYЭЛЕКТРОТЕПЛОВАЯ СИСТЕМА ПРОТИВООБЛЕДЕНЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО МОДУЛЯELECTROTHERMAL DE-ICING SYSTEM FOR SOLAR PANELДолгошеевВ. В.DolgosheevV. V.

студент магистратуры

Master’s Student

nrgvictor@mail.ruМартьяновА. С.MartyanovA. S.

канд. тех. наук, доцент кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» 

Ph.D. (engineering), Associate Professor (docent) of Electric Stations, Grids and Systems Dept.

nrgvictor@mail.ruКоробатовД. В.KorobatovD. V.

 канд. тех. наук, доцент  кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» 

Ph.D., (engineering), Associate Professor (docent) of Electric Stations, Grids and Electric Supply Systems Dept.

nrgvictor@mail.ruБодроваЕ. С.BodrovaE. S.

аспирант кафедры «Электрические станции, сети и системы электроснабжения» 

Postgraduate of Electric Stations, Grids and Electric Supply Systems

nrgvictor@mail.ruЮжно-Уральский государственный университетРоссияSouth-Ural State UniversityRussian Federation201717052017010-122432Copyright © Международный издательский дом научной периодики "Спейс, 20172017Международный издательский дом научной периодики "СпейсМеждународный издательский дом научной периодики "Спейсhttps://www.isjaee.com/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.isjaee.com/jour/article/view/1018

Описывается и демонстрируется электротепловая система противообледенения, которая использует эффект теплопроводности в твердых телах и предназначается для очистки лицевой поверхности солнечного модуля от снега и наледи в условиях низких температур (ниже нуля градусов по Цельсию), а также в период смешанных осадков. В связи с этим рассмотрены существующие и разрабатываемые методы удаления наледи и снега с рабочей поверхности солнечных модулей, обоснована необходимость применения предлагаемой системы. В данной системе противообледенения размещение и функции основных элементов нацелены на повышение эффективности работы системы при выпадении осадков на её поверхность. Подробно показана и описана конструкция многослойной структуры системы противообледенения. Представлена компьютерная имитационная модель и построены графики, демонстрирующие эффективность предлагаемой электротепловой системы в различных состояниях. Демонстрируются успешные экспериментальные данные полевых испытаний рабочей электротепловой системы противообледенения солнечного модуля в климатических условиях Южного Урала. Наглядно показано, что электротепловая система противообледенения солнечного модуля, питаясь от аккумуляторных батарей, может увеличить время непрерывной работы солнечных модулей в период выпадения смешанных осадков.

 

The paper describes and demonstrates the electro-thermal de-icing system using the thermal conductivity effect in solids and designed to remove snow and ice from the front surface of the solar panel both at low temperatures (below zero degrees centigrades) and heavy mixed precipitations. We show the known and being developed alternative approaches for cleaning the operating surface of solar panels from ice and snow and considered the significant need for the proposed system application. The location and functions of key components of the presented de-icing system are practically optimized to increase the efficiency in case of precipitation fallout on its front surface. The design of the multilayer structure of de-icing system is shown and described in details. We present a computer simulation model with building graphs with showing the efficiency of the proposed electro-thermal system in various environmental conditions. We also demonstrate the successful experimental field testing data of operating electro-thermal de-icing system of solar panel in South Ural climatic conditions. We also show that the electro-thermal de-icing system of solar panel powered from batteries, may increase the time of uninterrupted operation of solar panel during the mixed precipitations.

солнечный модульпротивообледенительная систематеплопередачанагревнизкие температурыобледенениеэффективность использованияsolar modulede-icing systemheat transferheatinglow temperaturesicingefficiency of useReferencesСоломин, Е.В. Возобновляемые источники энергии. Новые возможности человечества [Текст] / Е.В. Соломин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2013 – № 10 (132). – С. 38–40.Solomin E.V. Renewable energy sources. New opportunities for humanity, International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2013;(10):38–40 (in Russ.).Кирпичникова, И.М. Возобновляемые источники энергии: учебное пособие к практическим занятиям / И.М. Кирпичникова, Е.В. Соломин. – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ. – 2009. – 50 с.Kirpichnikova I.M., Solomin E.V. Vozobnovlyaemye istochniki energii (Renewable energy sources), Chelyabinsk, Izd-vo YuUrGU Publ., 2009, 50 p (in Russ.).Solomin, E.V. Photovoltaic or wind solution [Текст] / E.V. Solomin // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2011 – № 11. – С. 38–40.Solomin E.V. Photovoltaic or wind solution, International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2011;(11):38–40 (in Eng.).Solomin, E.V. Joint scientific research of Russian and German scientists in renewable energy [Текст] / E.V. Solomin // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2011 – № 11. – С. 82–88.Solomin E.V. Joint scientific research of Russian and German scientists in renewable energy, International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2011;(11):82–88 (in Eng.).Волович, Г.И. О развитии средств автоматизации в энергетике с использованием возобновляемых источников энергии / Г.И. Волович, Е.В. Соломин и др. // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2013 – № 9 (131). – С. 59–64.Volovich G.I., Solomin E.V. et al. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2013;(9):59–64 (in Russ.).Соломин, Е.В. Итерационный подход в разработке и оптимизации вертикально-осевых ветроэнергетических установок [Текст] / Е.В. Соломин, И.М. Кирпичникова, А.С. Мартьянов // Электротехника. Электротехнология. Энергетика: сб. тр. науч.-практич. конф. – Новосибирск: НГТУ, ЭЭЭ-2015, 2015. – С. 92–95.Solomin E.V., Kirpichnikova I.M., Mart'yanov A.S. Elektrotekhnika. Elektrotekhnologiya. Energetika (Proceedings of the Conference “Electrical engineering. Electrotechnology. Power Engineering”, Novosibirsk, NGTU, EEE-2015, 2015, pp. 92–95 (in Russ.).Соломин, Е.В. Противообледенительная система солнечного модуля на основе инфракрасного излучателя [Текст] / Е.В. Соломин, В.В. Долгошеев, М.А. Ларцев // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015 – № 2. – С. 10–15.Solomin E.V., Dolgosheev V.V., Lartsev M.A. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2015;(2):10–15 (in Russ.).Соломин, Е.В. Противообледенительная сис-тема лопасти ВЭУ на основе ультразвукового излучения [Текст] / Е.В. Соломин, В.В. Долгошеев, И.А. Васильев // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2015 – № 5. – С. 19–23.Solomin E.V., Dolgosheev V.V., Vasilev I.A. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2015;(5):19–23 (in Russ.).Кирпичникова, И.М. Сопряжение ВЭУ малой мощности с пленочным электронагревателем для обогрева помещений [Текст] / И.М. Кирпичникова, И.Н. Панасюк, Е.В. Соломин // Вестник ЮУрГУ. Серия «Энергетика». – Челябинск: Изд-во ЮУрГУ, 2009. – Вып. 12. – № 34. – С. 78–81.Kirpichnikova I.M., Panasyuk I.N., Solomin E.V. Herald of SUSU, ser. “Energy”, Chelyabinsk, Izdvo YuUrGU Publ., 2009;12(34):78–81 (in Russ.).Сироткин, Е.А. Электромеханическая система аварийного торможения ветроэнергетической установки [Текст] / Е.В. Соломин, Е.А. Сироткин, С.В. Козлов // Электротехнические системы и комплексы. – 2016. – № 1 (30). – С. 19–23.Solomin E.V., Sirotkin E.A., Kozlov S.V. Elektrotekhnicheskie sistemy i kompleksy (Electrotechnical systems and complexes), 2016;1(30):19–23 (in Russ.).Сироткин, Е.А. Результаты испытаний и эксплуатации вертикально-осевых ветроэнергетических установок [Текст] / Е.В. Соломин, Е.А. Сироткин, Е.Е. Соломин // Вестник Пермского национального исследовательского политехнического университета. Электротехника, информационные технологии, системы управления. – 2015. – № 3 (15). – С. 70–83.Solomin E.V., Sirotkin E.A., Solomin E.E. Vestnik Permskogo natsional'nogo issledovatel'skogo politekhnicheskogo universiteta. Elektrotekhnika, informatsionnye tekhnologii, sistemy upravleniya (Bulletin of the Perm National Research Polytechnic University. Electrical engineering, information technology, control systems), 2015;3(15):70–83 (in Russ.).Мартьянов, А.С. Контроллер заряда ветроэнергетической установки [Текст] / А.С. Мартьянов, Е.В. Соломин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2010. – № 1. – С. 106–109.Martyanov A.S., Solomin E.V. Wind Charge Controller (Kontroller zaryada vetroenergeticheskoi ustanovki). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2010;1:106–109 (in Russ.).Соломин, Е.В. Технические особенности и преимущества ветроэнергетических установок / Е.В. Соломин, Р.Л. Холстед [Текст] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2010. – № 1. – С. 36–41.Solomin E.V., Kholsted R.L. Technical features and advantages of wind power plants (Tekhnicheskie osobennosti i preimushchestva vetroenergeticheskikh ustanovok). International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2010;(1):36–41 (in Russ.).Halstead, R. Technical features and advantages of SCR–Vertical wind turbines [Текст] / R. Halstead, E. Solomin // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2010. – № 1. – С. 36–41.Halstead R., Solomin E. Technical features and advantages of SCR–Vertical wind turbines. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2010;(1):36–41 (in Eng.).Мартьянов, А.С. Имитационная модель системы освещения на основе фотоэлектрического преобразователя и аккумуляторной батареи [Текст] / А.С. Мартьянов [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2016. – № 23–24. – С. 21–33.Martyanov A.S., Bodrova E.S., Dyuryagin A.Yu., Korobatov D.V. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2016;(23– 24):21–33 (in Russ.).Пронин, Н.В. Разработка математической модели ветроэнергетической установки мощностью 3 кВт производства ООО «ГРЦ–Вертикаль в пакете Matlab [Текст] / Н.В. Пронин, А.С. Мартьянов, Е.В. Соломин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2011 – № 5. – С. 41–44.Pronin N.V., Martyanov A.S., Solomin E.V. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2011;(5):41–44 (in Russ.).Возмилов, А.Г. Анализ причин разбалансировки аккумуляторных батарей [Текст] / А.Г. Возмилов, Е.В. Соломин [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2012. – № 11(115). – С. 65–68.Vozmilov A.G., Solomin E.V. et al. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2012;(11):65–68 (in Russ.).Соломин, Е.В. Основы методологии разработки вертикально–осевых ветроэнергетических установок [Текст] / Е.В. Соломин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2011. – № 1. – С. 18–39.Solomin, E.V. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2011;(1):18–39 (in Eng.).Martyanov, A.S. Development of control algorithms in Matlab/Simulink [Электронный ресурс] / A.S. Martyanov, E.V. Solomin, D.V. Korobatov // International Conference on Industrial Engineering. – Chelyabinsk. – Procedia Engineering Journal. – 2015. – No. 129. – P. 922–926 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877–7058(15)03968–5) DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.135. – Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S18777 05815040199 – (Дата обращения: 23.11.2015).Martyanov A.S., Solomin E.V., Korobatov D.V. Development of control algorithms in Matlab/Simulink [E-resource], International Conference on Industrial Engineering, Chelyabinsk, Procedia Engineering Journal, 2015;129:922–926 (Journal reference: PROENG27157. PII: S1877–7058(15)03968–5) DOI: 10.1016/j.proeng.2015.12.135. Available at: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S18777 05815040199 – (23.11.2015) (in Eng.).Соломин, Е.В. Экономические аспекты гибридных ветро-солнечных установок малой мощности [Текст] / Е.В. Соломин // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2012. – № 2 (106). – С. 71–77.Solomin E.V. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2012;(2):71–77 (in Russ.).Сироткин, Е.А. Эффективные методы регулирования мощности устройств на основе ВИЭ [Текст] / Сироткин Е.А. [и др.] // Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология» (ISJAEE). – 2016. – № 11–12. – С. 69–78.Korobatov D.V., Martyanov A.S., Solomin E.V., Sirotkin E.A. International Scientific Journal for Alternative Energy and Ecology (ISJAEE), 2016;(11– 12):69–78 (in Russ.).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.