РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ВЫРАБОТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МОДУЛЯМИ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ БИО-ВЕГЕТАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
Вестник Курганской ГСХА. 2024. № 3 (51). С. 78–85
Vestnik Kurganskoj GSHA. 2024; 3(51): 78–85
Научная статья
УДК 502.174.3 EDN: ZEKCDU
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ВЫРАБОТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МОДУЛЯМИ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ БИО-ВЕГЕТАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
Максим Юрьевич Попов1, Наталья Николаевна Грачева2
1, 2 Донской государственный аграрный университет, Персиановский, Россия
1 19maxim95@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5551-9422
2 79286051374@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0003-3699-7255
Аннотация. Энергоснабжение культивационных сооружений является важным фактором при его проектировании. Основным
источником энергии в био-вегетарие является инсоляция, которая выступает в роле энергоносителя. Так, для генерации электрической
энергии на био-вегетационном комплексе смонтированы фотоэлектрические модули (ФЭМ), использование которых позволит снизить
затраты при круглогодичной эксплуатации био-вегетария. В статье приведена схема автономной солнечной электростанции, принцип ее
работы, выделены факторы, влияющие на количество генерируемой электроэнергии. Составлена матрица планирования исследова
ния с закодированными факторами и описан ход экспериментального исследования, проводимого на фотоэлектрических модулях Solar
Panel Model HVL-320/HJT, установленных под различными углами наклона относительно горизонта. Определение оптимального угла
наклона позволяет генерировать больше электрической энергии. Установлено, что для наилучшей генерации фотоэлектрический модуль
должен располагаться перпендикулярно солнечному лучу. В результате проведенных исследований получены зависимости напряже
ния и тока, температурные характеристики поверхности панелей. Определен минимально необходимый уровень инсоляции. Проведе
ны статистический анализ и обработка экспериментальных данных выработки электрической энергии фотоэлектрическими модулями
при различных углах наклона относительно горизонта и статической фиксации на поверхности био-вегетария. Панели установлены
на несущей конструкции био-вегетария, ориентированы на юг. Составлено уравнение регрессии и поверхности отклика. Полученные
зависимости свидетельствуют о суммарной выработке электрической энергии (за 9 часов 41 кВт•ч) при выбранном рабочем напряжении
48 В, установлено 14 блоков аккумуляторной батареи суммарной ёмкостью 800 А·ч или 34,65 кВт·ч. Суммарная среднегодовая выра
ботка солнечной электростанции 38 кВт·ч/сутки. Установлено, что наиболее эффективным углом наклона для статической фиксации
фотоэлектрического модуля является 60 ̊-70 ̊.
Ключевые слова: фотоэлектрический модуль, автономное функционирование, био-вегетационный комплекс, угол наклона модуля, система энергоснабжения, электрическая энергия.
Для цитирования: Попов М.Ю., Грачева Н.Н. Результаты экспериментов по выработке электрической энергии фотоэлектрическими модулями для автономного энергоснабжения био-вегетационного комплекса // Вестник Курганской ГСХА. 2024. № 3(51). С. 78–85. EDN: ZEKCDU.
Scientific article
EXPERIMENT RESULTS ON ELECTRIC ENERGY GENERATION BY PHOTOVOLTAIC MODULES FOR AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF THE BIO-VEGETATION COMPLEX
Maxim Yu. Popov1, Natalya N. Gracheva2
1, 2 Don state agrarian university, Persianovsky, Russia
1 19maxim95@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5551-9422
279286051374@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0003-3699-725
Abstract. The energy supply of cultivation facilities is an important factor for its design engineering. The main source of energy in the
bio-vegetarium is solar insolation, which acts as an energy source material. Thus, to generate electric energy, photovoltaic modules (PVM) have
been installed at the bio-vegetation complex, the use of which will reduce costs during year-round operation of the bio-vegetarium. The article
presents the diagram of an autonomous solar power plant, it defines the principle of its operation; the factors affecting the amount of electricity
generated. A research planning matrix with encoded factors has been developed and the course of an experimental study is described conducted
on Solar Panel Model HVL-320/HJT photovoltaic modules installed at various angles to the horizon. Determination of the optimal tilt angle allows
for generating more electrical energy. It is established that for better generation, the photovoltaic module must be positioned perpendicular to the
sun’s ray. As a result of the conducted research, the dependences of voltage and current, panel surface temperature characteristics were ob
tained. A minimum required level of insolation has been determined. Statistical analysis and processing of experimental data on electrical energy
generation by photovoltaic modules at various angles to the horizon and static fixation on the surface of the bio-vegetarium have been carried
out. The panels are mounted on the load-bearing structure of the bio-vegetarium, they are oriented to the south. The equations of regression
and response surface have been derived. The obtained dependences indicate the total generation of electric energy (41 kWh in 9 hours), at the
selected operating voltage of 48 V, 14 battery units are installed with a total capacity of 800 Ah or 34.65 kWh. The total average annual output of a
solar power plant is 38 kWh/day. It is established that the most effective angle of inclination for static fixation of a photovoltaic module is 60°-70°.
Keywords: photovoltaic module, autonomous operation, bio-vegetation complex, module tilt angle, power supply system, electrical energy.
For citation: Popov M.Yu., Gracheva N.N. Experiment results on electric energy generation by photovoltaic modules for autonomous power supply of the bio-vegetation complex. Vestnik Kurganskoj GSHA. 2024; 3(51): 78–85. EDN: ZEKCDU. (In Russ).
Vestnik Kurganskoj GSHA. 2024; 3(51): 78–85
Научная статья
УДК 502.174.3 EDN: ZEKCDU
РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ВЫРАБОТКЕ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИМИ МОДУЛЯМИ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ БИО-ВЕГЕТАЦИОННОГО КОМПЛЕКСА
Максим Юрьевич Попов1, Наталья Николаевна Грачева2
1, 2 Донской государственный аграрный университет, Персиановский, Россия
1 19maxim95@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5551-9422
2 79286051374@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0003-3699-7255
Аннотация. Энергоснабжение культивационных сооружений является важным фактором при его проектировании. Основным
источником энергии в био-вегетарие является инсоляция, которая выступает в роле энергоносителя. Так, для генерации электрической
энергии на био-вегетационном комплексе смонтированы фотоэлектрические модули (ФЭМ), использование которых позволит снизить
затраты при круглогодичной эксплуатации био-вегетария. В статье приведена схема автономной солнечной электростанции, принцип ее
работы, выделены факторы, влияющие на количество генерируемой электроэнергии. Составлена матрица планирования исследова
ния с закодированными факторами и описан ход экспериментального исследования, проводимого на фотоэлектрических модулях Solar
Panel Model HVL-320/HJT, установленных под различными углами наклона относительно горизонта. Определение оптимального угла
наклона позволяет генерировать больше электрической энергии. Установлено, что для наилучшей генерации фотоэлектрический модуль
должен располагаться перпендикулярно солнечному лучу. В результате проведенных исследований получены зависимости напряже
ния и тока, температурные характеристики поверхности панелей. Определен минимально необходимый уровень инсоляции. Проведе
ны статистический анализ и обработка экспериментальных данных выработки электрической энергии фотоэлектрическими модулями
при различных углах наклона относительно горизонта и статической фиксации на поверхности био-вегетария. Панели установлены
на несущей конструкции био-вегетария, ориентированы на юг. Составлено уравнение регрессии и поверхности отклика. Полученные
зависимости свидетельствуют о суммарной выработке электрической энергии (за 9 часов 41 кВт•ч) при выбранном рабочем напряжении
48 В, установлено 14 блоков аккумуляторной батареи суммарной ёмкостью 800 А·ч или 34,65 кВт·ч. Суммарная среднегодовая выра
ботка солнечной электростанции 38 кВт·ч/сутки. Установлено, что наиболее эффективным углом наклона для статической фиксации
фотоэлектрического модуля является 60 ̊-70 ̊.
Ключевые слова: фотоэлектрический модуль, автономное функционирование, био-вегетационный комплекс, угол наклона модуля, система энергоснабжения, электрическая энергия.
Для цитирования: Попов М.Ю., Грачева Н.Н. Результаты экспериментов по выработке электрической энергии фотоэлектрическими модулями для автономного энергоснабжения био-вегетационного комплекса // Вестник Курганской ГСХА. 2024. № 3(51). С. 78–85. EDN: ZEKCDU.
Scientific article
EXPERIMENT RESULTS ON ELECTRIC ENERGY GENERATION BY PHOTOVOLTAIC MODULES FOR AUTONOMOUS POWER SUPPLY OF THE BIO-VEGETATION COMPLEX
Maxim Yu. Popov1, Natalya N. Gracheva2
1, 2 Don state agrarian university, Persianovsky, Russia
1 19maxim95@mail.ru, https://orcid.org/0000-0001-5551-9422
279286051374@yandex.ru, https://orcid.org/ 0000-0003-3699-725
Abstract. The energy supply of cultivation facilities is an important factor for its design engineering. The main source of energy in the
bio-vegetarium is solar insolation, which acts as an energy source material. Thus, to generate electric energy, photovoltaic modules (PVM) have
been installed at the bio-vegetation complex, the use of which will reduce costs during year-round operation of the bio-vegetarium. The article
presents the diagram of an autonomous solar power plant, it defines the principle of its operation; the factors affecting the amount of electricity
generated. A research planning matrix with encoded factors has been developed and the course of an experimental study is described conducted
on Solar Panel Model HVL-320/HJT photovoltaic modules installed at various angles to the horizon. Determination of the optimal tilt angle allows
for generating more electrical energy. It is established that for better generation, the photovoltaic module must be positioned perpendicular to the
sun’s ray. As a result of the conducted research, the dependences of voltage and current, panel surface temperature characteristics were ob
tained. A minimum required level of insolation has been determined. Statistical analysis and processing of experimental data on electrical energy
generation by photovoltaic modules at various angles to the horizon and static fixation on the surface of the bio-vegetarium have been carried
out. The panels are mounted on the load-bearing structure of the bio-vegetarium, they are oriented to the south. The equations of regression
and response surface have been derived. The obtained dependences indicate the total generation of electric energy (41 kWh in 9 hours), at the
selected operating voltage of 48 V, 14 battery units are installed with a total capacity of 800 Ah or 34.65 kWh. The total average annual output of a
solar power plant is 38 kWh/day. It is established that the most effective angle of inclination for static fixation of a photovoltaic module is 60°-70°.
Keywords: photovoltaic module, autonomous operation, bio-vegetation complex, module tilt angle, power supply system, electrical energy.
For citation: Popov M.Yu., Gracheva N.N. Experiment results on electric energy generation by photovoltaic modules for autonomous power supply of the bio-vegetation complex. Vestnik Kurganskoj GSHA. 2024; 3(51): 78–85. EDN: ZEKCDU. (In Russ).
