Exmork: солнечные батареи, тепловое оборудование, электротехника

Несколько точек заземления снижают перенапряжение в солнечных панелях, вызванное молнией, на 55 %

Исследовательская группа из Индонезии предложила новую стратегию заземления для снижения перенапряжения в фотоэлектрических системах, вызванного ударами молнии, путем определения оптимальных мест для заземления и оценки различных конфигураций заземления.

«В предыдущих исследованиях для защиты солнечных панелей обычно использовалась система молниезащиты (СМЗ) с громоотводами, соединенными с токоотводами, например стержнями Франклина», — подчеркивают ученые.«В этом исследовании рассматривается возможность прямого попадания молнии в солнечные панели или их опоры, даже если установлена система молниезащиты. Это явление позволяет току проходить через солнечные панели к точке заземления».

Исследователи разработали эквивалентную электрическую схему для изучения реакции фотоэлектрических систем на кратковременные перенапряжения, возникающие при ударах молнии. Моделируемая система состояла из десяти солнечных панелей мощностью 200 Вт каждая, представляющих собой часть более крупной фотоэлектрической установки. С помощью программного обеспечения ATPDraw 7.2 они смоделировали электрические характеристики фотоэлектрических рам, монтажных конструкций, заземляющих проводников и электродов с помощью параметров эквивалентного сопротивления, индуктивности, емкости и взаимной индуктивности.

Удары молнии моделировались с помощью источника тока Хайдлера с пиковой амплитудой 50 кА и импульсной формой сигнала 1,2/50 мкс. Были изучены две конфигурации: прямое заземление через рамы фотоэлектрических модулей и заземление через монтажные конструкции. В ходе моделирования оценивалось влияние удельного сопротивления почвы, расположения точки заземления и количества заземляющих соединений на распределение переходных напряжений.

Исследователи меняли расположение точек заземления, чтобы определить, как электрический путь между местом удара молнии и заземляющим соединением влияет на уровень перенапряжения. Они также сравнили схемы с одним и двумя заземлениями, чтобы оценить преимущества дополнительных соединений. Модель предполагала наличие электрически связанных между собой металлических фотоэлектрических рам и оценивала разницу напряжений относительно опорного потенциала, исключая механизмы физического повреждения и разность потенциалов, связанную с силовыми проводниками и инверторами фотоэлектрических систем.

При постоянном удельном сопротивлении грунта 30 Ом·м максимальное напряжение составляло от 1,97 до 2,64 МВ при заземлении каркаса и от 2,14 до 2,43 МВ при заземлении на основе монтажа, в зависимости от места подключения. В обоих случаях расположение точки заземления как можно ближе к точке попадания молнии минимизировало пиковые напряжения за счет сокращения пути прохождения тока и уменьшения его сопротивления.

Введение второй точки заземления позволило снизить переходные напряжения на 47,5–54,8 % при заземлении каркаса и на 43,2–50,7 % при заземлении на основе монтажа. Исследователи объяснили эти улучшения более низким сопротивлением заземления и более эффективным рассеиванием тока молнии. Моделируемый пиковый ток достиг 48,78 кА, что, по мнению исследователей, находится в пределах допустимых значений, указанных в стандарте IEEE Std 80 «Руководство IEEE по безопасности заземления подстанций переменного тока».

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумуляторы серии TROJAN T105
https://invertory.ru/product/akkumuljatornaja-batareja-trojan-t105-/  
Подробная статья в ВК: https://vk.ru/wall-20736563_12742

Индийские исследователи разработали быстрозаряжающийся натрий-ионный аккумулятор, рассчитанный более чем на 3000 циклов

Материалы NAtrium Super Ionic CONductor (NASICON) продолжают демонстрировать свой потенциал в качестве натриево-ионных анодов в высокоэффективных батареях, а новые исследования, проведённые в Индии, позволяют лучше изучить эти материалы.

Исследователи из Центра передовых научных исследований имени Джавахарлала Неру (JNCASR) в Бангалоре разработали анод для натрий-ионного аккумулятора (SIB) с возможностью быстрой зарядки и длительным сроком службы.

В работе основное внимание уделяется анодному материалу типа NASICON, который был создан с использованием наноразмерных частиц, углеродного покрытия и легирования алюминием для улучшения ионной проводимости и структурной стабильности.

По словам команды, получившийся элемент может заряжаться на 80% за шесть минут и сохраняет ёмкость более чем на 3000 циклов. Эти результаты были получены в ходе лабораторных электрохимических испытаний и подтверждены квантовым моделированием. Исследователи под руководством Премкумара Сенгуттувана и кандидата наук Биплаба Патры отмечают, что характеристики аккумулятора устраняют распространённые недостатки обычных литий-ионных аккумуляторов, такие как медленная зарядка и сокращение срока службы.

В ходе другого исследования команда также представила второй анодный материал типа NASICON, который продемонстрировал плотность энергии 98 Вт·ч/кг в конфигурации с полным элементом. Этот элемент сохранил 80% своей ёмкости после 1000 циклов при скорости 5C и показал удельную ёмкость 140 мАч/г при напряжении 1,4 В. Эти значения были подтверждены в лабораторных условиях.

Оба исследования сосредоточены исключительно на разработке анодов, а катоды и составы электролитов упоминаются вскользь. Данные по испытаниям на безопасность не приводятся. Аналогичным образом, в работе не рассматриваются вопросы масштабируемости производства, стоимости киловатт-часа или влияния на цепочку поставок, хотя более широкая цель состоит в том, чтобы найти способы обойти зависимость от импорта лития за счёт использования относительно доступного натрия.

Исследование находится на ранней стадии, но в Индии его продвигают как потенциальный шаг к самообеспечению энергией в рамках политики «Атманирбхар Бхарат». Результаты опубликованы в журналах «Передовые материалы» и «Передовые энергетические материалы» под названием «Стабилизация многоэлектронного анода NASICON-Na1.5V0.5Nb1.5(PO4)3 с помощью структурной модуляции для литий-ионных аккумуляторов с длительным сроком службы.»

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумуляторы серии FIAMM 12FGL120
https://invertory.ru/product/fiamm-12-fgl-120/
Подробная статья в ВК: https://vk.ru/wall-20736563_12739

Новое исследование проливает свет на проблему дефицита напряжения в селеновых солнечных батареях

Основные выводы исследования

Группа датских и швейцарских исследователей пришла к важным выводам относительно природы дефектов в тонких пленках селеновых (Se) солнечных элементов. Ранее считалось, что основным источником проблем с эффективностью и снижением напряжения холостого хода (VOCVOC) в этих устройствах являются внутренние точечные дефекты. Однако новое исследование показало, что точечные дефекты сами по себе не играют определяющей роли, а причина кроется скорее в границах зерен и распространении дефектов структуры на больших масштабах.

Ключевые моменты исследования:

Точечные дефекты: Исследователи обнаружили, что традиционные точечные дефекты, такие как вакансии и междоузлия, формируют глубокие уровни дефектов внутри запрещенной зоны, однако структура селена оказывается устойчивой к этим дефектам.
Устойчивость к дефектам: Эта устойчивость обусловлена уникальной способностью цепей тригонального селена перестраиваться, минимизируя негативное воздействие дефектов.
Экспериментальные методы: Чтобы подтвердить свои выводы, ученые провели ряд экспериментов, включая использование техники времяпролетной масс-спектрометрии вторичных ионов (TOF-SIMS), позволяющей определить распределение примесей в образце.
Расчеты на основе теории функционала плотности (DFT): Совместно с коллегами из Гарварда, исследователями проведены расчеты дефектов, показавшие, что точка роста цепи селена способствует формированию стабильных дефектов, менее опасных для рабочих характеристик устройства.
Примеси: Помимо традиционных дефектов, обнаружены дополнительные примеси, такие как галогены (фтор и хлор), присутствие которых пока недостаточно изучено.
Значение результатов

Исследование подтверждает важную гипотезу о том, что тонкие пленки селена демонстрируют высокую толерантность к внутренним точечным дефектам. Этот факт открывает перспективы дальнейшего развития технологии, основанной на селене, включая создание высокоэффективных тандемных и встроенных фотоэлементов.

Последствия выводов:

Повышение потенциала разработки селена как абсорбционного материала в фотоэлектрических устройствах.
Необходимость сосредоточиться на изучении границ зерен и крупных дефектов структуры, которые оказывают большее влияние на эффективность.
Дальнейшие исследования будут направлены на разработку методик устранения дефектов, улучшение качества поверхности и снижение паразитных эффектов.
Примечания и важные дополнения

Заключение

Исследование подтвердило, что внутренние точечные дефекты в тонких пленках селена не ограничивают потенциал материала в производстве высокоэффективных солнечных элементов. Основными проблемами становятся границы зерен и большие масштабы дефектов, что ставит новую задачу перед учеными — изучить способы управления этими факторами для дальнейшей оптимизации характеристик фотоэлементов.‍2‍

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумуляторы серии Challenger
https://invertory.ru/category/akkumuljatory-challenger/
 
Подробная статья в ВК: https://vk.ru/wall-20736563_12738

Исследовательское сообщество пришло к единому мнению по поводу тестирования фотоэлектрических систем для использования внутри помещений

Международная группа из 73 исследователей разработала стандартизированные рекомендации по измерению производительности, надежности и стабильности фотоэлектрических устройств для использования внутри помещений. Рекомендации направлены на повышение единообразия измерений в лабораториях и ускорение перехода фотоэлектрических технологий для использования внутри помещений от исследовательских к коммерческим.

Международная группа из 73 исследователей разработала набор передовых методов оценки производительности и надежности внутренних фотоэлектрических элементов, чтобы внести больше ясности и единообразия в эту область, которая в настоящее время характеризуется разрозненными и противоречивыми стандартами.

«Наше исследование представляет собой первый в своей области консенсус по оценке производительности и стабильности внутренних фотоэлектрических систем, предназначенных для получения энергии от внутреннего освещения. Объединив усилия экспертов из научных кругов, метрологических институтов и промышленных предприятий из 22 стран, исследователи разработали комплексную систему стандартизированных измерений, — рассказал автор исследования Томас Браун.

«Основные рекомендации касаются выбора подходящих эталонных источников света для помещений, спектров и уровней интенсивности на основе анализа рынков освещения и нормативных требований, чтобы условия тестирования точно соответствовали тем, в которых устройства работают в реальных условиях внутри помещений. В исследовании также представлены протоколы для оценки долгосрочной стабильности — области, которой уделялось мало внимания в предыдущих практиках тестирования», — добавил он.

Ученые объяснили, что, несмотря на то, что Международная электротехническая комиссия (МЭК) в 2023 году представила первую техническую спецификацию для измерения эффективности фотоэлектрических систем в помещениях — IEC TS 62607-7-2:2023, — различия в освещении помещений по-прежнему затрудняют объективную оценку их эффективности. Чтобы решить эту проблему, группа экспертов предложила единый эталонный спектр и уровень освещенности в качестве оптимального стандарта, а также рекомендовала альтернативные условия тестирования, учитывающие разнообразие условий освещения в зданиях. Стандарт также охватывает процедуры измерения, калибровки и маскировки, а также вводит тесты на стабильность ядра, которых раньше не было.

Группа рекомендовала перейти к стандартизированным условиям освещения, чтобы сделать измерения эффективности фотоэлектрических систем в помещениях более последовательными и сопоставимыми. Поскольку флуоресцентное освещение постепенно выводится из эксплуатации во всем мире, исследователи определили белые светодиоды как наиболее подходящую эталонную технологию для тестирования фотоэлектрических систем в помещениях. Несмотря на то, что в настоящее время в качестве эталонной технологии Международной электротехнической комиссии используется спектр светодиодов B-4 с цветовой температурой 5000 К, в качестве будущего стандарта они предложили спектр светодиодов B-3 с цветовой температурой 4000 К. Рекомендация отражает текущие рыночные тенденции: освещение с цветовой температурой 4000 К особенно распространено в коммерческих и других нежилых помещениях…..

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумуляторы серии FIAMM FG 21202
https://invertory.ru/product/fiamm-fg-21202/
 
Подробная статья в ВК: https://vk.ru/wall-20736563_12737

Беспроводные биполярные электроды повышают мощность цинково-воздушной батареи на 80%

Исследователи из Испании и Аргентины разработали архитектуру цинково-воздушной батареи, которая увеличивает выходную мощность до 80% за счет снижения внутреннего сопротивления без изменения химического состава ядра устройства.

Исследователи из Института материаловедения Барселоны (ICMAB-CSIC), работающие с Каталонским институтом нанонауки и нанотехнологий (ICN2) и Национальным университетом Ла-Платы в Аргентине, разработали архитектуру цинково-воздушной батареи, которая увеличивает выходную мощность до 80% без изменения химического состава ее сердцевины.

Работа “Обеспечение высокой мощности в бесконтактных Zn-воздушных батареях: смена парадигмы с помощью беспроводной биполярной электрохимии” была опубликована в августе в Energy Storage Materials. Это бросает вызов традиционному подходу, заключающемуся в том, чтобы избегать попадания токопроводящих материалов в электролит для предотвращения коротких замыканий. В новой архитектуре проводящие элементы остаются отключенными от внешней цепи, в то время как их поляризация под действием электрического поля снижает внутреннее сопротивление, а не вызывает короткое замыкание.

Архитектура включает в себя небольшие проводящие элементы внутри батареи, которые не подключены проводами ни к основным электродам, ни к внешней цепи. Эти элементы действуют как беспроводные биполярные электроды и изменяют распределение заряда внутри устройства.

Этот принцип основан на электрическом поле, которое возникает между двумя электродами во время работы аккумулятора. Когда электрически изолированный проводящий элемент вводится в электролит, поле поляризует его, в результате чего один конец становится положительно заряженным, а другой - отрицательно. Таким образом, элемент создает дополнительные пути для переноса заряда без установления прямого электрического соединения между электродами.

Этот эффект особенно актуален для цинково-воздушных аккумуляторов, в которых электрохимическая реакция с участием кислорода ограничивает скорость работы. Цинк обладает благоприятной реакцией окисления, и в системе используется химический состав на водной основе, в то время как кислородная реакция протекает медленнее и может ограничить мощность, которую может выдавать устройство.

Беспроводные биполярные электроды облегчают перенос заряда через электролит и снижают потери, связанные с внутренним сопротивлением. Согласно исследованию, модификация может увеличить выходную мощность до 80%.

Система не требует внесения изменений в основные электрохимические материалы аккумулятора, вместо этого она модифицирует его внутреннюю архитектуру. Это может устранить ключевое ограничение воздушно-цинковых аккумуляторов за счет дополнительного физического механизма, действующего наряду с активным химическим процессом.

Авторы предполагают, что эту концепцию можно применить и к другим технологиям хранения энергии.

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумуляторы серии FIAMM 12 FGL 80
https://invertory.ru/product/fiamm-12-fgl-80/
Подробная статья в ВК: https://vk.ru/wall-20736563_12736

Проект по строительству геотермальной электростанции в соляной пещере Цзиньтань в Китае мощностью 700 МВт завершил полносистемный ввод в эксплуатацию

Проект по строительству двухблочной нетопливной геотермальной электростанции сейчас готовится к испытаниям по подключению к сети и вводу системы в эксплуатацию.

Этот рубеж был достигнут 12 сентября, когда оба энергоблока мощностью 350 МВт прошли комплексное пусковое тестирование в рабочих условиях. Вторая фаза проекта Jintan мощностью 700 МВт имеет самую большую установленную мощность из всех установок CAES в соляных пещерах, о которых в настоящее время известно во всем мире. Теперь в рамках проекта будут проведены предварительные испытания перед подключением к сети и ввод системы в эксплуатацию.

Завод использует четыре подземные соляные пещеры на глубине около 1000 метров, с общим объемом газохранилищ около 1,2 миллиона кубометров. Во время зарядки электричество используется для сжатия воздуха до давления, превышающего 130 атмосфер, а тепло, выделяемое при сжатии, улавливается и сохраняется. Во время разрядки накопленный воздух нагревается и расширяется с помощью турбин без сжигания природного газа.

За полный цикл зарядки накапливается около 2,8 ГВт-ч электроэнергии. Проектные документы описывают примерно восьмичасовой период зарядки и четыре часа номинальной выработки электроэнергии с более чем 70% эффективностью преобразования энергии в обратном направлении. Ожидается, что установка будет выполнять около 330 циклов зарядки-разрядки в год и вырабатывать около 924 ГВт-ч в год.

Вторая очередь представляет собой масштабное расширение первой очереди мощностью 60 МВт/300 МВт·ч, введенной в эксплуатацию в 2022 году. В ее системе сжатия используется двухлинейная четырехступенчатая архитектура, обеспечивающая значительно более высокий расход воздуха, а в каждом генерирующем блоке установлена воздушная турбина мощностью 350 МВт с тремя ступенями перегрева и четырьмя ступенями расширения. Турбина работает при давлении основного воздуха 13,5 МПа и имеет расчетный КПД более 93%.

Еще одно важное отличие от первой очереди — наличие теплового аккумулятора. В проекте Jintan Phase II вместо теплоносителя используется вода под давлением при средней температуре. Шестнадцать сферических резервуаров объемом 3500 кубических метров каждый обеспечивают объем аккумулирования тепла в 56 000 кубических метров. Давление повышает рабочую температуру воды примерно до 180 °C, что позволяет извлекать и повторно использовать тепло сжатия при выработке электроэнергии.

Проект в Цзиньтане во многом отличается от действующей электростанции Feicheng компании Zhongchu Guoneng мощностью 300 МВт/1800 МВт·ч в провинции Шаньдун. Feicheng, основанный на технологии, разработанной Институтом инженерной теплофизики Китайской академии наук, использует многоступенчатое сжатие при больших нагрузках, расширение турбины при высоких нагрузках и компактную технологию регенеративного аккумулирования тепла. Он обеспечивает шестичасовую разрядку и имеет номинальный расчетный КПД 72,1%. Jintan, напротив, уделяет больше внимания увеличению мощности отдельных турбин до 350 МВт, параллельному четырехступенчатому сжатию и аккумулированию тепла водой под давлением, обеспечивая при этом четырехчасовую работу на номинальной мощности.

Оба проекта демонстрируют переход Китая от демонстрационных проектов к строительству накопителей энергии большой мощности на несколько сотен мегаватт, предназначенных для сглаживания пиковых нагрузок, интеграции возобновляемых источников энергии и других услуг по балансировке энергосистемы.

На сайте инверторы ру, вы можете купить аккумуляторы серии FIAMM FG 20271
https://invertory.ru/product/fiamm-fg-20271/
Подробная статья в ВК: https://vk.ru/wall-20736563_12735