Applicability of photoelectrical solar units inside domical structures in northern conditions

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The possibility of installing photoelectrical solar units inside domical structures with the maintenance of their power generation level was investigated; an optimal distance between a photoelectrical solar unit and the transparent walls of the respective domical structure was determined. The experiments were carried out at the North-Eastern Federal University in the central part of the Republic of Sakha (Yakutia) by determining reduction in the electrical energy efficiency of photoelectrical solar units when changing their location. An optimal distance for installing such units within transparent domical structures was found based on graphical interpretations and gradients. The authors obtained reference parameters for light flux reduction, the generation power of a photoelectrical solar unit when changing the operation medium, and the optimal distance of a photoelectrical solar unit inside a domical structure for reducing the surface contamination of the unit. It was found that, when photoelectrical solar units are operated within a transparent domical structure, the power generation falls by 25.61% as compared to actual results in open space. It was found that an increase in the distance between the transparent walls of the domical structure and the unit led to a decrease in the power generation by ~23.01% and the light flux power by 5.224% at 1.5 m. This method of installing photoelectrical solar units can be used in the construction and designing of smart home systems and autonomous power generation facilities in northern regions of Russia.

About the authors

N. P. Mestnikov

M.K. Ammosov North-Eastern Federal University; Institute of Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: sakhacase@bk.ru

P. F. Vasilyev

M.K. Ammosov North-Eastern Federal University; Institute of Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: kb-8@mail.ru

G. I. Davydov

Institute of Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: dav_gen@mail.ru

A. M. Khoyutanov

Institute of Physical-Technical Problems of the North of the Siberian Branch of the Russian Academy of Sciences

Email: shuriklater@mail.ru

A. M.-N. Alzakkar

Kazan State Power Engineering University

Email: ahmadalzakkar86@gmail.com

References

  1. Филиппов Д.В., Васильев П.Ф., Петрова А.Н., Григорьев Б.В. Эксперимент «Дом под куполом» // Климат 2021: современные подходы к оценке воздействия внешних факторов на материалы и сложные технические системы: матер. VI Всерос. науч.-техн. конф. (г. Геленджик, 20–21 мая 2021 г.). Геленджик: Изд-во ГЦКИ ВИАМ им. Г.В. Акимова, 2021. С. 17−25.
  2. Васильев П.Ф., Местников Н.П. Исследование влияния резко-континентального климата Якутии на функционирование солнечных панелей // Международный технико-экономический журнал. 2021. № 1. С. 57−64. https://doi.org/10.34286/1995-4646-2021-76-1-57-64
  3. Макаров В.Н., Торговкин Н.В. Загрязнение атмосферы города Якутска взвешенными веществами // Природные ресурсы Арктики и Субарктики. 2020. Т. 25. № 1. С. 43−50.
  4. Торговкин Н.В., Макаров В.Н.Влияние современных климатических изменений на геохимические особенности мерзлотных почв г. Якутск // Устойчивость природных и технических систем в криолитозоне: матер. Всерос. конф. с междунар. участием, посвященной 60- летию образования Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН (г. Якутск, 28–30 сентября 2020 г.). Якутск: Изд-во Института мерзлотоведения им. П.И. Мельникова СО РАН, 2020. С. 182−184.
  5. Mazumder M.K., Horenstein M.N., Stark J.W., Girouard P., Sumner R., Henderson B., et al. Characterization of electrodynamic screen performance for dust removal from solar panels and solar hydrogen generators // IEEE Transactions on Industry Applications. 2013. Vol. 49. Iss. 4. Р. 1793–1800. https://doi.org/10.1109/TIA.2013.2258391
  6. Habib M.R., Tanvir M.S., Suhan A.Yo., Vadher A., Alam S., Shawmee T.T., et al. Automatic solar panel cleaning system based on Arduino for dust removal // International Conference on Artificial Intelligence and Smart Systems (ICAIS). 2021. https://doi.org/10.1109/ICAIS50930.2021.9395937
  7. Панченко В.А., Дегтярев К.С., Сангджиев М.М. Влияние пыли и песка на возобновляемые источники энергии в Калмыкии // Инновации в сельском хозяйстве: VII Междунар. науч.-техн. конф. (г. Москва, 13–14 декабря 2016 г.). М.: Изд-во ВИЭСХ, 2016. С. 176−183.
  8. Пермяков М.Б., Краснова Т.В., Иванченко Т.А. Использование солнечной энергии в комплексе энергоэффективных зданий-полигонов //Строительные материалы, конструкции и технологии XXI века: межвуз. сб. науч. тр. / под ред. М.Б. Пермякова. Магнитогорск: Изд-во МГТУ им. Г.И. Носова, 2019. С. 28−35.
  9. Местников Н.П. Исследование влияния резкоконтинентального климата Севера на работу поликристаллической солнечной панели // Eurasia Science: сб. ст. XXXVII Междунар. науч.-практ. конф. (г. Москва, 15 мая 2021 г.). М.: ООО «Актуальность. РФ», 2021. С. 72−74.
  10. Местников Н.П., Васильев П.Ф., Альхадж Ф.Х. Разработка гибридных систем электроснабжения для энергоснабжения удаленных потребителей в условиях Севера и Арктики // Международный техникоэкономический журнал. 2021. № 1. С. 47−56. https://doi.org/10.34286/1995-4646-2021-76-1-47-56
  11. Местников Н.П., Нуруллин Э.Г. Исследование и моделирование процесса генерации ветровой и солнечной электростанции мощностью 650 Вт // Инновационные машиностроительные технологии, оборудование и материалы 2019 (МНТК «ИМТОМ–2019»): матер. Х Междунар. науч.-техн. конф. Ч. 2. (г. Казань, 5–6 декабря 2019 г.). Казань, 2019. С. 436−439.
  12. Hossain M., Rabbi F., Zaman S., Rahman F., Islam M.S. Study of dust effect on PV panel‟s efficiency during winter for Dhaka, Bangladesh // 2nd International Conference on Sustainable Technologies for Industry 4.0 (STI). 2020. https://doi.org/10.1109/STI50764.2020.9350391
  13. Elangovan H., Ranjan U., Jagdish А.K., Ramamurthy P.C., Chattopadhyay K. Performance of monocrystalline silicon solar cell- influence of dust on ultra-violet and visible region during early stage of deposition // IEEE 44th Photovoltaic Specialist Conference (PVSC). 2017. https://doi.org/10.1109/PVSC.2017.8366172
  14. Darwish Z.A., Sopian K., Kazem Н.А., Alghoul M.A., Alawadhi Н. Investigating the effect of titanium dioxide (TiO2) pollution on the performance of the monocrystalline solar module // World Renewable Energy Congress-17: E3S Web Conference.2017. Vol. 23. Р. 01005. https://doi.org/10.1051/e3sconf/20172301005
  15. Kavya V., Keshav R.M.R. Solar dust detection system // International Conference on Power Energy, Environment and Intelligent Control (PEEIC). 2018. https://doi.org/10.1109/PEEIC.2018.8665410
  16. Tiwari S., Rani P., Patel R.N. Examining the economic viability of a solar panel dust cleaning // IEEE International Conference on Electrical, Computer and Communication Technologies (ICECCT). 2019. https://doi.org/10.1109/ICECCT.2019.8869011
  17. Чарыев Я., Сарыев К., Ходжанепесов К., Пенджиев А. Технико-экономическое обоснование использования солнечных фотоэлектрических модулей в Туркменистане // Инновации в сельском хозяйстве. 2016. № 5. С. 214−218.
  18. Басан Д., Коломиец Ю.Г., Сулейманов М.Ж. Исследование влияния запыления на эффективность работы солнечных модулей с учетом природных особенностей Монголии // Возобновляемая энергетика – XXI век: энергетическая и экономическая эффективность REENCONXXI: матер. IV Междунар. конгр. (г. Москва, 5–6 июня 2018 г.). М.: Изд-во ОИВТ РАН, 2018. С. 21−25.
  19. Зацаринная Ю.Н., Амиров Д.И., Земскова Л.В., Рахматуллин Р.Р. Исследование эффективности работы солнечной панели при воздействии на нее загрязнителей // Труды Академэнерго. 2019. № 1. С. 81−92. https://doi.org/10.34129/2070-4755-2019-54-1-81-92
  20. Симакин В.В., Смирнов А.В., Тихонов А.В., Тюхов И.И. Современная система автономного электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии // Энергетик. 2013. № 3. С. 21−25.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).