Солнечная энергетическая система национального памятника «Природные мосты»
Солнечная энергетическая система национального памятника Natural Bridges — это экспериментальная электростанция на территории Национального памятника Natural Bridges в юго-восточной части американского штата Юта . Он состоит из 256 812 солнечных элементов, расположенных в 12 рядов, каждый длиной 200 футов (61 м). Энергия постоянного тока от массива преобразуется в переменный ток в здании оборудования, а затем подается в здания для персонала и центр для посетителей парка. Избыточная энергия сохраняется в аккумуляторе, который используется в пасмурные дни. Система управляется компьютерами и создает меньше выбросов, чем дизельные генераторы, которые она заменила.
Когда в июне 1980 года губернатор штата Юта открыл ее, это была крупнейшая в мире солнечная электростанция мощностью 100 кВт. Позднее мощность солнечной электростанции была уменьшена до 50 кВт и дополнена системой резервного дизель-генератора, что позволило солнечной батарее работать более эффективно.
История
[ редактировать ]
Электростанция, расположенная в Национальном памятнике Natural Bridges , является совместным экспериментальным предприятием Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института, Системы национальных парков США и Министерства энергетики. Он был инициирован в 1979 году, а когда в июне 1980 года его освятил губернатор штата Юта, [ 1 ] это была первая в мире система производства солнечной энергии. [ 2 ] [ 3 ] Он находится на высоте 6500 футов (2000 м) над уровнем моря и расположен в пустыне в юго-восточной части американского штата Юта . [ 3 ] Множество солнечных панелей установлено и расположено на площади 1,3 акра (0,53 га) рядом с центром для посетителей парка. Рядом с центром для посетителей есть смотровая площадка с видом на солнечные батареи и записанное повествование, объясняющее функцию объекта. [ 4 ] [ 5 ] Natural Bridges получает солнечный свет круглый год и находится вдали от других коммерческих источников энергии, что делает его идеальным местом для экспериментальной системы солнечных батарей. [ 6 ]
Проект 1980 года стоил 15 миллионов долларов (49 332 000 долларов в долларах 2022 года), а электростанция 30 лет спустя будет стоить около 1,5 миллиона долларов (4 933 000 долларов в долларах 2022 года) из-за технических достижений в производстве солнечных элементов. Электростанция проработала 10 лет, прежде чем была остановлена на капитальный ремонт и модернизацию. Мощность электростанции была уменьшена со 100 кВт до 50 кВт и дополнена системой резервного дизель-генератора, которая позволила солнечной батарее работать более эффективно. На этот раз модернизация включала добавление 18 кВт новых современных солнечных модулей, замену аккумуляторной батареи и модернизацию проводки до более высокого сечения. [ 7 ] В 2003 году электроэнергетическая система была снова отремонтирована с использованием новых свинцово-кислотных аккумуляторных батарей мощностью 319 киловатт и электронных преобразователей постоянного тока в переменный мощностью 100 киловатт. [ 8 ]
Характеристики
[ редактировать ]
Установка фотоэлектрической системы (PV) находится в 40 милях (64 км) от ближайшей линии электропередачи. Первоначально он состоял из 256 812 отдельных солнечных элементов диаметром 2 дюйма (5,1 см) и 3 дюйма (7,6 см), расположенных в 12 рядов; Первоначально они были способны выдавать 100 кВт в полдень при ярком солнечном свете. [ 9 ] Мощность постоянного тока (DC), генерируемая солнечными элементами, преобразуется в мощность переменного тока (AC). [ 10 ] Электричество переменного тока используется для центра посетителей, шести общежитий для персонала, объектов технического обслуживания и местной системы водоснабжения. Система защищена молниеотводами. [ 6 ] [ 11 ]
Когда массив начал работать, он содержал 39 перезаряжаемых свинцово-кислотных батарей, каждая весом 1200 фунтов (540 кг), общей емкостью 600 кВтч (2200 МДж). [ 6 ] [ 11 ] Этого достаточно для работы парка в течение двух пасмурных дней, когда обычно он потребляет 450 киловатт-часов (1600 МДж). [ 6 ] Также имеются два дизель-генератора мощностью 40 киловатт (54 л.с.). [ 12 ] Когда батареи почти полностью заряжены, система управления массивом может отключить некоторые из 48 станций массива. [ 6 ]
Фотоэлектрическая система экономит 30 000 долларов в год по сравнению с дизельными генераторами, которые обеспечивают такое же количество энергии; кроме того, батареи тише и производят меньше загрязнения воздуха, чем дизельные генераторы. [ 13 ] Кроме того, фотоэлектрическая установка сокращает ежегодные выбросы на 400 фунтов (180 кг) оксидов серы, 2100 фунтов (950 кг) оксидов азота, 170 коротких тонн (150 т) углекислого газа и 250 фунтов (110 кг) угарного газа. . [ 7 ]
Фотоэлектрическое оборудование
[ редактировать ]
Массив состоял из 12 рядов панелей. Каждый ряд имеет длину примерно 200 футов (61 м) и содержит 48 солнечных элементов мощностью 2 кВт (2,7 л.с.). 576 солнечных панелей имеют общую площадь 10 645 квадратных футов (989 м²). 2 ). Они заменили комплект дизельных генераторов мощностью 40 киловатт, которые ежемесячно использовали 1500 галлонов США (5700 л) дизельного топлива. Дорогостоящее дизельное топливо пришлось доставлять на объекты парка грузовиками. [ 14 ] и прошёл на расстоянии от 100 миль (160 км) до 130 миль (210 км). [ 9 ] Для поддержки сети рядов панелей требовалось 288 опор. Каждый пирс имеет диаметр 18 дюймов (46 см) и глубину от 1 фута (0,30 м) до 6 футов (1,8 м) в зависимости от оценки инженером нагрузки и глубины подземных пород. Обследование местоположения каждого из пирсов началось 1 августа 1979 года. [ 15 ]
Поле солнечных панелей состоит из девяноста шести стальных рам. Каждый из них имеет размеры 8 футов (2,4 м) на 24 фута (7,3 м) и весит 1500 фунтов (680 кг). Внутри этих рамок установлено двенадцать дополнительных рамок. Всего имеется 1152 узла подрамника. Эти компоненты каркаса были собраны за пределами площадки и отправлены на площадку по мере необходимости в соответствии с графиком строительства. [ 16 ] Лаборатория Линкольна Массачусетского технологического института наняла компанию Ford, Bacon and Davis Incorporated из Солт-Лейк-Сити в качестве своих основных подрядчиков для всех проектных работ и установки стальных каркасов для массива солнечных панелей. [ 9 ]
Здание фотоэлектрического оборудования
[ редактировать ]Здание фотоэлектрического оборудования 1980 года постройки разделено на три помещения. Одна комната предназначена для аккумуляторной подсистемы, в которой находились большие сверхмощные батареи. Еще одно помещение предназначено для оборудования распределения электроэнергии. В третьей комнате находились компьютерные системы управления и рабочее место. Здание фотоэлектрического оборудования спроектировано и построено подрядчиками Службы национальных парков под управлением Лаборатории Линкольна Массачусетского технологического института. [ 17 ] Аккумуляторы, инверторы и зарядные устройства сначала были протестированы в Массачусетском технологическом институте, а затем отправлены на объект. Аккумуляторы имели емкость 600 кВтч. В качестве резервного были проведены силовые провода к зданию дизель-генераторов. Были установлены электрические счетчики для измерения энергопотребления здания и энергии, используемой на всем объекте. [ 18 ]
В конструкции здания были использованы энергосберегающие технологии, не позволяющие солнцу проникать внутрь. Конструкция включала окна с тройным остеклением, полностью изолированные наружные стены, размещение окон вдали от прямых солнечных лучей и тепловые ставни. Встроенная функция безопасности — противовыбросовая панель на случай взрыва аккумулятора, чтобы предметы мусора уходили от сотрудников. Внутренние стены помещения, в котором размещалось электрооборудование, в том числе инвертор и зарядное устройство, были покрыты звукоизоляционным материалом. Бетонные стены комнаты были покрыты черным гипсокартоном и покрыты виниловым сайдингом. Были построены станции для промывания глаз и система молниезащиты. [ 19 ] Наружные стены были обшиты стандартной фанерой, а затем обшиты кедровым сайдингом, чтобы соответствовать архитектуре парка. Установлены вентиляторы и кондиционеры. Полы покрыты винил-асбестовой плиткой. [ 18 ]
- Аккумуляторное оборудование
-
Фотоэлектрическое здание с батареями и электрическим управлением -
Банки батарей внутри аккумуляторной фотоэлектрического здания -
Выключатели аккумуляторной батареи на внешней стороне фотоэлектрического здания
- Коммутационное и компьютерное оборудование
-
Электрическое управление переключением полей массива внутри фотоэлектрического здания -
Оборудование компьютерного управления внутри фотоэлектрического здания -
Главные управляющие компьютеры и консоль для распределения электроэнергии
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бенуа 1980 , с. iii.
- ^ Анзовин 2000 , с. 90.
- ^ Jump up to: а б «Национальный памятник «Природные мосты» . Образовательная сеть Юты. 2022. Архивировано из оригинала 8 марта 2021 года . Проверено 1 августа 2022 г.
- ^ «Национальный памятник «Природные мосты» . Американский юго-запад. 2022. Архивировано из оригинала 23 июля 2021 года . Проверено 1 августа 2022 г.
- ^ Дуэйн Киоун (3 июля 2016 г.). «Слушай электричество» . Каспер Стар-Трибьюн . Каспер, Вайоминг. п. А6. Архивировано из оригинала 1 августа 2022 года . Проверено 1 августа 2022 г. - через Newspapers.com.
.
- ^ Jump up to: а б с д и «Солнечная энергетическая система Службы национальных парков» . Nps.gov. 17 августа 2016 года. Архивировано из оригинала 7 июня 2022 года . Проверено 1 августа 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с Кристин Вилкерсон. «Проект возобновляемой энергетики национального памятника «Природные мосты»» . Geology.utah.gov. Архивировано из оригинала 29 июня 2010 года . Проверено 13 апреля 2011 г.
- ^ «Шотт отремонтирует энергосистему в национальном парке» . Мир возобновляемых источников энергии. 2022. Архивировано из оригинала 14 июня 2021 года . Проверено 1 августа 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с МСОПН 1980 , с. 21.
- ^ Лион, EF (2022). «Пиковая фотоэлектрическая энергосистема мощностью 100 кВт для национального памятника «Природные мосты»» . Министерство энергетики США. ОСТИ 5927976 . Архивировано из оригинала 1 августа 2022 года . Проверено 1 августа 2022 г.
- ^ Jump up to: а б Солман, Ф.; Буллвинкель, Х.; Дусе, Дж.; Бренч, Б. (2022). «Фотоэлектрическая система с накопителем энергии – система Natural Bridges NationalMonument 100 кВт» . 20-е совещание по аэрокосмическим наукам . Американский институт аэронавтики и астронавтики. дои : 10.2514/6.1982-66 . Архивировано из оригинала 1 августа 2022 года . Проверено 1 августа 2022 г.
- ^ Министерство внутренних дел 1995 , с. 1187.
- ^ «Естественные мосты теперь электрически независимы». Курьер . 4 (7): 7 июля 1981 г.
- ^ «Солнечная энергетическая система Службы национальных парков» . Министерство энергетики США. 2022. Архивировано из оригинала 27 марта 2021 года . Проверено 1 августа 2022 г.
- ^ Бенуа 1980 , с. 5.
- ^ Бенуа 1980 , с. 8.
- ^ Бенуа 1980 , с. 12.
- ^ Jump up to: а б Бенуа 1980 , с. 14.
- ^ Бенуа 1980 , с. 13.
Источники
[ редактировать ]- Анзовин, Стивен (2000). Известные первые факты, международное издание . Х.В. Уилсон. ISBN 9780824209582 .
Объект 2070. Первая электростанция, использующая солнечные батареи, была открыта в Соединенных Штатах 7 июня 1980 года губернатором Скоттом Мэтисоном у национального памятника «Нэчурал-Бриджес» в штате Юта, США.
- Бенуа, А.Е. (1980). Строительство фотоэлектрической энергосистемы национального памятника «Природные мосты» . Кембридж, Массачусетс: Массачусетский технологический институт. дои : 10.2172/6727596 . OCLC 1065698976 . ОСТИ 6727596 .
- Ассигнования Министерства внутренних дел и агентств, 1996 год . Вашингтон, округ Колумбия: Правительство США. 1995. ISBN 9780160469596 . OCLC 1298029784 .
- МСОПЯ, Международный союз охраны природы и природных ресурсов (1980). Парки . Вашингтон, округ Колумбия: Правительство США. OCLC 173329893 .
{{cite book}}:|last=имеет общее имя ( справка )
37 ° 36'29 "N 109 ° 58'37" W / 37,60793 ° N 109,97690 ° W