Повышение эффективности работы гибридной солнечной установки с голографическим концентратором тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.14.08, кандидат наук Шохзода Бехрузи Талби

• Шохзода Бехрузи Талби
• кандидат наук
• 2019

Оглавление диссертации кандидат наук Шохзода Бехрузи Талби

Введение

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ СОЛНЕЧНЫХ КОНЦЕНТРАТОРОВ

1.1 Исторические факты использования голографических концентраторов в мире

1.2 Основные типы голограмм

1.3 Область применения голограмм

1.4 Фотоэлектрические установки на основе голографических солнечных концентраторов

1.5 Гибридные солнечные установки

1.6 Планируемое место размещения системы и оценка условий

функционирования

1.6.1 Исследование климатических условий и потенциала солнечной энергии в Республике Таджикистан

1.6.2 Состояния развития солнечной энергетики в Таджикистане

1.6.3 Стоимость электроэнергии

1.6.4 Выбор потребителей солнечной энергии

1.7 Постановка задачи диссертации

ГЛАВА 2. ВЫБОР ГОЛОГРАММННОГО ОПТИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА И РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ

2.1 Голограммные оптические элементы для солнечных фотоэлектрических установок

2.2 Голографические материалы для концентрации солнечной энергии

2.3 Методика расчета основных параметров голограммных оптических элементов

2.3.1 Толщина голограммы

2.3.2 ГОЭ с широким диапазоном углов падения

2.4 Эффективности работы голографических элементов

Выводы по главе

ГЛАВА 3. РАЗРАБОТКА И МОДЕЛИРОВАНИЕ РЕЖИМА РАБОТЫ ГИБРИДНОЙ СОЛНЕЧНОЙ УСТАНОВКИ

3.1 Расчет энергетических параметров СФЭУ с применением голографической концентрации и без

3.1.1 Расчет прихода солнечной радиации на поверхность фотопреобразователя

3.1.2 Расчет рабочей температуры фотоэлемента

3.1.3 Оценка эффективности солнечного модуля

3.2 Конструкция гибридной солнечной установки на основе голографического солнечного концентратора

3.2.1 Теоретическая оценка различных систем фотоэлектрических тепловых панелей

3.2.2 Обоснование и принцип работы ГСУ

3.3 Математическое моделирование режимов работы ГСУ

3.4 Технико-экономическая оценка производства ГСУ на основе голографических

солнечных концентраторов

Выводы по главе

ГЛАВА 4. БАЛАНС МОЩНОСТИ И ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВЫБОРА СХЕМ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ НА ОСНОВЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

4.1 Выбор гелиосистемы подогрева воды и отопления

4.2 Расчет и анализ энергоотдачи солнечных коллекторов

4.3 Разработка ПО для расчета баланса мощности и экономического обоснования выбора схемы энергоснабжения на основе солнечной энергии

4.4 Технико-экономическое обоснование применения ГСУ и солнечных коллекторов в

единой системе энергоснабжения

Выводы по главе

ЗАЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПриложениеА

Приложение Б

Приложение В

Приложение Г

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности работы гибридной солнечной установки с голографическим концентратором»

Актуальность темы.

Энергетика считается одной из основных жизнеобеспечивающих отраслей национального хозяйства, уровень развития которой во многом определяет экономическую мощь государства и её геополитическую значимость. По прогнозам Международного энергетического агентства, к 2025 году потребность в электроэнергии в мире вырастет до 26 трлн. кВт*ч по сравнению с 14,8 трлн кВт*ч в 2003 году [111]. Темпы развития мирового энергопотребления соизмеримо с тепами роста населения и экономики [1].Учитывая важность энергоснабжения и рост энергопотребления, в будущем это приведет к дефициту и удорожанию невозобновляемых энергетических ресурсов [116-117, 124]. Также необходимо учесть, что энергетические ресурсы не равномерно распределены по всему миру [78, 111, 117], что заставляет задуматься об использовании всех доступных и перспективных источников энергии все страны мира. Учитывая эти проблемы, энергетическая стратегия России на период до 2030 года предусматривает компенсацию государством затрат на присоединение электростанций на основе НВИЭ к сети для объектов мощностью менее 25 МВт, что по прогнозам увеличит долю выработки альтернативной энергии к 2020 году до 4,5%, а к 2030 году - до 7% [3].Стратегия энергообеспечения Таджикистана, имея огромный гидроэнергетический потенциал, рассматривает солнечную энергию в качестве второго (по важности) возобновляемого источника энергии [126]. Поэтому, задача обеспечения безопасности и надежности энергоснабжения - непростая и в то же время очень важная, так как от ее решения зависит не только бесперебойность подачи электроэнергии, но зачастую жизнь людей.

Одним из наиболее привлекательных возобновляемых источников энергии является солнечная энергия [2, 7, 111, 124-125].Сегодня ученые работают над солнечной энергией и разрабатывают новые методы и конструкции для более эффективного использования этого вида энергии,

взамен традиционных источников энергии. Несмотря на рост технологий в области солнечной энергетики, тем не менее, остаются и наблюдается различные технические барьеры[80] (например низкая эффективность солнечных элементов (СЭ) [115]) и экономические препятствия (например, высокие первоначальные затраты при отсутствии механизмов финансирования) [124].

На сегодняшний день одной из главных проблем прямого преобразования солнечной энергии в электрическую заключается в том, что КПД кремневых солнечных элементов теоретически ограничена (предел Шокли-Квиссера), при этом их эффективность снижается при повышении температуры на поверхности СЭ [78, 81, 113, 115, 118], а повышение эффективности возможно только путем изменения конструкции установок, в том числе концентраторами[52, 112, 114].Из-за низкой эффективности СЭ, которые применяются в промышленных масштабах [115, 117], конечная стоимость электроэнергии, генерирующей из солнечной энергии, все еще дороже, чем другие источники (особенно в странах, где нет государственной поддержки), хотя, стоимость СЭ снижается [116, 117]. Несмотря на все научные трудности в солнечной энергетике, инвестиции год за годом в этой области растут [2-3, 119, 124-125].

В связи с этим большое значение имеют работы, направленные на повышение технической и экономической эффективности использования солнечных установок. Для увеличения выработки энергии солнечными элементами применяют концентраторы солнечного излучения[16, 52, 78], которые увеличивают поток излучения на единицу поверхности солнечных модулей (СМ). Существуют разные виды солнечных концентраторов [52], однако в работе, предлагается использовать голографические солнечные концентраторы (ГСК) виде пленки [16, 19-20, 75, 79].Основные отличия голографических концентраторов (ГК) от других концентраторов - дешевизна и простота. При реализации идеи использования ГСК возникает ряд проблем, важнейшей из которых, является увеличение тепловых потерь. С увеличением

температуры на поверхности СЭ, приводит к снижению КПД и быстрому износу самих элементов. Чтобы этого избежать, необходимо охладить солнечные элементы.

В настоящее время существуют системы с солнечными элементами и голографическими концентраторами [16], системы с концентраторами других видов и водяным охлаждением [22-25]. Существуют системы с СЭ и водяным охлаждением, однако, систем с СЭ, ГК и водяным охлаждением одновременно - неизвестно.

В работе рассматривается гибридная когенерационная солнечная установка с голографическими концентраторами, водяным охлаждением солнечных элементов и использованием нагретой воды для отопления и горячего водоснабжения потребителей. Исследуются факторы повышения эффективности работы предлагаемой установки: когенерация, концентрация, снижение стоимости единичного СМ за счет замещения части СЭ на голографические концентраторы.

Специально подобранные режимы и схемы работы гибридной солнечной установки (ГСУ), а также энергоснабжения потребителей, у которых график максимальной нагрузки (электрической, тепловой), совпадает с графиком прихода СР, позволяют повысить вырабатываемую ГСУ электрическую энергию за счет отвода тепла и использовать ее максимально эффективно без аккумулирования [120-121].

Огромный потенциал солнечной энергетики, которым обладает Республика Таджикистан (РТ), подчеркивает актуальность ее использования, особенно в труднодоступных территориях. Быстрая установка тепловой и электрической станции во время чрезвычайных ситуаций или периоды интенсивного роста энергопотребления, позволяет значительно сократить расходы. Стоимость электроэнергии во всем мире, в том числе, в Таджикистане, где более 91% электроэнергии вырабатывается за счет гидроэнергетики [105], для обычного потребителя увеличилась с 2009 по 2019 годы в 3,23 раза [108]. Также 93,1% территории Таджикистан составляют

горные районы, большая часть населения проживает в сельской местности, а адекватное обеспечение экологически чистой энергией является основой устойчивого развития сельских и горных регионов и обеспечивает рациональное использование природных ресурсов.

С технико-экономической точки зрения, выше приведенные факты делают актуальным исследование по повышению эффективности работы гибридной солнечной установки с использованием голографическим концентратором (ГСУ с ГК) для максимального использования солнечной энергии и одновременного получения электрической и тепловой энергии.

Целью работы является увеличение эффективности работы классических фотопреобразователей за счет увеличения плотности солнечной энергии при использовании голографических концентраторов и поддержания КПД фотопреобразования за счет отвода тепла и дальнейшего его использования.

Для достижения цели в диссертационной работе были поставлены и решены следующие задачи:

1. Разработка конструкции ГСУ с ГК и моделирование ее режима работы;

2. Определение оптимальных конструктивных параметров и энергетических характеристик ГСУ с ГК на основе математических моделей;

3. Разработка методики и алгоритма учета особенностей когенерации, для технико-экономического обоснования системы энергоснабжения локального потребителя на основе ГСУ с ГК.

Научная новизна работы:

1. Разработана конструкция ГСУ с ГК и смоделирован ее режим работы, определяющий ее выработку (электрическую и тепловую) при функционировании в реальных условиях эксплуатации.

2. Обоснованы оптимальные конструктивные параметры ГСУ на основе голографического концентратора.

3. Разработана методика и алгоритм учета особенностей когенерации для технико-экономического обоснования системы энергоснабжения локального потребителя на основе ГСУ с ГК.

Достоверность результатов исследований, теоретических и методических обоснований, выводов и рекомендаций подтверждается согласованием полученных результатов с опубликованными данными других исследователей, результатами моделирования с помощью различных признанных в мире программных систем, и данными лабораторного эксперимента.

Личный вклад соискателя. Основная идея и результаты диссертационной работы основывается на работе автора в области солнечной энергетики. Вклад соискателя состоит в непосредственном участие в выполнении математических расчетов и моделировании. Кроме того, автор разработал программное обеспечение для технико-экономического обоснования выбора схем энергоснабжения на основе солнечной энергии. Идея и актуальность диссертации, выносимые на защиту, разработаны и получены автором.

Практическая ценность заключается в том, что в результате проведенных исследований:

1. Результаты разработки ГСУ с ГК показали эффективность использования ГСУ с ГК для получения тепловой и электрической энергии в странах с хорошими климатическими условиями (СР, высокая температура окружающей среды).

2. Разработано ПО, позволяющее учесть особенности когенерации для технико-экономического обоснования системы энергоснабжения локального потребителя на основе ГСУ с ГК.

Научные положения, выносимые на защиту:

1. Разработана конструкция ГСУ с ГК и смоделирован ее режим работы, определяющий ее выработку (электрическую и тепловую) при функционировании в реальных условиях эксплуатации.

2. Результаты обоснование оптимальных конструктивных параметров ГСУ с ГК.

3. Разработана методика и алгоритм, учитывающий особенности когенерации, для технико-экономического обоснования системы энергоснабжения локального потребителя на основе ГСУ с ГК.

Апробация работы.

Основные положения диссертационной работы докладывались и

обсуждались на научно-технических конференциях и семинарах:

- XXII Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика». (25-26 февраля 2016 г., Москва, МЭИ (НИУ)).

- X Международная научно-техническая конференция «Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве», 24-25 мая 2016 г., Москва, ФГБНУ ВИЭСХ.

- IX Энергетический форум «Стандарты энергоэффективности: организации образования и науки» (9 ноября 2016 г., Москва, Московский политехнический университет).

- XXIII Международная научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Радиоэлектроника, электротехника и энергетика» (2-3марта 2017 г., Москва, МЭИ (НИУ)).

- Международная конференция NEIS-2017 «Устойчивая система энергоснабжения и накопления энергии» (21-22 сентября 2017 г., Германия (г. Гамбург), Университет "Гельмут Шмидт").

- Международная научно-практическая конференция «Независимость -основа развития энергетики страны» (22-23 декабря 2017 г., Хатлонская область, Бохтарский район, Республика Таджикистан).

- Молодежная научная конференция «Альтернативная энергетика в районах России (АЭР-2018)» (5-7 декабря 2018 г., Астрахань, Астраханский государственный университет).

- Итоговый семинар стипендиатов совместно-финансируемых программ «Михаил Ломоносов» и «Иммануил Кант», секция «Математика, инженерные науки» (26-27 апреля 2019 г., Москва, Министерство науки и высшего образования РФ).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 10 работ, включая три статьи ВАК и решение о выдаче свидетельства о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Работа была отмечена премией VII Всероссийского конкурса студенческих проектов «Энергия развития» (2015 г. Москва, РусГидро), Всероссийским инженерным конкурсом - 2016 г. (ВИК-2016, 16 -18 ноября 2016 г. Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого), а также, грантом Министерство образования и науки РФ «Михаил Ломоносов» совместно с Германской службой академических обменов «DAAD» при прохождении полугодовой стажировки в университете Отто-фон-Герике, г. Магдебург, Германия (01.10.2018 по 31.03.2019).

Структура и объем работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка сокращений и литературы, а также приложений. Объем работы составляет 166 страниц, включая 22 страницы - приложения, содержит 95 иллюстраций и 27 таблиц.

Содержание работы.

Во введении обосновывается значимость темы, рассматривается ее научная новизна и практическая ценность, вкратце излагается сущность и цель работы.

Первая глава диссертации включает в себя оценку и анализ состояния вопроса использования ГК в современной солнечной энергетики и его перспективы, выбор и обзор территориальной местности и его перспективы, выбор объекта исследования и территориальное расположение для

применения солнечных фотоэлектрических батарей с применением системы охлаждения. Приведена постановка задачи диссертации.

Вторая глава диссертации посвящена выбору и расчету параметров голографического оптического элемента (ГОЭ) в солнечных модулях с применением системы охлаждения. Приведена методика расчета его основных параметров.

В третьей главе разработана и обоснована конструкция ГСУ с ГК. Смоделирован режим работы ГСУ на основе ГК. Рассчитаны и определены тепловой режим и технические параметры предлагаемой установки. Проведена оценка стоимости ГСУ на основе ГК.

В четвертой главе предложена схема работы ГСУ с ГК совместно с солнечным коллектором, а также методика и алгоритм, учитывающий особенности когенерации. Разработана ПО для расчета баланса мощности и экономического обоснования выбора схемы энергоснабжения на основе солнечной энергии. Приведены сравнительные экономические оценки применения ГСУ с ГК и классических СМ.

В заключении сформулированы основные результаты работы и сделаны выводы по итогам исследований.

ГЛАВА 1. АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО СОСТОЯНИЯ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

ГОЛОГРАФИЧЕСКИХ СОЛНЕЧНЫХ КОНЦЕНТРАТОРОВ

Развитие новых технологий в солнечной энергии считается одним из многих ключевых решений для удовлетворения, растущего во всем мире спроса на энергию и решение экологических проблем. Преимущества и недостатки технологий солнечной энергетики обсуждаются, посей день, и каждая предлагаемая новая технология, методы и меры имеют свое место и право на существование. Для развития солнечной энергетики и возобновляемой энергетики в целом, развитие технологий в других областях дает значительный импульс [115, 124-125]. Рассмотрим, какие именно основные проблемы и препятствия существуют на пути использования солнечной энергии.

Одним из основных проблем солнечных панелей на данный момент является высокая стоимость кристаллического кремния, который составляет почти 30-40 процентов от общей стоимости солнечных панелей [117]. Но эта оценка только с экономической точки зрения. Если посмотреть на эту проблему с технической точки зрения, то низкий КПД солнечных элементов (10-25%), в связи с тем, что из всего солнечного спектра, лишь малая часть используется для преобразования электрической энергии в соответствии со свойствами самых современных солнечных элементов [4]. В лабораторных условиях было получено значение КПД 44,7%, однако, экономическая стоимость этих СЭ не может себя оправдать в производственном масштабе для обычных потребителей. Еще одной проблемой использования солнечной энергии является неравномерное распределение солнечной радиации на земле и ее изменение в течение дня. В области преобразования солнечной энергии в тепловую эффективность использования составляет 75-80%. Учитывая экономические и технические препятствия для использования солнечной энергии, данная отрасль развивается в разных направлениях одновременно. Одни работают над экономными методами производства солнечных модулей,

другие над созданием программы и мер для получения поддержки со стороны правительства, бизнеса и общества, а третьи - над созданием новых конструкций, технологий, методик и интеграции с другими отраслями, чтобы

максимально использовать солнечную энергию[5].

Рисунок 1.1 - Мировое потребление ВИЭ к 2040. Источник прогноз 2013 ИНЭИ РАН - АЦ при Правительстве РФ.

С целью уменьшения количества фотоэлементов, используемых в СМ, и увеличения плотности СР на сегодняшний день используют солнечные концентраторы. Концентраторы - оптические устройства, повышающие плотность потока солнечного излучения. Применение концентраторов солнечного излучения позволяет во много раз уменьшить требуемую для получения заданной электрической мощности площадь СЭ, повысить их устойчивость к действию внешних факторов и в результате значительно снизить стоимость получаемой электроэнергии. Ниже приведены виды концентраторов солнечной энергии, существующие данный момент в мире [52]:

• параболоидные концентраторы солнечного излучения;

• концентраторы на основе концентрических линз Френеля;

• призматические концентраторы (призмоконы);

• фоконы и фоклоны;

• стационарные цилиндрические концентраторы с и образным концентратором;

• варианты стационарных параболоцилиндрических концентраторов ^ и w образный);

• голографические и люминесцентные концентраторы;

• жалюзные гелиостаты - концентраторы.

Каждый приведенный концентратор имеет свои преимущества и недостатки. Однако, применение не всех концентраторов технико-экономический выгодно для выработки электрической энергии, особенно для автономных потребителей. На данный момент голографические концентраторы (ГК) самый подходящие концентраторы для интеграции и с солнечными модулями. Концентрация света здесь достигается не столь высокая, как в системах с зеркалами, призмами или линзами - всего до 10 раз. Зато, в отличие от упомянутых старых типов концентраторов, ГК обладает другими достоинствами. Это лёгкость, минимальная толщина и относительно низкая стоимость. Это также селекция света по спектрам (тепловая часть спектра не попадает на фотоэлемент), приводящая к высокой отдаче фотоэлектрических преобразователей без их перегрева. А ведь в случае с зеркалами и линзами, принудительное охлаждение кремниевых панелей -непременное условие их работы, там концентрация солнечного света достигает 100 и более раз, и концентрируется весь спектр. Основные свойства и конструктивные особенности ГК кроме снижения стоимости и упрощения системы слежения за положением Солнца, снимают многие ограничения и трудности на пути использования солнечной энергии в быту и в небольших производственных предприятиях. В результате многие актуальные задачи, которые ранее казались технически нереализуемыми, получают мощный импульс для своего развития.

Появления на рынке первого поколения СМ с ГК, так называемый плоский голографический концентратор, стал этому повод [16]. Сами голографические пленки намного дешевле больших зеркал или линз. Всё сказанное и важность энергетической проблемы, приведет к тому, что это направление в ближайшее время станет одним из актуальных тем ученных и кафедр нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Для решения поставленных нами задач, можно решать именно голографическими концентраторами (пленками). Рассмотрим, какие типы голографических концентраторов существуют и где они используются.

1.1. Исторические факты использования голографических

концентраторов в мире

Сравнительно нехитрый способ получения высокой температуры с помощью концентрации солнечной энергии люди знали еще с глубокой древности. Однако не учитывая легенду об получения концентрированной солнечной энергии Архимедом (трактат «О зажигательных зеркалах» Иоанн Цец [122]) настоящий «солнечный бум» начался в ХУШ столетии, когда наука, освобожденная от пут религиозных суеверий, пошла вперед семимильными шагами. Первые солнечные нагреватели появились во Франции. Естествоиспытатель Ж. Бюффон создал большое вогнутое зеркало, которое фокусировало в одной точке отраженные солнечные лучи. Это зеркало было способно в ясный день быстро воспламенить сухое дерево на расстоянии 68 метров. Вскоре после этого, шведский ученый Н. Соссюр построил первый водонагреватель. Это был всего лишь деревянный ящик со стеклянной крышкой, однако вода, налитая в немудреное приспособление, нагревалась солнцем до 88 °С. В 1774 году французский ученый А. Лавуазье впервые применил линзы для концентрации тепловой энергии солнца. Вскоре в Англии отшлифовали большое двояковыпуклое стекло, расплавлявшее чугун за три секунды и гранит — за минуту [6-7].

Сильное развитие в понимании и использовании солнечной энергии можно сказать началось, после того как английский учёный-физик Томас Юнг обосновал волновую природу солнечного света, так как до этого утверждали, что свет — это поток частиц. Основываясь на эту теорию Венгерский физик Д. Габор в 1947-1948 годы разработал голограмму [8]. Он доказал возможность записи и последующего восстановления амплитуды и фазы волны при использовании двумерной (плоской) регистрирующей среды теоретический и практический экспериментальным путем. Однако полное понимание применение голограммы, в качестве концентратора начало формироваться после 1970 года, когда Д. Габор, отец голограммы, получил Нобелевскую премию по физике [8]. Для полного понимания развития голограммы в таблице П.А.2 приведены исторические даты развития солнечной фотоэлектрической энергетики. Как видно из исторических данных (см. таблицу П.А.2) использование голографии становятся все больше и больше. Использование голограммы, как концентратор, является более удачным решением, чем линзы и зеркала. Кроме того, голографическая пленка в качестве концентратора снижает расход кремния на панель заданной мощности, также сохраняет толщину, легкость и структурную простоту классических солнечных модулей, тем самым устраняя необходимость использования системы слежения за Солнцем [50, 90]. Таким образом, остается рассмотреть, какие существуют голографические пленки и технологии их изготовления, чтобы определиться уже с конкретными типами и технологиями для применения их в нашу гибридную солнечную установку.

1.2. Основные типы голограмм

Голография представляет собой раздел физики, в котором изучаются процессы преобразования волновых полей интерференционными структурами, формируемых когерентными волновыми полями при их взаимодействии в веществе [10]. Основой голографии является наиболее общий метод (оптическая голография), записи и восстановления

произвольного волнового поля, который состоит в том, что запись осуществляется путем регистрации в светочувствительной среде результата когерентного сложения (интерференции) исходного волнового поля с другой (опорной) волной, а восстановление (воспроизведение, преобразование) -вследствие дифракции излучения на зарегистрированной интерференционной структуре. Надо сказать, что основные научно-технические применения голографии относятся к области оптической голографии и тесно связаны с развитием данной области.

Структура голограммы зависит от способа формирования предметной и опорной волн и от способа записи интерференционной картины. Предмет освещается пучком когерентного света, рассеянная им световая волна, несущая информацию о предмете, падает на фотопластинку, освещаемую опорным пучком. В зависимости от взаимного расположения предмета и пластинки, а также от наличия оптических элементов между ними, связь между амплитудно-фазовыми распределениями предметной волны в плоскостях голограммы и предмета различна.

Сегодняшние голограммы можно классифицировать по внутренним формам среды для записи голограмм и по конфигурации интерференционных полос, так как это связано с влиянием ее параметров и приводит к обширным обобщённым категориям поверхностных, объемных, амплитудных (отражающих и поглощающих) и фазовых голограмм. Однако, приводим только основные типы голограммы:

• голограммы (линза) Френеля[9, 10];

• голограммы Фраунгофера[11-14];

• голограммы Фурье [52];

• голограммы сфокусированного изображения;

Все типы приведенных голограмм, кроме голограммы Брэгга, имеют форму полос дифракции в двух измерениях. Голограмма Брэгга имеет форму полос дифракции в трех измерения.

Объединения голографии и нелинейной оптики в динамическую голографию, а также разработка и усилие поколений ученых показывает, что внесение идей голографии в смежные с ней области знаний может привести к появлению совершенно новых улучшенных голограмм и даже направлений.

1.3. Область применения голограмм

Область применения голограмм на сегодняшний день очень широкий благодаря развитию технологии и нано технологии. Голограмма показала себя как многофункциональный продукт и активно используется в таких областях как спектроскопия, медицина, энергетика, защита от подделок[15], запись массив данных, кинематография, реклама, бизнес и т. п. Как видно из перечисленных областей, она может выполнять различные функции в зависимости от области использования.

Большой интерес использования голограммы после 10 летнего перерыва в области энергетики, в частности в солнечной энергетике, появилось в 2000-х годах, когда ученые из американской компании «Prism Solar Technologies» [16] предложили солнечный модуль с голографическим концентратором. Это привело к множеству идей и исследований по использованию голограмм для замены обычных окон с возможностью генерации электрической энергии [55].

В настоящее время голография продолжает активно развиваться, и с каждым годом в этой области появляются новые интересные решения. Нет сомнения, что в будущем изобразительной голографии предстоит занять в жизни людей еще более значительное место.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Шохзода Бехрузи Талби, 2019 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Агентство по статистике при президенте Республики Таджикистан / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https: //www.stat.tj.

2. Организация Объединённых Наций / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https: //www.un.org/ru/.

3. Энергетическая стратегия России на период до 2030г. Утверждена распоряжением правительства РФ 13 ноября 2009 г.

4. А. да Роза Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: учебное пособие / А. да Роза; пер. с англ. под ред. С.П. Малышенко, О.С. Попеля. - Долгопрудный: Издательский дом «Интеллект»; М.: Издательский дом МЭИ, 2010. - 704 с.

5. С.А. Малюгин. Повышение эффективности использования солнечной энергии в автономных системах энергоснабжения / Наука ЮУрГУ: материалы 66-й научной конференции. Секции технических наук. Челябинск Издательский центр ЮУрГУ 2014, сс. 1348-1353.

6. А. В. Тихонов, И.И. Тюхов, Л.Ю. Юферев. «Технологии возобновляемой (солнечной) энергетики» НПО «СОДИС», Москва - 2009.

7. Geoffrey Jones, Loubna Bouamane. "Power from Sunshine": A Business History of Solar Energy / Harvard Business School. Working Paper 12-105, May 25, 2012.

8. Габор Д. Голография / Д. Габор, У.Кок, Дж. Строук //УФН. - 1972. - Т.107, вып.3. - С.443-462.

9. Ландсберг Г. С. Огюстен Френель (Очерк жизни и деятельности) // Избранные труды по оптике / Под.ред. акад. Г. С. Ландсберга. — М.: Госиздат, 1955. — С. 5 - 70. — 604 с.

10. В. В. Слабко // Принципы голографии / Соросовский образовательный журнале, № 7, 1997 г.

11. Ж. Априль, А. Арсено, Н. Баласубраманьян и др. Оптическая голография: Пер. с англ./Под ред. Г. К.олфилда. — М.: Мир, 1982 — Т.1 — 376 с.

12. Современный телескоп / О.А. Мельников, Г.Г. Слюсарев, А.В. Марков, Н.Ф. Купревич — М., Наука, 1968.

13. Neue Modification d. Lichts durch gegenseitig e Einwirkung und Beugung d. Strahlen und Gesetzte derselben («Denksch. München. Acad.», т. VIII, 1821— 1822).

14. Bestimmung d. Brechungs und d. Farbenzerstreuungs-Vermögens verschiedener Glasarten, in Bezug auf d. Vervollkommung achromatischer Fernrohre «Denkschrif. München. Acad.», т. V, 1814—1815.

15. Голограммы / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://holograma.ru/.

16. Американская компания Prism Solar Technologies / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: https://www.prismsolar.com/.

17. Jesus Atencia. Holographic solar energy systems: The role of optical elements / Jesus Atencia, Maria Victoria Collados, Daniel Chemisana // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Spain - 2016.

18. United States Patent "Device for concentrating optical radiation". Family ID:23256383. Appl.No.:09/322,781 Filed: May 28, 1999. Link: https://www.uspto.gov/.

19. Солнечная фотоэлектрическая батарея // Патент полезной модели РФ № 2012115231/28, 18.04.2012. Бюл. № 19. / Виссарионов В. И., Бавин М. Р.

20. Солнечная фотоэлектрическая батарея // Патент полезной модели РФ № 2014125699/07, 25.06.2014. Бюл. № 1. / Бавин М. Р., Шестопалова Т.А., Кузнецова В.А.Ю., Шохзода Б.Т.

21. Ahmad Mojiri, Robert A. Taylor, Elizabeth Thomsen, Gary Rosengarten, Spectral beam splitting for efficient conversion of solar energy — A review. In: Renewable and Sustainable Energy Reviews 28, December 2013, Pages 654-663, Link: doi:10.1016/j.rser.2013.08.026.

22. Датская компания DanSolar / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://dansolar.dk.

23. Французско-Испанская компания DualSun / [Электронный ресурс]. -Режим доступа: URL: https: //dualsun. com.

24. Турецкая компания Solimpeks, специализирующаяся на производстве солнечных энергетических установок/ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://www.solimpeks.com/.

25. Испанская компанияЕ^еБ / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://endef.com/.

26. Chow, T. T. "A review on photovoltaic/thermal hybrid solar technology". Applied Energy. 87 (2): 365-379. Link: doi:10.1016/j.apenergy.2009.06.037.

27. NASA Prediction of Worldwide Energy Resource (POWER). [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://power.larc.nasa. gov/.

28. METEONORM Version 6.0.2.5 METEOTEST Fabrikstrasse 14 CH-3012 Bem Switzerland. [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: //meteonorm.com/.

29. Мировой Атлас Солнечной Энергии / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://globalsolaratlas.info/.

30. Schulz, Detlef. Heat supply based on Solar Energy in Tajikistan/ B. T. Shokhzoda, M. G. Tyagunov // NEIS 2017 Conference on Sustainable Energy Supply and Energy Storage Systems Hamburg, Germany, VDE-verlag- 2017- P. 181-187.

31. Энергетический проект в Центральной Азии и Южной Азии - CASA1000 / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: URL: http://www.casa-1000.org.

32. Издательства Elsevier база данных научных журналов ScienceDirect. Energy consumption / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.sciencedirect.com/topics/earth-and-planetary-sciences/energy-consumption.

33. Luis Perez-Lombard, Jose Ortiz, Christine Pout. "A review on buildings energy consumption information". Elsevier. Energy and Buildings 40, pp. 394398. 2017.

34. Белых, Г. Б. Электроснабжение отраслей: учеб.пособие / Г. Б. Белых, А. Н. Шеметов. - Магнитогорск: Изд-во Магнитогорск гос. техн. ун-та им Г. И. Носова, 2013. - 255 с.

35. Матвеев А.Н. Оптика: Учебное пособие для физических специальностей вузов // Высшая школа-Москва - 1985, С-38.

36. Гершензон Е.М., Малов Н.Н., Мансуров А.Н. Курс общей физики (оптика и атомная физика)/ Е.М. Гершензон, Н.Н. Малов, А.Н. Мансуров// М.:2000. - 95с.

37. Глазунов А.Т. Физика: учеб.для 11 кл. шк. с углубл. изуч. физики / А. Т. Глазунов//под ред. А. А. Пинского. - 5-е изд. - М.: Просвещение, 2000. -432с.

38. Денисюк Ю. Н. Принципы голографии / Ю. Н. Денисюк//Л.: ГОИ, 1978. - 125 с.

39. Корешев С. Н. Основы голографии и голограммной оптики / С. Н. Корешев// СПб: СПбГУИТМО, 2009. - С. 97.

40. Бавин М. Р. Разработка и исследование преломляющих фотоэлектрических установок/ Диссертация НИУ «МЭИ», Москва - 2014. С. 35.

41. С.Б. Одиноков. Технология изготовления дифракционных оптических элементов методом плазмохимического травления для формирования точечных эталонных изображений/ С.Б. Одиноков, Г.Р. Сагателян, А.Б. Соломашенко, Е.А. Дроздова// Инженерный журнал: наука и инновации, Москва-2013.

42. С.Б. Одиноков. Экспериментальные исследования процесса плазмохимического травления стекла при изготовлении дифракционных и голограммных оптических элементов/ С.Б. Одиноков, Г.Р. Сагателян, А. С. Гончаров, М. С. Ковалев, А. Б. Соломашенко, Н. М. Вереникина // Наука и образование, МГТУ им Н.Э. Баумнама, Москва-2012-С. 391-410.

43. L. Eisen, M. Meyklyar, M. Golub, A. Friesem, I. Gurwich, and V. Weiss. Planar configuration for image projection /Applied optics, June 2006, Vol. 45, No.

44. L. Eisen, M. Meyklyar, M. Golub, A. Friesem, I. Gurwich, and V. Weiss. Design and experiments of planar optical light guides for virtual image displays, Proceedings of SPIE, Vol. 5182.

45. Zhanjun Yan, Wenqiang Li. Virtual display design using waveguide hologram in conical mounting configuration / Optical engineering, September 2011, Vol. 50.

46. О.В. Андреева. Прикладная голография / Андреева О.В. // СПб: СПбГУИТМО, 2008. - С. 97.

47. Julia Marin-Saez. Characterization of volume holographic optical elements recorded in Bayfol HX photopolymer for solar photovoltaic applications / Julia Marin-Saez, Jesus Atencia, Daniel Chemisana, Maria-Victoria Collados // Optical Society of America Vol. 24, No. 6- 2016.

48. Collados M. V. Holographic solar energy systems: the role of optical elements / M. V. Collados, D. Chemisana, and J. Atencia // Renew. Sustain. Energy Rev. 59, 130-140 - 2016.

49. Abumeri, Mark, M. Dual layer thin film holographic solar concentrator/collector//PCT / WO 2009/102671 A3 - 2009.

50. Jesús Atencia. Holographic solar energy systems: The role of optical elements / Jesús Atencia, María Victoria Collados, Daniel Chemisana // Renewable and Sustainable Energy Reviews. Spain - 2016.

51. H. Kogelnik. "Coupled wave theory for thick hologram gratings". Bell Syst. Tech. J., 48 - 1969. PP. 2909-2947.

52. Д. С. Стребков, Э. В. Тверьянович «Концентраторы солнечного излучения», Москва - 2007.

53. Gleeson M.R., Sheridan J.T. // J. Optics. A. 2009. V. 11. P. 024008.

54. Вениаминов А.В. Голографические полимерные материалы с диффузионным проявлением: принципы, компоновка, исследования и

применения / А.В. Вениаминов, В.В. Могильный // Оптика и спектроскопия ФТИ им. А. Ф. Иоффе, Санкт-Петербург - 2013 - С. 1014.

55. D. Chemisana, M. V. Collados, M. Quintanilla, and J. Atencia, "Holographic

lenses for building integrated concentrating photovoltaics," Appl. Energy 110,

Elsevier 2013, 227-235.

56. P. Banares-Palacios, S. Alvarez-Alvarez, J. Marin-Saez, M.-V. Collados, D. Chemisana, and J. Atencia, "Broadband behavior of transmission volume holographic optical elements for solar concentration," Opt. Express 23(11), A671-A681 - 2015.

57. C. G. Stojanoff, "A review of selected technological applications of DCG holograms," Proc. SPIE 7957, 79570 - 2011.

58. D. Zhang, J. M. Castro, and R. K. Kostuk, "One-axis tracking holographic planar concentrator systems," J. Photonics Energy 1(1), 015505 - 2011.

59. J. M. Castro, D. Zhang, B. Myer, and R. K. Kostuk, "Energy collection efficiency of holographic planar solar concentrators," Appl. Opt. 49(5) - 2010. PP. 858-870.

60. S. T. L. Sam, A. P. T. Kumar, P. Predeep, M. Thakur, and M. K. R. Varma, "Design and Optimization of Photopolymer Based Holographic Solar Concentrators," in Optics: Phenomena, Materials, Devices and Characterization, (AIP Conference Proceedings, 2011), pp. 248-250.

61. H. Akbari, I. Naydenova, and S. Martin, "Using acrylamide-based photopolymers for fabrication of holographic optical elements in solar energy applications," Appl. Opt. 53(7), 1343-1353 (2014).

62. G. Bianco, M. A. Ferrara, F. Borbone, A. Roviello, V. Pagliarulo, S. Grilli, P. Ferraro, V. Striano, and G. Coppola, "Multiplexed holographic lenses : realization and optical characterization," in 2015 Fotonica AEIT Italian Conference on Photonics Technologies (IET, 2015), pp. 1-3.

63. Friedrich-Karl Bruder. The Chemistry and Physics of Bayfol® HX Film Holographic Photopolymer / Friedrich-Karl Bruder, Thomas Facke, Thomas Rolle // Polymers. Germany - 2017.

64. Nam Kim. Holographic Optical Elements and Application / Nam Kim, Yanling Piao, Hui-Ying Wu // Holographic Materials and Optical Systems - 2017.

65. Золотарёв В. М. Полное внутреннее отражение // Физическая энциклопедия / Гл. ред. А. М. Прохоров. — М.: Большая Российская энциклопедия, 1994. — Т. 4. — С. 27. — 704 с.

66. RevitalShechter, Yaakov Amitai, Asher Friesem. Compact beam expander with linear gratings / Applied optics, March 2002, Vol. 41, No. 7.

67. Интернет-ресурс компании Thorlabs. Режим доступа: https://www.thorlabs.com.

68. T. K. Gaylord and M G Moharam, "Thin and thick gratings: terminology clarification," Applied Optics, vol. 20, pp. 3271-3273, 1981.

69. Castillo Aguilella. Non Imaging Applications of Volume Diffractive Optics / Castillo Aguilella, Jose Elias // A Dissertation Submitted to the Faculty of the Department Of Electrical And Computer Engineering - 2012.

70. А. Б. Самохин. Метод решения задач дифракции электромагнитных волн на трехмерном диэлектрическом теле / А. Б. Самохин, А. С. Самохина // Журнал вычисл. матем. и матем. физ., 1996, том 36, номер 8, C. 138-157.

71. Сойфер, В.А. Нанофотоника и дифракционная оптика / В.А. Сойфер // Компьютерная оптика. - 2008. - Т. 32, № 2. - С. 110-118.

72. П.Маслов, М.В.Федорюк. Квазиклассическое приближение для уравнений квантовой механики// Москва: изд-во Наука, с. 296.

73. Сойфер В.А. Введение в дифракционную микрооптику // Самара: Издательство СГУ, 1996 - C. 90.

74. Фаберов А. М., Васильева Л. Н. Концентраторы солнечной энергии на основе полимерных линз Френеля // Концентраторы солнечного излучения для фотоэлектрических установок. Л.: Энергоатомиздат. 1986 С. 6-9.

75. Gow, J.A. and C.D. Manning. "Development of a Photovoltaic Array Model for Use in Power-Electronics Simulation Studies." IEE Proceedings of Electric Power Applications, Vol. 146, No. 2, pp. 193-200, March 1999.

76. Djamila Rekioua, Ernest Matagne // Optimization Of Photovoltaic Power Systems, Modelization, Simulation and Control. Green Energy and Technology -2012 - ISSN 1865-3529.

77. E. Skoplaki, J.A. Palyvos, "On the temperature dependence of photovoltaic module electrical performance: A review of efficiency/power correlations" ScienceDirect (ELSEVIER)- Solar Energy, 2008.

78. Солнечная энергетика, учебное пособие для вузов В.И.Виссарионов, Г.В.Дерюгина, В.А Кузнецова, Н.К.Малинин. Москва, Издательский дом МЭИ, 2008г.

79. O Iurevych, S Gubin, M Dudeck. "Combined receiver of solar radiation with holographic planar concentrator", IOP Conf. Series: Materials Science and Engineering 29 (2012) 012016.

80. Рода М. Полупроводниковые материалы/Пер. с фрарц. - М.: Металлургия, 1971.

81. Г. Гулямов, Н. Ю. Шарибаев // «Влияние температуры на ширину запрещенной зоны полупроводника», Журнал физики и инженерии поверхности, том 9, №1-2011.

82. A. Luque, S. Hegedus "Handbook of Photovoltaic Science and Engineering" - 2003.

83. Йе Вин, Виссарионов В.И. Исследование влияния температуры характеристики фотоэлектрических преобразователей. //Научно-техническое творчество молодежи — путь к обществу, основанному на знаниях: Москва, ВВЦ, 2012. — 486—488 с.

84. Wysocki J.J. and Rappaport P. 'Effect of temperature on photovoltaic solar energy conversion' Journal of Applied Physics, 31(3), 1960. pp. 571-578.

85. Jose E. Non Imaging Applications Of Volume Diffractive Optics / Jose E. Castillo-Aguilella // Department of Electrical and Computer Engineering in the Graduate College the University of Arizona. 2012.

86. Olena Iurevych, Sergii Gubin, Michel Dudeck. Combined receiver of solar radiation with holographic planar concentrator. Electrical Engineering Research (EER) Volume 1 Issue 2, April 2013, pp. 35-41.

87. Шохзода Б.Т., Тягунов М.Г. «Оценка потенциала солнечной энергии на территории республики Таджикистан». РАДИОЭЛЕКТРОНИКА, ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭНЕРГЕТИКА - Двадцать второй Международной научно-технической конференции студентов и аспирантов: в 3 томах. 2016.

88. Ширяев А. Н. Основы стохастической финансовой математики. — М.: ФАЗИС, 1998. — Т. 1. Факты. Модели. — 512 с.

89. В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А Кузнецова, Н.К. Малинин. Расчет ресурсов солнечной энергетики, учебное пособие по курсам «Теоретические основы энергетики возобновляемых источников» «Проектирование и эксплуатация СЭС и ВЭС». Москва, Издательство МЭИ, 1998г.

90. Бавин М.Р., Виссарионов В.И. Разработка преломляющих фотоэлектрических установок// Радиоэлектроника, электротехника и энергетика: Восемнадцатая Междунар. науч. -техн. конф. студентов и аспирантов: Тез.докл. Т.3. - М.: Издательский дом МЭИ, 2012. С.336-337.

91. Тихонов П. В. Обоснование параметров фотоэлектрического теплового модуля // П. В. Тихонова, В.В. Харченко / диссертация. Москва - 2014. С. 27.

92. Tomas Matuska. Kolektor 2.2 / Handbook // T. Matuska, J. Metzger and V. Zmrhal. Prague - 2009.

93. Matuska, T., Metzger, J., Zmrhal, V.: Design tool KOLEKTOR 2.2 for virtual prototyping of solar flat-plate collectors, Proceedings of Eurosun 2008. Электронный ресурс. Режим доступа: http: //users .fs .cvut.cz/tomas. matuska/?page id= 194.

94. Zondag H.A., deVries D.W., van Helden W.G.J., van Zolengen R.J.C., Steenhoven A.A. The yield of different combined PV-thermal collector designs // Solar Energy. 2003. № 74 (3). C. 253-269.

95. Воловиков В.В. Использование математического моделирования при профессиональном творчестве в радиоэлектронике: труды / Информационные технологии в проектировании, производстве и образовании. Российская научно-техническая конференция. Ковров: КГТА, 2002. С.12-13.

96. Simulink: dynamic system simulation for Matlab-using Simulink. The MathWorks, Inc. Copyright 1990-2016. Version 8.7 (R2016a).

97. Библиотека элементов MathWorks: Simscape. [Электронный ресурс] -URL: https: //de.mathworks .com/help/physmod/hydro/ref/pipetl. html

98. Б.Т. Шохзода, Н. Н. Кокин. Оценка эффективности гибридных систем электрического и теплового снабжения, основанных на солнечной энергии // Вестник МЭИ. 2016. №2. С. 25-30.

99. Воловиков В.В., Увайсов С.У. Модель тепломассопереноса в конструкциях радиоэлектронных устройств // Информационные технологии: Ежемесячный теоретический и прикладной науч.-техн. журн. М.: Издательство «Новые технологии», 2009. № 8. С. 50-54.

100. Siegel, R. and J.R. Howell. Thermal Radiation Heat Transfer. New York: Taylor and Francis, 2002.

101. Alibaba Group. Китайская публичная компания, работающая в сфере интернет-коммерции. Режим доступа: https://www.alibaba.com/.

102. US DEPARTMENT OF ENERGY // The History of Solar - 2002.

103. Генрих Реттих // Коллекторы и гелиотермические системы / Генрих Реттих, Кунке К. Оснабрюкский университет прикладных наук - 2007.

104. Antony, F.; Heider, K.; Hindenburg C.; Kasper, B.-R.; Quaschning, V.; Spitzmuller, P.; Weyres=Borchert, B.: Solarthermische Anlagen. 7. Auflage Frankfurt am Main: DQS, Landesverband Berlin Brandenburg e.V. und VWEW Energieverlag, S 4-29.

105. Daryl Fields, Artur Kochnakyan, Gary Stuggins, John Besant-Jones, "Tajikistan's Winter Energy Crisis: Electricity Supply and Demand Alternatives"; World Bank Publications, 2013.

106. Duffie J. A., Beckman W. A. Solar Engineering of Thermal Processes// John Wiley and Son Inc., Hoboken, New Jersey, 3rd ed., 2006.

10V. Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии.М.: Мир, 1977г. — 413 с.

10S. Официальный сайт ОАХK «Барки Точик» / Прейскуранты «О тарифах на электрическую и тепловую энергию»Антимонопольной службой при Правительстве Республики Таджикистан совместно с Открытой акционерной холдинговой компанией «Барки Точик», / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.barqitoiik.ti/documents/bills/.

109. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ №2018619102, 31.07.2018. Программа для расчета баланса мощности и экономического обоснования выбора схемы энергоснабжения потребителя на основе солнечной энергии. Шохзода Б. Т., Тягунов М.Г., ^знецова В.А.

110. John A. Duffie, William A. Beckman // Solar Engineering of Thermal Processes / Fourth Edition, Wiley. 2013 - p. 92S.

111. Международное энергетическое агентство. Статистика / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https://www.iea.org/statistics/?country=WORLD&year=2016&category=Energ y%20supply&indicator=TPESbySource&mode=chart&dataTable=BALANCES.

112. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. — Л.: Наука, 19S9. — 310 с.

113. Пасынков В. В., Чиркин Л. K., Шинков А. Д. Полупроводниковые приборы. — 4 изд.. — М., 1987.

114. Саммер В. Фотоэлементы в промышленности. — М.-Л.: Госэнергоиздат, 1961. — 568 с.

115. Green, M. A.; Emery, K.; Hishikawa, Y.; Warta, W. "Solar cell efficiency tables (version 36)". Progress in Photovoltaics: Research and Applications. 1S (5)-2010:pp. 346-352. Режим доступа: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/pip.1021.

116. Ben MacholSarah Rizk. // Economic value of U.S. fossil fuel electricity health impacts/Environment International. Volume 52, February 2013, Pages 75-80.

117. Department of Energy and Climate Change//ELECTRICITY GENERATION COSTS" / BEIS. November 2016. Retrieved 6 December 2016.

118. Шохзода Б. Т. Тягунов М.Г. Анализ влияния температуры на эффективность солнечных модулей // Материалы Международной научно-практической конференции «Независимость - основа развития энергетики страны», Республика Таджикистан, Бохтарский район - 2017

- С. 30-37.

119. Angus McCrone, Ulf Moslener, Francoise d'Estais, Christine Gruning. // Global Trends in Renewable Energy Investment 2017 / United Nations Environment Programme (UN Environment), Frankfurt School-UNEP Collaborating Centre, Bloomberg New Energy Finance. Режим доступа: http://www.greengrowthknowledge.org/resource/global-trends-renewable-energy-investment-2017.

120. Шохзода Б. Т. Назиров Дж.Х., Каримов Х. Б., Маджидов А. Ш. Энергоснабжение сотовой базовой станции за счет солнечной энергии // Журнал вестник Таджикского технического университета им. акад. М.С. Осими №4(32)-2015 - С.79-83.

121. Шохзода Б. Т., Тягунов М.Г. Мобильная солнечная станция // Теоретический и научно-практический журнал «ИННОВАЦИИ В СЕЛЬСКОМ ХОЗЯЙСТВЕ» Издатель: Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства», Москва - 2016 - С. 215-221.

122. MythBusters Episode 46: Archimedes' Death Ray. / [Электронный ресурс].

- Режим доступа^-^: //mythresults .com/episode46.

123. Бавин М.Р., Шохзода Б.Т., Кузнецова В.А. Определение эффективности элемента голографической батареи в зависимости от спектрального состава излучения // Радиоэлектроника, электротехника и энергетика:

Двадцатая Междунар. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов: Тез.докл. Т.3. - М.: Издательский дом МЭИ, 2014. С.351-352.

124. Solar Power Europe's Global Market Outlook 2018 - 2022/ [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http://www.solarpowereurope.org/wp-content/uploads/2018/09/Global-Market-Qutlook-2018-2022.pdf.

125. Международное агентство по возобновляемым источникам энергии / [Электронный ресурс]. - Режим доступа: https: //www.irena. org/solar.

126. Исмоилов Ф. О. Комплексное использование возобновляемых источников энергии для электроснабжения автономных потребителей Республики Таджикистана: дис. ... канд. техн. наук : 05.14.08. М., 2012. 196 с. [Электронный ресурс]. URL: http://www.dslib.net/preobrazovatenergia/kompleksnoe-ispolzovanie-vozobnovlj aemyh-istochnikov-j energii-dlj aj elektrosnabzhenij a.html (дата обращения 27.05.2019).

127. K. Branker, M. J.M. Pathak, J. M. Pearce, «A Review of Solar Photovoltaic Levelized Cost of Electricity», Renewable & Sustainable Energy Reviews 15, pp.4470-4482 (2011).

128. Шохзода Б.Т., Тягунов М.Г. Оценка влияния рабочей температуры поверхности солнечного модуля с голографическим концентратором на эффективность его работы // Вестник МЭИ. 2019. №4. С. 50-59.

Приложение А

Таблица П.А.1 - Среднесуточное значение температуры района Дусти РТ.

Месяц

День I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII

1 8,8 7,7 10,3 12,8 20,4 27,5 29,1 29,0 26,3 15,8 4,9 7,0

2 7,1 6,4 9,8 13,5 23,2 27,9 29,6 27,1 26,6 15,2 4,9 4,2

3 7,9 4,1 6,0 8,0 23,7 27,7 29,9 25,3 26,9 15,9 5,6 9,1

4 6,2 -1,7 4,6 16,7 22,9 24,3 28,2 22,4 28,5 16,5 6,0 8,9

5 4,6 1,5 6,6 23,1 24,3 27,2 28,8 26,7 27,9 18,0 7,3 6,1

6 2,3 1,0 8,2 21,8 24,9 26,6 26,6 26,0 25,8 18,4 8,2 5,5

7 3,2 3,6 7,2 24,3 21,7 26,2 29,4 23,9 22,6 19,2 9,5 5,7

8 1,6 0,2 1,5 23,7 19,3 22,9 30,7 26,7 24,0 17,9 13,1 6,2

9 -0,2 -0,3 3,1 22,5 17,7 25,7 32,4 25,7 22,6 19,4 14,5 4,5

10 0,8 2,0 5,3 24,7 16,3 27,0 31,1 27,1 21,2 21,5 16,0 5,1

11 1,2 3,1 8,7 24,9 20,8 28,3 30,4 29,2 19,1 22,4 17,0 2,4

12 -6,3 2,6 7,8 21,3 15,1 28,6 30,5 29,7 19,4 20,8 12,6 6,3

13 -3,5 5,5 9,3 19,4 20,0 30,0 30,9 28,0 19,9 20,3 11,3 3,9

14 -3,0 -2,4 10,8 20,0 18,5 29,0 28,5 29,4 24,5 20,0 10,0 7,3

15 -8,1 -1,0 12,1 18,3 24,0 27,4 27,4 28,8 23,1 19,0 7,8 7,9

16 0,3 5,1 12,5 17,2 22,1 28,8 29,3 28,5 21,9 16,3 9,9 11,5

17 2,0 7,3 20,2 18,8 22,4 26,9 30,1 30,6 17,1 17,0 10,5 7,5

18 4,0 4,6 14,7 15,2 21,3 29,5 31,7 31,7 22,7 16,9 8,7 10,7

19 5,8 6,0 14,1 11,0 24,7 33,6 31,9 32,5 22,1 14,9 15,0 10,2

20 3,8 8,1 11,3 14,6 29,5 32,7 30,2 31,0 20,6 18,4 14,0 8,1

21 5,5 11,4 11,8 14,1 28,2 31,8 35,7 28,4 22,7 17,6 11,1 2,3

22 5,8 12,1 14,3 16,2 26,4 31,4 34,7 26,4 20,5 14,6 11,8 6,5

23 2,8 8,8 13,1 18,8 27,0 31,1 33,1 26,8 21,1 13,9 12,9 3,3

24 -0,6 9,3 13,7 15,7 25,3 30,6 32,1 27,5 25,1 14,2 6,7 0,2

25 0,2 8,5 13,4 18,1 26,1 31,6 31,2 30,0 23,7 13,3 9,2 -2,2

26 5,2 6,9 12,6 17,5 27,7 29,0 29,8 27,8 21,5 10,4 9,2 -1,1

27 4,9 10,1 17,2 20,6 29,0 28,4 31,4 29,8 20,9 11,3 7,0 0,6

28 1,9 10,8 16,4 17,7 30,0 29,2 32,2 29,2 18,0 9,3 4,4 1,4

29 3,5 - 15,0 11,9 26,8 28,1 33,5 27,4 22,0 12,4 2,4 3,2

30 4,1 - 15,8 9,5 25,6 27,9 31,6 28,1 21,9 13,6 3,2 4,8

31 6,7 - 18,7 - 25,9 - 32,8 30,3 - 12,1 - 2,7

Таблица П.А.2 - Исторические даты развития солнечной фотоэлектрической энергетики.

Год Событие

1803 Английский учёный-физик Томас Юнг опубликовал результаты своего эксперимента, что стало доказательством волновой природы света. Юнг доказал, что свет представляет собой волну, а не поток частиц, как до этого утверждал Исаак Ньютон.

1886 Французский физик Габриэль Липпман разработал теорию использования световых волн для захвата цвета в фотографии. Учёный покрыл ртутью заднюю сторону стеклянных фотографических пластин, чтобы она действовала как зеркало, и световые волны отскакивали обратно через эмульсию, создавая волновую интерференцию.

18911894 В Академии наук Габриэль Липпман представил свою теорию вместе с некоторыми простыми примерами интерференционных цветных фотографий. В 1893 году он продемонстрировал в Академии цветные фотографии братьев Люмьер. В 1894 году физик опубликовал полную теорию.

1947 Венгерским профессором физиком Денешем Габором в первые был предложен принцип голографии, за который в 1971 году он получил Нобелевскую премию по физике. Габор также ввёл термин голограмма. Д. Габора называют отцом голографии. Слово "голография" составлено из двух греческих слов "5Хоо" -"весь" и "урафю" - "запись" и означает "полная запись".

1960 Начало интенсивного развития голографии положило создание красного рубинового (длина волны 694 нм, работает в импульсном режиме) и гелий-неонового (длина волны 633 нм, работает непрерывно) лазеров.

1962 Создана классическая схема записи голограмм Эмметта Лейта и Юриса Упатниекса из Мичиганского университета (голограммы Лейта-Упатниекса). Появилась первая объемная пропускающая голограмма.

1967 Был записан первый голографический портрет с помощью рубинового лазера. Компания Conductron Corporation в Анн-Арборе, штат Мичиган, впервые проводит коммерческое исследование потенциала голографии. Сотрудник корпорации Ларри Зиберт использует самодельный импульсный лазер для создания первой голограммы человека. С этого года компания помогает исследователям голографии. В последующее время художники Брюс Науман и Сальвадор Дали заказывают у Conductron свои голограммы.

1968 Советский физик Юрий Николаевич Денисюк получил высококачественные голограммы, которые восстанавливали изображение, отражая белый свет. Недостатком голограмм Габора является отсутствие спектральной селективности, поэтому для качественного восстановления изображения тонкослойной (плоской) голограммы необходимо использование когерентного (лазерного) излучения. Им была разработана своя собственная схема записи голограмм, названная схемой Денисюка, а полученные с её помощью голограммы называются голограммами Денисюка. Художник Брюс Науман представил свою первую серию голограмм в Галерее Николоса Уайлдера в Лос-Анджелесе.

1969 Американский ученый Стив Бэнтон создал «радужную» голограмму, не требующую установки громоздкого и дорогого оборудования. В 70-х годах голографией заинтересовалась организация ЮНЕСКО, что привело к ее активному внедрению в технологии Советского Союза. Голограмма была видимой при обычном свете и переливалась всеми цветами, из-за чего получила название «радужной».

1977 Ллойд Кросс создал мультиплексную голограмму, которая принципиально отличалась от всех остальных голограмм тем, что состоит из множества (от десятков до сотен) отдельных плоских ракурсов, видимых под разными углами, кроме ракурсов сверху и снизу.

1883 MasterCard и Visa стали первыми компаниями, которые использовали радужную голограмму для защиты документов.

1986 Абрахам Секе выдвинул идею создания источника когерентного излучения в приповерхностной области материала, путем облучения его рентгеновским излучением.

1988 Бартон предложил метод восстановления трехмерного изображения, основанный на использовании фурье-подобных интегралов, и продемонстрировал его эффективность на примере теоретически рассчитанной голограммы для кластера известной структуры.

1990 Первое экспериментальное восстановление трехмерного изображения атомов в реальном пространстве.

1999 Литовская голографическая компания Geola запатентовала первый принтер для цифровой печати цветных голограмм с помощью импульсного лазера

2003 Лаборатория медиа Массачусетского технологического института начала разработку электрооптической технологии, которая позволит графическому процессору в ПК создавать голографические видеоизображения в режиме реального времени с использованием недорогих экранов.

2005 Компании Optware and Maxell создали голографический многоцелевой диск, который использует голографический слой для хранения данных до 3,9 ТБ. Информация на диск записывается в виде голограммы с помощью красного и зелёного лазерных лучей.

2006 Американская компания Prism Solar Technologies выдвигает на рынок солнечные фотоэлектрические модули с так называемыми плоскими голографическими концентраторами.

2011 Группа ученых из Массачусетского технологического института, возглавляемая Марком Бальдо, нашла способ снизить стоимость «солнечной энергии». В роли концентратора света выступила смесь красителей.

2013 Компания Philips совместно с RealView разработала голографическую визуализацию для операции на сердце. Решение позволяет создавать «в воздухе» трёхмерное изображение с помощью ангиографа и ультразвуковой кардиологической системы.

2015 Учёные Университета ИТМО предложили первый способ печати голограмм с помощью струйного принтера.

2016 Компания Samsung запатентовала голографический телевизор.

2018 Немецкие исследователи научили голографии просвечивающий электронный микроскоп.

Рисунок П.А. 1 - Температурная карта Республики Таджикистан.

Рисунок П.А.2 - Карта плотности населения Республики Таджикистан.

Рисунок П.А.3 - Карта прямой солнечной радиации Республики Таджикистан, кВтч /м2. Среднее значение

прямой СР за период 1999 - 2015 г.

Рисунок П.А.4 - Карта среднего значения суммарного прихода СР на горизонтальную площадку за период

1999 - 2015 г., Таджикистан, кВтч /м2.

Среднее значение фотоэлектрического потенциала за период 1 999 - 2015 г. Слточный: 2.8 3.2 3.6 4.0 4.4 4.8 5.2 5.6

кВтч/кВт

Годовой: Ю22 1168 1314 1461 1607 1753 1899 2045

Рисунок П.А.5 - Карта среднего значения фотоэлектрического потенциала за период 1999 - 2015 г.,

Таджикистан, кВтч /м2.

Рисунок П.А.6 - Карта оптимального угла установки солнечной электростанции на территории

Таджикистан.

Рисунок П.А.7 - Приход СР на горизонтальную площадку и наклонную под оптимальным в течение года и

равным широте точке углом площадку.

Приложение Б

■ ВО

70

Температура воздуха. °С

Рисунок П.Б.1. Зависимость температуры солнечного модуля от водяного охлаждения.

Приложение В

Рисунок П.В.1. Конструкция предложенной ГСУ с голографическим концентратором.

Приложение Г

Рисунок П.Г.1 - Блок схема выбора оптимальных параметров энергокомплекса на основе солнечной энергии.

Рисунок П.Г.2 - Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ.

Таблица П.Г.1 - Энергопотребление при использовании классических СМ и ГСУ.

Месяцы

Нагрузка, кВт 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Классический СМ Сумма, кВт

Отопление 5828,3 4198,1 1433,7 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2519,0 4590,3 18571,59

ГВС 3551,4 3226,6 3111,4 3540,9 3404,7 3100,9 3698,0 3551,4 3247,6 3698,0 3247,6 3551,4 40929,73

Эл.нагрузка 45236,1 41043,6 38060,1 44831,4 44580,9 40854,6 49065,3 47038,5 42611,1 46701,3 41928,9 45232,2 527203,5

586705

ГСУ

Отопление 5382,9 3822,1 1249,8 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 2189,8 4172,3 16817,02

ГВС 3156,8 2868,1 2765,7 3147,5 3026,4 2756,4 3287,1 3156,8 2886,7 3287,1 2886,7 3156,8 36381,98

Эл.нагрузка 45236,1 41043,6 38060,1 44831,4 44580,9 40854,6 49065,3 47038,5 42611,1 46701,3 41928,9 45232,2 527184

580383

60000

со

ас

и

0

1 ^

О

50000

40000

30000

20000

10000

3 4 5 6 7 8 9

Месяц

И Эл. нагрузка ■ Кондиционирование □ Отопление □ ГВС

10 11 12

Рисунок П.Г.3 - Пример годовой графика энергопотребления детского сада при использовании ГСУ.

0

1

2

250

200

150

100

50

0

Эл.нагрузка

ГВС

Отопление

СО

ас

и

о

X ?

о

-Радиация

20 **

В

м

2

Час

700

600

"О

500

1р а

400

300

200

100

0

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 Рисунок П.Г.4 - Пример дневного графика энергопотребления детского сада (рабочий день, зима) при использовании ГСУ.

Таблица П.Г.2 - Тарифы на электрическую и тепловую энергию (Прейскурант №09-01-2018, представленный Антимонопольной службой при Правительстве Республики Таджикистан совместно с Открытой акционерной холдинговой компанией «Барки Точик)». Курс на апрель 2019 1 сомони =100 дирам = 6,84 рубля [108].

№ Электрическая энергия Дирам за1 кВт.час

1. Для промышленных и непромышленных потребителей 47,13

2. Для потребителей бюджетной сферы, коммунальной отрасли и спортивных комплексов 19,37

3. Для электрического транспорта 19.37

4. Для водопроводных насосов и насосных станций машинного орошения, ремонтно-производственных баз Агентства по мелиорации и ирригации при Правительстве Республики Таджикистан

- с 1 апреля по 31 октября 6,73

- с 1 ноября по 31 марта 19.37

5. Для мелиоративных вертикальных скважин и мелиоративных насосных станций 6,73

6. Для населения, с учетом НДС 19,37

7. Для использования электроэнергии в электрокотлах и электроустановках, с целью обеспечения горячей водой и отопления зданий:

- для не бюджетной сферы 116,77

- для бюджетных организаций и учреждений 34,51

8. Для общества с ограниченной ответственностью «Таджикский металлургический комбинат»

- с 1 мая по 30 сентября 8,28

- с 1 октября по по 30 апреля 47,13

9. Для насосов по подаче питьевой воды (за исключением индивидуальных насосов) и канализация 9,2

Тепловая энергия Сомони за 1 Гкал

1. Для учреждений и органов управления, финансируемых за счет бюджетных средств 67,44

2. Для оптовых покупателей, поставляющих тепловую энергию населению 8,77

3. Для всех остальных покупателей 259,6

Таблица П.Г.3 - Характеристики классического СМ SM150-12 M DELTA.

Тип элементов Кремниевые монокристаллические солнечные элементы Grade A++

Число элементов и соединений: 36 (4x9)

КПД элементов, %: 15 (Монокристалл)

Максимальная мощность при стандартных условиях (STC), Вт: 150

Напряжение разомкнутой цепи (Voc), В: 22.42

Ток короткого замыкания (lsc), А: 8.45

Напряжение в точке максимальной мощности (Vmp), В: 18.99

Ток в точке максимальной мощности (lmp), А: 7.9

Размер солнечного модуля, мм.: 1485 x 668 x 35 (0,992 м2)

Вес, кг: 12

Температура эксплуатации: от -40°C до +85°C

Тип кабеля: 4.0mm2 , 900 мм

Тип разъемов кабеля: MC4

Цена, руб. 6 200

Таблица П.Г.4 - Технико-экономические характеристики солнечного энергокомплекса на основе ГСУ и классических СМ.

Мощность АКБ, кВт 450 450 450 150 150 150 150 0 0 0 0

Кол-во, шт 600 500 300 600 500 300 100 600 500 300 100

Электрическая нагрузка, мВт/год 586,7 586,7 586,7 586,7 586,7 586,7 586,7 586,7 586,7 586,7 586,7

ГСУ с ГК, количество ПСК=24

Кол-во электроэнергии от ЛЭП, мВт/год 404,63 426,70 475,93 414,90 433,88 476,21 526,44 448,06 459,07 484,32 526,52

Покрытие нагрузки за счет СЭС в год, % 31,03 27,27 18,88 29,28 26,05 18,83 10,27 23,63 21,76 17,45 10,26

СДЗ, млн. рубл 14,515 14,125 13,413 11,614 11,185 10,383 9,683 10,529 9,996 8,971 8,168

СЗ на 20 лет, млн. рубл. 26,61 26,59 26,72 21,55 21,43 21,33 21,49 19,94 19,56 18,90 18,79

Общая занимаемая площадь, м2 643,63 544,368 345,84 643,63 544,37 345,84 147,31 643,63 544,37 345,84 147,31

Классический СМ, количество ПСК=24

Кол-во электроэнергии от ЛЭП, мВт 429,95 451,03 494,34 437,85 455,12 494,51 538,60 464,85 475,00 498,82 538,69

Покрытие нагрузки за счет СЭС в год, % 26,72 23,12 15,74 25,37 22,43 15,71 8,20 20,77 19,04 14,98 8,18

СДЗ, млн. рубл 14,505 14,160 13,483 11,574 11,179 10,451 9,785 10,408 9,920 8,990 8,269

СЗ на 20 лет, млн. рубл. 27,07 27,08 27,14 21,93 21,82 21,75 21,83 20,12 19,77 19,19 19,13

Общая занимаемая площадь, м2 701,45 592,55 374,75 701,45 592,55 374,75 156,95 701,45 592,55 374,75 156,95

Таблица П.Г.5 - Движения денежных средств на строительство и эксплуатацию солнечного энергокомплекса на основе ГСУ и ПСК для условия Республики Таджикистан. Количество ГСУ с ГК 500шт, ПСК 24 шт. Пиковая электрическая мощность 75 кВт*ч.

Год Капитальные вложения млн.руб. Издержки эксп. Покупка эл.энергии Выработка, кВт*ч Покупка, кВт*ч Тариф, руб/кВт*ч Дисконтированные затраты, млн. руб.

1 6,929 0,58 142846,02 433010,91 1,34 6,83

2 0,58 142846,02 433010,91 1,34 0,48

3 0,58 142846,02 433010,91 1,34 0,44

4 0,58 142846,02 433010,91 1,34 0,40

5 0,58 142846,02 433010,91 1,34 0,36

6 0,67 142846,02 433010,91 1,541 0,38

7 0,67 142846,02 433010,91 1,541 1,73

8 0,67 142846,02 433010,91 1,541 0,31

9 0,67 142846,02 433010,91 1,541 0,28

10 0,67 142846,02 433010,91 1,541 0,30

11 0,75 142846,02 433010,91 1,742 0,26

12 0,75 142846,02 433010,91 1,742 0,24

13 0,75 142846,02 433010,91 1,742 0,22

14 0,75 142846,02 433010,91 1,742 0,91

15 0,75 142846,02 433010,91 1,742 0,18

16 0,84 142846,02 433010,91 1,943 0,18

17 0,84 142846,02 433010,91 1,943 0,17

18 0,84 142846,02 433010,91 1,943 0,15

19 0,84 142846,02 433010,91 1,943 0,14

20 0,84 142846,02 433010,91 1,943 0,13

Суммарные дисконтированные затраты 14,0750