Issn 2221-7347 Экономика и право

__________________________________________________________________________________ 
13
Теперь для орошения фермерское хозяйство использует только фотоэлектрическую энергию. В 
частности, в резервуарах для воды для цемента используется электронасос мощностью 18 кВт. Перед бес-
проводной автоматизацией рабочий проверил уровень воды в резервуарах и открыл кран заполнения. За-
тем тот же рабочий вошел в техническое помещение, чтобы проверить работу солнечной фотоэлектриче-
ской установки мощностью 30 кВт, обеспечивающей электричество на плантацию в течение дня, включая 
насос только в том случае, если мощность, вырабатываемая фотоэлектрической батареей, превышает 18 
кВт [13]. 
Ближе к вечеру тот же рабочий снова проверил фактическое производство фотоэлектрических мо-
дулей. Когда его оказалось недостаточно (менее 18 кВт), рабочий закрыл заправочный клапан и выключил 
электронасос. Сегодня ультразвуковой датчик уровня, не имеющий механических частей, подверженных 
износу, непрерывно контролирует уровень воды в резервуарах. Другой датчик определяет фактическое 
производство энергии фотоэлектрической батареей. Оба датчика и электронасос теперь подключены к мо-
дулю беспроводного управления. 
Когда уровень влажности в почве опускается ниже порогового значения, и мощность фотоэлектри-
ческой батареи превышает значение 18 кВт, требуемое для насоса, система открывает заправочный клапан 
и включает насос. 
Заполнение прекращается только тогда, когда резервуары полны или, когда мощности от фотоэлек-
трической батареи недостаточно для удовлетворения потребности насоса в мощности. Другими словами, 
орошение запускается автоматически каждый раз, когда программное обеспечение системы получает ин-
формацию от наземных датчиков о том, что влажность в земле слишком низкая, и останавливается, когда 
тот же датчик сообщает системе, что предварительно выбранный порог влажности был достигнут. 
Таким образом, происходит оптимизация использование чистой солнечной энергии, максимизируя 
самообеспечение, но также экономит значительные объемы воды за счет современного капельного ороше-
ния [14]. 
Реальные данные после первого сезона показывают сокращение количества используемой поливной 
воды более чем на 40%, а повышение эффективности солнечных энергоустановок на 32% по сравнению с 
предыдущим режимом полива. 
Точно также, в Пембертоне плантация авокадо площадью 5 гектар теперь использует микрогрид 
только с солнечными элементами. Последние 4 года плантация полностью отключена от единой энерго-
сети. Чистая электроэнергия вырабатывается фотоэлектрическими батареями мощностью 53 кВт. Элек-
троэнергия хранится в аккумуляторной батарее емкостью 208 кВт*ч, состоящей из более старой системы 
ионно-натриевых батарей на 160 кВт*ч и литий-ионной аккумуляторной батареи на 48 кВт*ч. 
Как и на плантациях на Сицилии, растения авокадо орошаются с помощью гидравлических водяных 
насосов из подземных вод, которые наполняются во время зимнего сезона дождей. Солнечная энергия 
питает также жилые помещения. 
Интернет вещей представляет собой инновационную электронную технологию оптимизатора бата-
реи для работы литий-ионных элементов, аналогично тому, что происходит с электронными устройствами, 
используемыми для оптимизации производительности отдельных фотоэлектрических модулей в цепочке 
[15]. 
Система оценивает заряд солнечных панелей и заряд аккумуляторных модулей по отношению друг 
к другу. Точно так же, как это происходит с фотоэлементами, элементы в системе литий-ионных аккуму-
ляторов стареют по-разному в зависимости от множества факторов, что в конечном итоге приводит к раз-
личиям в емкости и внутреннем сопротивлении и, следовательно, между напряжением каждой отдельной 
ячейки.
Новая двунаправленная система контроля и балансировки ячеек, установленная в аккумуляторной 
батарее 48 кВт*ч в Австралии, способна обнаруживать и исправлять такие различия на постоянной основе. 
Избыточные заряды переносятся в любую другую ячейку с меньшим зарядом. Этот двунаправленный ме-
тод балансировки ячеек обеспечивает выравнивание заряда за очень короткое время и с минимальными 
потерями энергии (в виде тепла) с общей эффективностью преобразования энергии 92% [16]. 
Активный метод двунаправленной балансировки быстро обеспечивает сбалансированное состояние 
заряда с минимальными потерями энергии. Цифровой оптимизатор контролирует температуру, напряже-
ние, заряд каждой отдельной ячейки или модуля и контролирует их в системе батарей. 
Значительно увеличивая срок службы отдельных элементов и, следовательно, батареи, этот подход 
предотвращает ненужный нагрев системы, происходящий с батареями, с использованием пассивной ба-
лансировки, при которой элементы с избыточным напряжением разряжаются с использованием фиксиро-
ванных или выбираемых сопротивлений, что, в свою очередь, потребует серьезную систему охлаждения 
[17].

---

Вестник магистратуры. 2020. № 10-4(109) ISSN 2223-4047
__________________________________________________________________________________ 
14
Наконец, когда аккумуляторная батарея полностью заряжена, любая избыточная электроэнергия, 
поступающая от фотоэлектрической батареи, передается на нагревательный элемент для обеспечения го-
рячей воды, тогда как если заряд батареи падает ниже 60%, приборы постепенно выключаются, начиная с 
системы отопления на жилые помещения и заканчивая освещением. 
Представленные примеры можно представить в виде схемы работы интернета вещей и солнечных 
энергоустановок для малой сети (рис. 4). 
Рис. 4. Схемы работы интернета вещей и солнечных энергоустановок для малой сети 
Следует отметить важность водородных топливных элементов, которые с учетом новых требований 
к энергосбережению и энергоэффективности, особенно хорошо подходят для удовлетворения текущих и 
будущих потребностей в энергоснабжении, поскольку они генерируют тепло вместе с большим количе-
ством электроэнергии (рис. 3) [18]. 
Уникально высокая плотность энергии сжатого водорода в сочетании с огромным потенциалом сол-
нечной энергии (средний уровень солнечного излучения по всему земному шару составляет 2000 кВт*ч/м
2
, 
а в Африке превышает 2500 кВт*ч/м
2
) сегодня позволяет строить дома с энергетической автономностью 
даже в северных странах. В Швеции, Норвегии, Финляндии, Канаде всё больше домов переходят на само-
обеспечение. По мере того, как дома подвергаются ремонту, они также оснащаются солнечными системы, 
новыми системами топливных элементов, работающих на водороде, а водород, полученный путем элек-
тролиза воды, хранится в здании, отделенном от жилых домов [19]. 
Избыток электроэнергии, который не используется летом, преобразуется в водород с помощью 
электролиза воды, оснащенного компрессором, и хранится в резервуарах под давлением. Зимой, ночью и 
в пасмурные дни, когда инсоляция отсутствует или просто недостаточна для обеспечения достаточной 
мощности, водород применяется для выработки электричества и тепла. 
Первые дома, полностью поддерживаемые солнечной энергией от фотоэлектрических модулей с 
избыточной энергией, хранящейся в батареях и в виде солнечного водорода появились 2015 году. 24 На 
один такой дом установлены солнечные фотоэлектрические системы с номинальная мощность 25,275 кВт, 
что генерирует примерно 3500 кВт*ч электроэнергии в год. Часть этой электроэнергии преобразуется в 
сжатый водород. В итоге, 7,5 кг водорода хранятся под давлением, питая топливный элемент мощностью 
4 кВт, который, в свою очередь, поддерживает уровень заряда аккумуляторов [20]. 

---

ISSN 2223-4047  Вестник магистратуры. 2020. № 10-4(109)