Каталог сайта » Энергообеспечение

Для обеспечения энергией могут использоваться альтернативные источники энергии. Энергия ветра, солнца, воды, окружающей среды могут послужить эффективной заменой ТЭС, АЭС и ГЭС.

Энергия ветра

 

 

Экологически чистая энергия – это снижение выброса парниковых газов: каждый киловатт-час выработанной электроэнергии замещает сжигание 350г. угля.

Использование энергии ветра является одним из основных направлений альтернативной энергетики.


Ветроустановки (ветрогенераторы) для выработки электричества используют энергию ветра. Места, где применяются ветроустановки, могут быть различны. Как правило, это открытые территории, например, поля. Также ветроустановки применяются в горах и на островах. Необходимое условие для их применения – хороший ветропотенциал.
Расчетная скорость ветра для больших ветроэнергетических установок (ВЭУ) обычно принимается на уровне 11-15 м/с. Вообще, чем больше мощность агрегата, тем на большую скорость ветра он рассчитывается. Однако в связи с непостоянством скорости ветра большую часть времени ВЭУ вырабатывает меньшую мощность. Считается, что если среднегодовая скорость ветра в данном месте не менее 5-7 м/с, а эквивалентное число часов в году, при котором вырабатывается номинальная мощность не менее 2000 КВт, то такое место благоприятно для установки крупной ВЭУ и даже ветровой фермы.
Автономные установки, предназначенные для энергоснабжения сравнительно мелких потребителей, могут применяться и в районах с меньшими среднегодовыми скоростями ветра.
В развивающихся странах интерес к ВЭУ связан в основном с автономными установками малой мощности, которые могут использоваться в населённых пунктах, удаленных от систем централизованного электроснабжения. Однако в некоторых случаях непостоянство скорости ветра заставляет либо устанавливать параллельно с ВЭУ аккумуляторную батарею, либо резервировать ее установкой на органическом топливе. 

 

 

 

Турбина крепится на высокой мачте, которая устанавливается на предварительно подготовленный фундамент. Поворотное устройство на мачте предназначено для ориентирования ветротурбины по направлению ветра.
Принцип действия ветровых станций: ветер, действуя на лопасти установки, вращает ротор, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор вырабатывает электрическую энергию, и, таким образом, энергия ветра превращается в электрический ток.


В зависимости от ориентации оси вращения по отношению к направлению ветрового потока ветрогенераторы могут быть:

  • горизонтально-осевые (с горизонтальной осью вращения)
  • вертикально-осевые (с вертикальной осью вращения)

 

У лопастного ветрогенератора ветроколесо может быть выполнено с различным количеством лопастей: от однолопастных ветрогенераторов с контргрузами до многолопастных (с числом лопастей до 50 и более).

 

  • Ветроустановки с горизонтальной осью вращения получили наибольшее распространение.

Они бывают тихоходные и быстроходные.

Тихоходные: многолопастные или парусные

                     номинальная мощность - от 100 Вт до 50 кВт

                     номинальные обороты - от 60 об./мин. до 500 об./мин

Ветроколеса с горизонтальной осью вращения выполняют иногда фиксированными по направлению, т.е. они не могут вращаться относительно вертикальной оси, перпендикулярной направлению ветра. Такой тип ветрогенераторов используется лишь при наличии одного направления ветра. В большинстве случаев система, на которой укреплено ветроколесо, выполняется поворотной, ориентирующейся по направлению ветра. У малых ветрогенераторов как правило применяются для этой цели хвостовые оперения, у больших - ориентацией управляет электроника.


Многолопастные колеса применяются в малых ВЭУ, предназначенных для работы при невысоких скоростях ветра. Турбина и электрогенератор размещаются в гондоле, установленной на верху мачты.

 

Парусные ВЭУ отличаются от традиционных лопастных ветроустановок дешевизной, абсолютной экологичностью, способностью использовать энергию слабых ветров(3...5м/сек). Эта установка начинает вырабатывать электричество уже при скорости ветра от 2.5 м/сек. Оригинальная конструкция ветроколеса позволяет обходиться без флюгера или других устройств ориентирования на ветер. Рекомендуются владельцам индивидуальных домов и строений для предприятий малого бизнеса.

Картинка 1 из 27


Быстроходные: двух или трёх лопастные

                         номинальная мощность - от 300 Вт до 30 кВт

                         номинальные обороты - от 6000 об./мин. до 100000 об./мин

Такие ветроустановки следует выбирать для местности со среднегодовой скоростью ветра от 4-6 м/с и более.

Картинка 14 из 20

 

Высота мачты промышленного ветрогенератора варьируется в диапазоне от 60 до 90 метров. Ветроколесо совершает 10-20 поворотов в минуту. В некоторых системах присутствует подключаемая коробка передач, позволяющая ветроколесу вращаться быстрее или медленнее, в зависимости от скорости ветра, при сохранении режима выработки электроэнергии. Все современные ветрогенераторы оснащены системой возможностью автоматической остановки на случай слишком сильных ветров.

 


  • Ветроустановки с вертикальной осью вращения также бывают быстроходные и тихоходные.

                                  

Преимущества разработки:

  • вращение начинается при скорости ветра 1,5 м/с вне зависимости от направления ветра
  • высокая устойчивость к сильному ветру: выдерживает ураганный ветер до 40-60 м/с
  • принцип левитации резко сокращает трение, увеличивает срок службы  рабочих частей и сокращает затраты на обслуживание
  • экономия на мачте, на аккумуляторных батареях

Преимущества конструкции:

  • простота транспортировки, установки и обслуживания
  • работает без шума, не вибрирует
  • алюминиевая  конструкция защищает от воздействия молнии

Преимущества дизайна:

  • возможность устанавливать в любом месте и использовать его совсем рядом с домом
  • требует минимум места для размещения
  • безопасность для птиц


Вертикально-роторные турбины

* воспринимают ветер с любой стороны без учета сложности ветрового потока, каких-либо настроечных операций и приспособлений

* не требуют разворота станции при изменении направления ветра, что позволяет не учитывать при эксплуатации станции “розу ветров” и другие параметры, а только энергетический потенциал ветра

 

 

 

 

 

 

 

Установка бесшумна и экологична, намного превышает лопастные ветряки по сроку службы, не обледеневает, выдерживают ураганные ветра до 50 м/с и способна работать при температуре от +40 до -50С.


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Энергия солнца

Солнечные панели преобразуют солнечный свет в электрический ток, который может использоваться непосредственно действующими нагрузками, так и накапливаться в аккумуляторных батареях.

 

 

 

 

В настоящее время наиболее используемые солнечные панели  имеют  мощность 160-200 Вт с КПД порядка 15%. Панели устойчивы к механическим повреждениям и влагоустойчивы. Срок службы панели - порядка 20 лет.

 

 


Солнечные батареи (солнечные модули) могут применяться как вспомогательный источник энергии.
Достоинства:

  • не нужно топливо
  • не выделяют вредных веществ
  • не изнашиваются и требуют минимального обслуживания
  • долговечность работы (около 25 лет)

Недостатки:

  • обладают низким КПД
  • весьма чувствительны к механическим воздействиям
  • работоспособность зависит от местных климатических условий, времени года и суток

Солнечные батареи, которые устанавливаются на крышах домов, могут работать не только днем, но и во время низкого солнцестояния или в пасмурную погоду.

Ни ветер, ни низкая температура воздуха – не помеха сбору энергии. Кроме того, эти батареи бесшумны, чем выгодно отличаются от ветровых систем.


Солнечные батареи бывают нескольких типов: с гладкой рабочей стороной или текстурованной. Текстурованная рабочая сторона собирает, в том числе и солнечный непрямой свет. Количество электричества у таких модулей вырабатывается на 10-15% процентов больше, чем у солнечных батарей с гладким стеклом.

 


Энергия воды

Если поблизости от поселения протекает речка или ручей, для производства электроэнергии выгодно использовать энергию течения воды, устанавливая микрогидроэлектростанции - микроГЭС.
Микрогидроэлектростанция - автономная установка, предназначенная для электроснабжения потребителей в местах удаленных от линий электропередач, расположенных возле водоемов, которые должны обеспечивать создание рабочего напора от 3,5 до 5,5 м водяного столба с расходом воды свыше 150 л/сек.

Мощность от единиц до десятков кВт.
Достоинства микроГЭС:

  • независимость от погодных условий
  • равномерность выработки энергии во времени, т.к. скорость течения  более постоянная величина, чем скорость ветра или поток солнца.

Виды микроГЭС:

  • погружные устанавливаются на дно реки

  • деривационные (рукавные) используют гибкую трубу для формирования водного потока большой скорости вне ручья

  • свободнопоточные плавают на поверхности реки. Одна такая ГЭС может обслуживать до 10 домов и более.

Микро ГЭС - экологически чистый источник электроэнергии, не загрязняющий воду и окружающую среду.

 

Энергия окружающей среды

Тепловой насос забирает тепло у окружающей среды – земли, воды, воздуха – и переносит в дом, где используется для отопления.

Тепло забирается, например, от грунта, который на глубине имеет постоянную температуру.

В установке есть испаритель, в котором тепло невысокого температурного потенциала отбирается от низкопотенциального источника  и передается низкокипящему рабочему телу (обычно это фреон). Компрессор сжимает полученный пар. При этом температура пара повышается, и тепло на нужном температурном уровне передается в систему отопления и горячего водоснабжения. Таким образом, тепловой насос осуществляет трансформацию тепловой энергии с низкого температурного уровня на более высокий, нужный потребителю.

Достоинства теплового насоса:

  • Экономичность.
  • Повсеместность применения.
  • Безопасность: агрегаты взрыво- и пожаробезопасны. Нет топлива и открытого огня, никаких вытяжных труб, отсутствуют опасные газы или смеси – таким образом, взрываться здесь просто нечему. Ни одна деталь не нагревается до температур, которые способны вызвать воспламенение горючих материалов. Остановки агрегата не приводят к его поломкам или замерзанию жидкостей.
  • Комфортность: работает бесшумно, а погодозависимая автоматика и мультизональный контроль создадут желаемый микроклимат в помещениях.
  • Многофункциональность: используются для отопления, охлаждения зданий, подготовки горячей воды, а также вентиляции зданий с утилизацией тепла отработанного воздуха. Примерно три четверти энергии, необходимой для этих целей, тепловой насос берет из окружающей среды, оставшаяся часть покрывается электрическим током, необходимым для работы компрессора теплового насоса.
  • Долговечность: прослужит от 25-и до 50-и лет.
  • Экологическая безопасность: использование позволяет существенно снизить выбросы СО2 и NO2 (по сравнению с традиционными системами теплоснабжения – в 2-5 раз).




Назад