Биоэнергетическая технология Проектирование активных систем солнечного горячего водоснабжения Схемы систем горячего водоснабжения Проектирование ветроэнергетических установок

Альтернативная энергетика

АС удовлетворяет требованиям безопасности, если ее радиационное воздействие на персонал, население и окружающую среду при нормальной эксплуатации, нарушениях нормальной эксплуатации, включая проектные аварии, не приводит к превышению установленных доз облучения персонала и населения, нормативов по выбросам и сбросам, содержанию радиоактивных веществ в окружающей среде, а также ограничивается при запроектных авариях.

Проектирование ветроэнергетических установок

Новое – это хорошо забытый...ветер. История использования человеком энергии ветра столь же продолжительна, как и история применения энергии воды. Издавна люди сооружали ветряные мельницы для размола зерна, подъема воды из глубоких колодцев. Более пяти тысяч лет тому назад подобные агрегаты строились в Древнем Египте. Конструкция ветряных мельниц без каких-то существенных изменений сохранялась сотни и тысячи лет. До сих пор в Англии действует ветряная мельница, построенная еще в 1665 г.

В исторически недавнем прошлом ветроэнергетические установки выполняли довольно большие хозяйственные работы. Ныне в энергетике они играют вспомогательную роль. Казалось бы, огромные ветроэнергетические ресурсы позволяют получать от природы большое количество даровой энергии. Например, только в нашей стране, по теоретическим расчетам, суммарная мощность ветроагрегатов может составить 11 млрд кВт с годовой выработкой энергии 1,8 ∙ 103 кВт∙ч. Однако использование этой энергии в больших масштабах с экономической и технической точек зрения оказывается нецелесообразным.

Существующие ныне ветроэлектрические установки (станции) комплектуются генераторами небольшой мощности. Поэтому для получения большого количества электрической энергии необходимы десятки и сотни таких установок, что, естественно, значительно дороже. Кроме того, непостоянство скорости и направления ветра дополнительно ухудшает технико-экономические показатели ветроагрегатов.

Ветроэнергетические установки целесообразно использовать там, где имеется много мелких расчлененных объектов, потребляющих небольшие мощности и расположенных в труднодоступных зонах, далеко от линий электропередач. В частности, широко применяются ветроагрегаты для механизации подъема воды из колодцев на отдаленных пастбищах и фермах, как силовые установки при орошении и электроэнергетические установки для зарядки аккумуляторов.

Ветроэлектрические агрегаты используются для защиты трубопроводов и морских сооружений от коррозии, для питания автоматических метеостанций, аппаратуры релейной связи, радиомаяков и бакенов.

Современная электроэнергетика все чаще обращается к строительству ветряных электростанций. В Китае их уже свыше 10 тыс. штук. В Шотландии меньше, но единичные мощности раз в сто больше. Они достигают мощности в 250 кВт, а на очереди еще в 10 раз более крупные агрегаты. Датчане предпочитают строить ветряные колеса диаметром 11-12 м, как раз таковы оптимальные габариты, когда стоимость ветряка в пересчете на произведенный киловатт мощности минимальна. В США уже работает колесо с размахом лопастей 92 метра, что соответствует второму оптимальному размеру, еще более привлекательному, т. к. удельная стоимость еще ниже.

Сейчас все ВЭС (ветряные электростанции), которые уже дают энергию все же маломощны. Их суммарная мощность достигает всего 1 тыс. кВт, что в тысячу раз меньше, чем у отечественных ветряных мельниц сто лет назад. В Ростове-на-Дону имеются удовлетворительные условия для использования энергии ветра. Среднегодовые скорости ветра на юго-востоке города составляют 5,8, на северо-западе – 4,5 м/с.

Преимущественные направления ветров – восточное и юго-восточное. Максимальные скорости ветра наблюдаются в осенне-зимний период, когда они могут достигать значений – 15-20 м/с. В среднем 200 – 260 дней в году ветры в Ростове обладают скоростью 4–15 м/с.

При использовании ветроагрегатов для теплоснабжения их можно подключать непосредственно к электрокотлам, установленным для подогрева воды в теплосети. Поскольку при этом не имеет большого значения частота генерируемого напряжения, ВЭУ могут быть изготовлены в упрощенных вариантах: без систем стабилизации скорости вращения ротора, без систем синхронизации с электросетью, без ряда соответствующих защит и пр. Это позволяет упростить и удешевить ВЭУ и повысить их надежность.

Структурная схема автономной ветростанции, совмещенной с тепловым узлом, показана на рис. 3.1. Станция содержит N ветроэлектрических установок ВЭУ-1, ВЭУ-2, ВЭУ-3…ВЭУ-N, каждая из которых нагружена на свой электрокотел (К1, К2, ..., КN). Каждый ветроагрегат оснащен локальной системой управления ЛСУ, а каждый котел — индивидуальной панелью управления ПУ. Общее управление всем оборудованием станции осуществляется с центрального пункта управления ЦПУ.

 

Рис. 3.1.Структурная схема автономной ветростанции теплоснабжения

На рисунке обозначено: ветро-электрическая установка, ВЭУ1…N; индивидуальная локальная система управления, ЛСУ; электрокотел К1, К1…Кn; индивидуальная панель управления на котле (ПУ); центральный пункт управления всей станции, ЦПУ; датчик температуры, ДТ; индивидуальный регулятор температуры, РП; насосы (ЦН); отсекающая арматура; бак-аккумулятор, БА.

Поскольку каждый ветроагрегат имеет свою нагрузку, станция не требует синхронизации работы этих агрегатов, обеспечивается максимальное использование энергии ветра для получения горячей воды в электрокотлах с температурой до 950 °С. Для выравнивания нагрузок котлов по температурным режимам каждый из них оснащается индивидуальным регулятором температуры РТ, получающим сигнал от датчика температуры ДТ на выходе котла.

Уникальное изобретение в ветроэнергетике Еще в 1928 г. Владимир Иванович Вернадский написал, что человечество становится «геологической силой», т. е. его влияние на процессы, происходящие на планете, соизмеримы с природными катаклизмами. По расчетам демографов, к 17 июля 1999 г. население нашей планеты составило шесть млрд человек.

Исходные данные и объем проектирования

Расчет ветродвигательных установок

Проектирование аккумуляторов теплоты Аккумулятором теплоты называется устройство (или совокупность устройств), которые обеспечивают процессы накопления, сбережения и передачи тепловой энергии в соответствии с требованиями потребителя. Изменение энтальпии теплоаккумулирующего материала может происходить как с изменением его температуры, так и без него в процессе фазовых превращений.

Расчет основных показателей ТАМ Исходными данными расчета являются: массовый расход теплоносителя G, кг/с; промежуток времени протекания теплоносителя τ, с; масса Мm теплоаккумулирующего материала, кг; температура, теплоносителей tг вых на выходе из аккумулятора и горячего tх вх на входе в аккумулятор. Кроме того, должны были заданы тип ТАМ и вид теплоносителя.

Проектирование биогазовых установок Биомасса является сконцентрированной энергией солнца. Ее можно преобразовать в разнообразные виды топлива: жидкое, газообразное или же использовать непосредственно для получения теплоты. В состав биомассы входят сельскохозяйственные продукты, отходы сельскохозяйственных и промышленных предприятий, лесоматериалы, морские растения. Биомасса относится к местным источникам энергии.

Биоэнергетические установки (БЭУ) и биоэнергетические заводы (БЭЗ) предназначены для утилизации отходов сельскохозяйственных предприятий, пищевой промышленности и бытового сектора с производством горючего газа и органических высокоэффективных удобрений, образующихся в результате метанового сбраживания навоза животных, помета птиц и растительных остатков в анаэробных условиях.

. Безопасность АС должна обеспечиваться за счет последовательной реализации концепции глубоко эшелонированной защиты, основанной на применении системы физических барьеров на пути распространения ионизирующего излучения и радиоактивных веществ в окружающую среду и системы технических и организационных мер по защите барьеров и сохранению их эффективности, а также по защите персонала, населения и окружающей Среды.
Развитие нетрадиционной энергетики