Програма дисципліни «Основи енергозбереження»

Подробности

Категория: Рабочие программы

Опубликовано 03.03.2011 11:14

Автор: Super User

Просмотров: 7094

Енергія таких річок важко освоюєма і звичайно нерентабельна для „великої” енергетики. Тому вона має місцеве значення і відноситься до місцевих енергоресурсів.

Приватні модульні коефіцієнти, зміни середньодекадних витрат, що відображають, щодо середньорічних, досягають від 0,2 до 3,6. Такі значні коливання дебітів водостоків в різні періоди року істотно відображаються на можливості освоєння енергії малих річок. В літній час можна використовувати для виробництва електроенергії 90 % водостоків, а саме з дебітом вище 0,01 м3/с. Маючи на увазі, що вони в основному розташовані на висоті більше 1 - км, де 46 % об'єктів знаходиться в безпосередній близькості від водостоків, напрошується висновок можливості використовування гідроенергії приблизно для 425 % (46-90 = 42,5 %) кочових об'єктів. В зимовий час, коли переважно працюють стаціонарні об'єкти, можна використовувати енергію тільки 8 % річок з дебітом понад 0,1 м3/с. В безпосередній близькості від водостоків знаходиться тільки 51 % об'єктів. Отже, тільки 4 % стаціонарних споживачів енергії можна забезпечити гідроенергією без будівництва сітей. Решта об'єктів може використовувати місцеві ресурси гідроенергії тільки при споруд ліній електропередачі від місць розміщення малих ГЕС до споживачів.

В освоєнні гідроенергоресурсів є ряд труднощів: насиченість водостоків твердими осіданнями, можливість появлення льоду і селевих потоків на річках. Насиченість стоку річок твердими осіданнями приводить до засмічення водоводів зносу лопаток турбін і зниженню працездатності ГЕС. Спостереження за наносами; здійснювані гідрометеопостами, показали, що каламутність не перевищує 0,3 кг/м3 тільки для 50 % річок. Для 30 % водостоків вона коливається від 0,3 до 1 кг/м3 витрати води а для 20 % — від 1 до 4 кг/м3. Основна дія на каламутність річок надає спосіб їх живлення. Річки з переважанням сніго-дощового живлення мають більшу каламутність, ніж річки з переважанням високогірного льодово-снігового живлення. Це пояснюється тим що сніго-дощові паводки супроводяться інтенсивною ерозією схилу.

На поперечний перетин водоводів ГЕС істотно впливає появлення льоду. Лід, намерзаючи на стінки водоводові, знижує витрату води і відповідно потужність станцій. Спостереження гідро-метеорологів за появленням льоду показали що у високогірних районах максимальна товщина льоду в південних районах країни, де переважно знаходяться гидро-енерго-ресурси малих річок, досягає 100...120 мм. Появлення льоду, як правило починається в листопаді—грудні і закінчується в лютому — квітні.

В гірських районах, де річки переважно протікають в кам'янистому руслі з великими швидкостями, є сприятливі умови для розвитку шуги. Вона утворюється з донного і берегового льоду, який намерзає в холодний нічний час доби а з настанням дня підтає, відривається потоками води і рухається по руслу. Шуга забиває водоприймальні пристрої, водоводи, гідроагрегати і приводить до зниження працездатності невеликих ГЕС в зимовий період року.

Один з важливих чинників, що утрудняють споруду і експлуатацію невеликих ГЕС, — можливість різкого зростання термінових витрат води, тобто утворення селевих потоків. Витрата води в селевих потоках зростає в десятки разів і може поруйнувати водозабірні пристрої ГЕС. Це повинне бути враховано в конструкціях малих гідроелектростанцій.

Гідроенергоресурси є в значній кількості в гірських сільськогосподарських районах і можуть бути цілком освоєні. Проте при створенні ГЕС слід враховувати специфічні особливості малих річок і умови їх експлуатації.

Для багатьох сільськогосподарських об'єктів, розташованих в південних районах країни, характерний високий рівень сонячної радіації. Річна її величина залежно від місця розміщення об'єкту складає від 1200 до 2100 кВт-ч/м2. Інтенсивність сонячної радіації, залежить як від ясності погоди, так і географічної широти місцевості, часу доби і року.

Надходження сонячної радіації в окремі сезони украй нерівномірно. Воно особливо велике в літній період року. В зимові місяці рівень сонячної радіації значно знижується (приблизно в 2,5 рази). В той же час потреба в енергії сільськогосподарських об'єктів особливо велика в зимові місяці.

Одна із специфічних особливостей надходження сонячної радіації — її крайня добова нерівномірність. Вдень її потужність досягає 800 Вт·ч/(м2·ч), тоді як вночі вона рівна нулю. Тому для енергозабезпечення об'єктів в необхідне для них час сонячні енергетичні установки повинні мати або акумулюючу здатність, або інші резервні джерела енергії.

Інша особливість надходження сонячної, радіації—наявність похмурих днів в основному в зимовий період року, коли якнайбільше потрібен сонячної энергии. Це істотно знижує ефективність сонячних енергоустановок і вимагає додаткового вживання спеціальних довідників теплоти, заснованих на використовуванні викопних видів палива.

Враховуючи особливості надходження сонячної радіації і її низьку густину, можна зробити висновок, що конструкції енергоустановок сонячної енергії повинні мати значні майданчики володіти акумулюючою здатністю і вимагати порівняно невисоких питомих капіталовкладень. Тільки в цьому випадку сонячні енергоустановки можуть бути ефективними. В практиці приклади таких установок є.

Останнім часом об'єктом пильного вивчення стала біомаса. Під цим терміном розуміється все те, що виникає завдяки діяльності біосфери, — різноманітні продукти рослинного, мікробіологічного або тваринного походження. За допомогою спеціально створених ученими технологічних процесів стала можливою успішна переробка біомаси і одночасне отримання важливих видів рідкого палива — етилового, бутилового спирту і органічних кислот, а також газоподібного палива - водню і метану.

Як продукт фотосинтезу біомаса є своєрідним акумулятором сонячної енергії, що нагромаджується в рослинах і далі у всьому

Живому світі. Особливість її - в постійній освіті. Щорічно в біомасі запасається в 10 разів більше енергії, ніж споживається в світі.

З біоенергоресурсів особливий інтерес представля­ет виробництво метану.

Метанове бродіння - розпад під дією спе­цифічних мікроорганізмів у відсутність кислоро­ду - забезпечує отримання метану і вуглекислого газу. Процес протікає в закритих резервуарах (метантенках) об'ємом від сотень до декількох тисяч ку­бометрів при різних температурах. Максимальна потужність резервуару об'ємом 1 тис. м3 рівна 3,5...5 млн. м3 Метану, або 5..,7 тис. т умовного палива в рік.

Багатообіцяючою сировиною для отримання Метану є відходи тваринництва.

В нашій країні щорічно утворюється до 1 млрд. м3 відходів тваринництва (головним чином гною) із змістом близько 250 млн. т органічного добрива. Оскільки їх повна переробка поки не налагоджена, то за підрахунками фахівців, ми втрачаємо не тільки біологічно цінні продукти, але і щорічно 50...60 млрд. м3 метану.

Окрім газу, сільське господарство з 250 млн. т від­ходів тваринництва може отримати і направити на поля 5 млн. т азоту, 2,5 млн. т окислу фосфору, 10 млн. т окису калія. Це означає, що капітальні вкладення в будівництво метангенеруючих заводів окупляться у вельми короткий термін - протягом двох років.

Проте загальний об'єм сучасних наукових досліджень недостатній. Те ж відноситься до конструкторських і технологічних розробок.

Іншим крупним джерелом сировини для отримання '. газоподібного і рідкого (наприклад, етилового спир­ту) палива можуть стати відходи зерновиробництва - солома, значна частина якої до справжнього часу не використовується. Є вірогідність отримання з 100 млн. т соломи 10 млн. т рідкого палива (етанолу) і до 10...15 млрд. м3 метану. Одночасно землеробству буде повернено значна кількість азоту, окислів фосфору і калію.

Цінною сировиною для отримання рідкого і газоподібного палива стають, судячи з останніх винаходів учених, відходи бавовництва. Це буде мати велике значення для наших Середньоазіатських республік. Там щорічно утворюється до 8...10 млн. т сухих відходів бавовництва, з яких можна отримати 500...800 т етилові спирти і до 1 млрд. м3 Метану.

Можна також використовувати відходи м'ясо-молочної і харчової промисловості.

Дослідженнями встановлено, що при переробці рідких відходів методом метанового бродіння мож­на отримати високий економічний ефект. В зоні сільськогосподарського виробництва є значні запаси енергії вітру. Облік ка­дастра вітрової енергії показує, що вони становлять близько 2400 млрд. кВт·ч, що набагато перевищує загальну потребу сільського господарства в енергії.

Розподіл вітрової енергії в зоні сельхозугодий украй нерівномірний. Наприклад, в зоні Казах­стану є райони, де переважають сильні віт­ри (швидкість від 5 до 20 м/с). Причому число легковажних днів в році досягає 140. Встановлено що гірські райони захищені від вітрів. При цьому штильові пе­ріоди іноді тривають по декілька місяців.

По інтенсивності вітру територія Радянського Союзу була розділена на три зони:

Перша - райони сильних вітрів з середньорічною швидкістю 6 м/с і більш. Це - Прикаспійські райо­ни, острів Сахалін і ряд областей, прилеглих до Північного Льодовитого океану;

Друга - райони середньої інтенсивності вітру (з середньорічною швидкістю від 3,5 до 6 м/с). В цю зону входять райони європейської частини СРСР, Закавказзя і рівнинна територія Казахської РСР;

Третя - райони слабої інтенсивності вітру (з середньорічною швидкістю до 3,5 м/с). Це - гірські райони Середньої Азії, Казахстану і Сибіру.

При використовуванні енергії вітру слідує враховувати:

Низьку густину повітряного потоку, що визиває необхідність виготовляти вітрові колеса зна­чних діаметрів для порівняно невеликих потужностей енергетичних установок; нерівномірність швидкості вітру, через що застосовують спеціальні регулюючі пристрої; наявність штильових періодів, вимагаючих застосування резервних джерел енергозабезпечення; зміни напряму вітру.

З урахуванням цих особливостей були створені ефективні, конструкції вітроенергетичних агрегатів для першої і другої зон інтенсивності вітру.

За наявності місцевих енергоресурсів можна в значній степені замінити і навіть виключити застосування централізованих фундацій викопного палива. Природно, що така заміна повинна бути в кожному випадку економічно обґрунтована.

• < Назад
• Вперёд >