Солнечная энергетика

Вместе с тем предлагается не отказываться и от применения так  называемых пассивных систем солнечного отопления. Под этими системами  подразумеваются системы, в которых  поглощение и аккумулирование тепла  осуществляется самими строительными  элементами зданий. К таким элементам, безусловно, относятся наружные ограждения, расположенные на южной стороне. При этом в регионах с продолжительной  и холодной зимой рекомендуется  применять тройное остекление окон, а также стеклопакеты, заполненные  тяжелым газом, или вакуумированные стеклопакеты. В таком остеклении существенно увеличивается коэффициент термического сопротивления и, следовательно, снижаются потери тепла, а лучистый тепловой поток беспрепятственно проникает через окна в отапливаемое помещение. Кроме того, рекомендуется использовать стены на южной стороне как пассивные солнечные абсорберы с размещением в них средств для поглощения солнечного облучения («стены Тромба»). Расчеты автора работы, выполненные на основе натурных исследований в Алтайском крае, показали, что с помощью таких «пассивных» систем использования солнечной энергии можно на 17% сократить затраты тепла на отопление.

Солнечные абсорберы рационально  сочетать с тепловыми насосами, как  это описано выше. Как показывают расчеты специалистов, системы с  применением тепловых насосов связаны  с существенным увеличением капитальных  затрат при их внедрении. Однако уже  через несколько лет эксплуатации суммарные расходы уменьшаются  в 3-5 раз. При этом наиболее эффективно тепловые насосы использовать в низкотемпературных системах отопления, каковыми являются панельные системы с замоноличенными в полы и стены нагревательными змеевиками. В таких системах температура подающей воды находится на уровне 50 ^ОС. В качестве среды для охлаждения хладагента теплового насоса используют воздух, воду или грунт. Как показывают экономические расчеты, наиболее оправданным решением следует считать тепловые насосы с использованием грунта. Связано это с тем, что на определенной глубине температура грунта остается в течение всего года практически постоянной. Поэтому зимой грунт является средой для охлаждения хладагента, а летом он служит для его нагревания, поскольку панельная система используется для охлаждения помещения.

В европейских странах  находят применение и системы, в  которых солнечная энергия используется как для отопления зимой, так  и для охлаждения помещений в  летний период. Так, например, специалистами  Германии осуществлена такая система  для охлаждения воздуха в музее  на юге Франции. Получаемый от тепловых солнечных абсорберов теплоноситель  температурой 55^ОС используется в абсорбционной холодильной установке мощностью 10 кВт. При установке 28 солнечных абсорберов суммарной площадью 50 м² с помощью бромисто-литиевой холодильной машины удается охладить помещение площадью 830 м² и объемом 2500 м³. В холодильную систему входит также аккумулятор холодной воды вместимостью 1500 л. В качестве дополнительного источника холода используется также вода из артезианской скважины с постоянной температурой 14 ^ОС. Эта вода к тому же используется в замкнутом цикле в соседней фабрике для технологического процесса. Конечная температура воды после этого процесса находится в пределах от 35 до 45 ^ОС. Поэтому в качестве нагревательной поверхности зимой применен, естественно, змеевик из полиэтиленовых труб, замоноличенный в полу. Удельный тепловой поток в режиме отопления составляет 50 Вт/м², а максимальная тепловая нагрузка может достигать 30 кВт. Летом по этому змеевику циркулирует охлажденная в абсорбционной холодильной установке вода. Если работа этой установки не в состоянии обеспечить требуемые параметры воздуха, то параллельно к ней подключается пластинчатый теплообменник, по которому циркулирует вода из артезианской скважины. Требуемая удельная нагрузка на общую систему охлаждения составляет около 12 кВт/м². При наружной температуре 32 ^ОС в помещении удается поддерживать внутреннюю температуру на уровне 27 ^ОС, а при меньшей тепловой нагрузке в помещении устанавливается температура 23 ^ОС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.Мониторинг ресурсов местных видов топлива в Республике Беларусь

  Советом Министров  Республики Беларусь принято  постановление, от декабря 2009 г. № 1593 «06 установлений заданий  по доле местных топливно-энергетических  ресурсов в балансе котельно-печного  топлива и придании утратившим  силу постановления Совета Министров  Республики Беларусь 30 декабря 2004 г. № 1680», в ходе реализации  которого будут определены основные организационные и технические мероприятия, позволяющие обеднить прирост объема производства энергии за счет собственных энергетических ресурсов.

В рамках договора с Департаментом  о энергоэффективности Госстандарта в 009 г. РУП «Белинвестэнергосбережение» проведена работа по теме «Мониторинг ресурсов местных видов топлива Республике Беларусь» (для Гомельской, Могилевской и Брестской областей). Основной целью мониторинга является информационное обеспечение на основе ГИС-технологий при формировании проектных решений и их реализации по выполнению доведенных заданий по увеличению использования местных видов топлива на объектах Гомельской, Могилевской, Брестской областей (в разрезе районов).

Специалистами предприятия  были проведены сбор, анализ и обработка  следующих данных по потребителям и  источникам местных видов топлива:

• о составе оборудования, годовом потреблении и видах топлива на теплоисточниках;
• о потенциале производства дров и отходах лесозаготовок в разрезе лесничеств;
• потенциале производства торфобрикетов в разрезе отдельно взятого торфопредприятия;
• объемах отходов сельскохозяйственного производства (отходов растениеводства и животноводства), возможных для использования на топливные нужды в целях экономии других энергоресурсов (в разрезе районов).

         Одним из важных и трудоемких  этапов работы явилась регистрация  векторных картографических материалов (котельных и мини-ТЭЦ, предприятий,  дающих отходы деревообработки,  кварталов и границ лесничеств, торфопредприятий) на топографическую основу (карту лесного массива, населенных пунктов, дорог Республики Беларусь).

На основании информации об уровнях загрязнения древесины  цезием-137 на территории лесного фонда  Брестского, Гомельского и Могилевского ГПЛХО, предоставленной государственным  учреждением радиационного контроля и радиационной безопасности «Беллесрад», были составлены карты с визуализацией этого важного экологического параметра (районирование территории лесного фонда вышеуказанных областей по следующим значениям уровней содержания цезия-137 в топливной древесине: до 150 Бк/кг, 151 — 300 Бк/кг, 301 — 740 Бк/кг и более 740 Бк/кг). Эти карты могут использоваться, например, при выборе района для строительства котельной на дровах и отходах лесозаготовок, не соответствующих нормам радиоактивности (при наличии технологии утилизации радиоактивных зольных отходов).

Выполнены расчеты и проанализированы полученные результаты по вышеперечисленным  областям: оценка потенциала местных  видов топлива в региональном и районном разрезе, оценка сокращения выбросов парниковых газов, оценка транспортных затрат, разработка рекомендаций по переводу котельных на местные виды топлива. С целью проведения комплексного анализа целесообразности перехода котельных на местные виды топлива были созданы электронные карты и сформированы базы данных по объектам Гомельской, Могилевской и Брестской областей (учет дальности источников местных видов топлива, анализ затрат на транспортировку топливной щепы, учет оценки сокращения выбросов парниковых газов в рамках обязательств по Киотскому протоколу, учет фактора радиоактивного загрязнения древесины).

В дальнейшем планируется  проведение мониторинга ресурсов местных  видов топлива и в остальных  трех областях: Минской, Витебской и  Гродненской.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.Ветроустановки: особенности и перспективы

 

Ветроэнергетика стремительно набирает обороты, особенно в таких  странах, как CUL Германия, Испания, Китай и Индия.  Ежегодно там устанавливаются сотни и тысячи ветроустановок (ВЭУ). Наиболее популярны ВЭУ мощностью от 1,5 до 3 МВт (например, в Германии в 2008 г. 87% установленных ВЭУ находятся в указанном диапазоне).

В данной статье рассматриваются  технические особенности двух распространенных ВЭУ немецких производителей Епегсоп и Nordex. Эти компании играют заметную роль во внедрении ветроустановок не только в Германии, но и во всем мире (рисунок 1). Технические характеристики ветроустановок приведены в таблице.

 

Таблица  - Технические  характеристики ветроустановок

параметр	ENERCON Е-70	NORDEX N90/250
Номинальная мощность, кВт	2000	2000
Диаметр ротора (ветроколеса), м	71	90
Возможная высота башни, м	64,85,98,113	80,100
Минимальная скорость ветра  для запуска, м/с	2,5	3
Номинальная скорость ветра, м/с	13,5	14
Максимальная скорость ветра  до останова, м/с	28-34	25
Тип ротора	Трехлопастной, с горизонтальной осью	Трехлопастной, с горизонтальной осью
Площадь ветроколеса, м2	3959	6362
Частота вращения ротора, об/мин	6-21,5	9,6-14,85
Тип генератора	Синхронный, кольцевой	Асинхронный
Передача	Безредукторная, с переменной частотой вращения	С планетарным редуктором

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На рисунке 2 показаны упрощенные схемы работы ветроустановок, предназначенных для наземного использования. Как можно заметить на схемах и в таблице, в ВЭУ компании Епегсоп использована безредукторная схема подключения синхронного генератора, в то время как в установке Nordex (как и у большинства ВЭУ мегаваттного класса) применен асинхронный генератор, подключаемый через редуктор.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Редуктор ВЭУ N90/2500 является двухступенчатым и имеет массу 18,5 т. Втулка ротора ВЭУ Е-70 соединена напрямую с кольцевым синхронным генератором. Благодаря этому, согласно данным компании Епегсоп, генератор ВЭУ Е-70 за 20 лет совершает столько же оборотов, сколько генератор с редукторным подключением делает за один квартал.

Роторы рассматриваемых ВЭУ трехлопастные, с горизонтальной осью вращения. У обеих установок лопасти ветроколеса изготовлены по типу сэндвича и снаружи покрыты слоем эпоксидной смолы. Внутренняя часть лопастей установки Е-70 изготавливается из древесины, а у N90/2500 — из пластмассы. Форма лопастей оптимизирована с целью снижения шума при работе ВЭУ.

Башни обеих ВЭУ представляют собой стальные трубы диаметром  около 4 м, которые могут иметь  разную высоту (четыре варианта у Е-70 и два варианта у N90/2500). Башня состоит из нескольких сегментов, монтируемых при помощи болтовых соединений. Для защиты от коррозии поверхности башни закрыты эпоксидной смолой. Установка башен осуществляется при помощи специализированных автокранов.

Фундамент ВЭУ Епегсоп Е-70 имеет форму круга. Он изготавливается из прутьев металлической арматуры, конструкция заливается бетоном. В случае необходимости (например, при мягком грунте) устанавливают специальные сваи для устойчивости платформы фундамента. Технология изготовления фундамента для ВЭУ Могdех N90/2500 схожая, отличие заключается в том, что фундамент этой становки может иметь различную форму зависимости от конкретных условий.

Управление работой ветроустановок осуществляется при помощи современной микроэлектронной техники. В зависимости от направления ветра, которое постоянно контролируется установленным на гондоле сенсором, специальные электромоторы осуществляют поворот гондолы. Головной процессор системы управления постоянно анализирует данные, получаемые от датчиков всех функциональных систем ВЭУ.

В случае возникновения штормового ветра осуществляется останов ротора при помощи тормозной системы  и разворот ветроколеса на 90°. Следует  отметить, что установка Е-70 может  работать при большей максимальной скорости ветра (до 34 м/с), нежели ВЭУ N90/2500 (25 м/с). Кроме того, в штормовой ситуации Е-70 позволяет плавно (а не мгновенно, как N90/2500) снижать вырабатываемую мощность до нуля.

Подключение ветроустановок к электрической сети осуществляется с обязательным выполнением всех требований транспортных компаний по качеству электроэнергии, компенсации реактивной мощности и др. Обе ВЭУ могут присоединяться к сети частотой 50 Гц или 60 Гц.

ВЭУ Nordex N90/2500 подключается к сети среднего напряжения через трансформатор, первичное напряжение которого равно 660 В. Трансформатор устанавливается в наземной отдельно стоящей трансформаторной подстанции, но есть вариант исполнения, при котором он расположен в самой гондоле. ВЭУ Еnегсоn Е-70 подключается к сети через трансформатор с первичным напряжением 400 В.

В случае, если несколько ВЭУ входят в один ветропарк, между ними строится также внутренняя сеть, а присоединение к электрической сети осуществляется через центральную подстанцию.

Собственное электропотребление ВЭУ (системы управления, обогрев, вентиляция, гидравлические системы, вспомогательные  устройства) не превышает 17 кВт.

Процесс доставки компонентов  ВЭУ к месту ее функционирования является сложным и трудоемким, так  как габариты и масса отдельных  частей установки очень велики. К примеру, масса ротора ВЭУ N90/2500 равна 55 т (вместе с лопастями), масса генератора 12 т, масса башни, в зависимости от исполнения, варьируется в диапазоне от 180 до 320 т. Длина каждой лопасти ротора равна почти 44 м, а длина отдельных секций башни превышает 22 м, поэтому их транспортировка осуществляется специальным длинномерным автотранспортом и, в некоторых случаях, в сопровождении дорожной полиции.

На рисунке 3 показана зависимость  годовой выработки электроэнергии ВЭУ Nordex N90/2500 от среднегодовой скорости ветра. Выработка может достигать почти 10 млн. кВт-ч.

Следует также отметить, что ВЭУ N90/2500, в отличие от Е-70, имеет модификацию для так называемого офшорного (прибрежного) применения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованных источников

1. Ледницкий А.В. Производство топливной щепы из древесно-кустарниковой возобновляемой растительности зоны отчуждения линий электропередач/ Энергоэффективность – 2009 - №7. – С. 18-21.
2. Бернер Г.Я., Раяк М.Б., Кинкер М. Солнечная энергетика за рубежом/ Энергоэффективность – 2009 - №6. – С. 22-24.
3. Шумилов П.А. Мониторинг ресурсов местных видов топлива в Республике Беларусь/ Энергоэффективность – 2009 - №12. – С. 9.
4. Ветроустановки: особенности и перспективы/– 2009 - №8. – С. 22-23