Дипломная работа на тему: Анализ возобновляемых источников энергии

Введение

Во все времена для обеспечения своей жизнедеятельности, удовлетворения различных потребностей человек создавал, совершенствовал и развивал различные виды производства. Изобретение топливных двигателей, а затем и электрических машин, явилось в свое время значительным событием в развитии энергетики. Оно определило и современное состояние электроэнергетики, в основе которой лежат тепловые электростанции, работающие на различном ископаемом топливе.

Но в последнее время, когда казалось, что перспективы традиционной энергетики на ископаемом топливе достаточно устойчивы, в нарастающем темпе стали проявляться ее негативные стороны - загрязнение окружающей среды в сочетании с быстрым уменьшением легкодоступных запасов угля, нефти, газа. Так, по данным ЮНЕСКО /18/, при сохранении существующих тенденций потребления мировых запасов ископаемого топлива хватит на 40 - 100 лет.

Естественно, что человечество попыталось среагировать на появляющиеся проблемы и было выдвинуто ряд решений по их преодолению. В частности, были найдены возможности использования термоядерных реакций, которые могут обеспечить человечество энергией на многие тысячелетия. Однако, экологические проблемы при этом не снимаются, а наоборот, еще более обостряются из-за необходимости хранения радиоактивных отходов и возможности аварий атомных электростанций. Таким образом, можно полагать, что освоение атомной энергии не устраняет проблем энергообеспечения.

В настоящее время во многих странах Мира (в том числе развитых и обладающих атомной энергией) все большее внимание уделяется возобновляемым источникам энергии (ВИЭ), при этом исследуются возможности использования энергии Солнца, ветра, рек, приливов биотоплива и др. ВИЭ находятся в природе в естественном состоянии, поэтому не создают экологических проблем, и в силу своей возобновляемости являются неисчерпаемыми. Однако, применение ВИЭ для энергоснабжения различных объектов в настоящее время тоже в некоторой степени является проблематичным.

Так, для некоторых ВИЭ характерно непостоянство мощности во времени. Причем график изменения мощности ВИЭ может не совпадать с графиком потребности в энергии (проблема несовпадения). Кроме того, в настоящее время капитальные затраты на сооружение энергоустановок на основе ВИЭ превышают капитальные затраты на энергоустановки на ископаемом топливе (проблема стоимости). Существуют и еще менее значительные проблемы, связанные в основном с конструкцией энергоустановок на ВИЭ.

Однако, все эти проблемы не являются принципиально неустранимыми, а порождены, на наш взгляд, недостаточной разработкой вопросов использования ВИЭ. Разнообразие ВИЭ, современные достижения науки и техники в области электротехники (включая аккумулирование и повышение к.п.д. электроприемников), а также непрерывный рост стоимости традиционной энергии на фоне снижения стоимости энергоустановок на ВИЭ /18,20,39/ дают основания надеяться на успешное преодоление основных проблем их использования.

Учитывая высокую рассредоточенность и близость ВИЭ к потребителям, а также необходимость аккумулирования энергии, особенно привлекательным становится энергообеспечение на их основе небольших объектов.

Исходя из изложенного, целью настоящей работы является разработка эффективной системы энергоснабжения на основе ВИЭ типичной фермерской усадьбы.

Оглавление

- Введение 6

- Анализ возобновляемых источников энергии

- Солнечное излучение

- Энергия ветра

- Выбор варианта энергоснабжения

- Графики потребления электроэнергии

- Выбор основного и вспомогательного источника энергии

- Определение мощности энергетических установок

- Обоснование конструкции ветроэнергетической установки

- Выбор типа ветроэнергетической установки

- Обоснование и расчет ветроколеса

- Конструкция солнечной энергоустановки

- Разработка электрической схемы электроснабжения

- Выбор электрических машин

- Разработка принципиальной схемы электроснабжения

- Выбор аппаратуры управления и защиты

- Техника безопасности при монтаже и эксплуатации энергоустановок на виэ

- Опасности, связанные с монтажом и эксплуатацией энергоустановок на ВИЭ

- Монтаж энергоустановок

- Эксплуатация энергоустановок

- Экономическая оценка результатов работы

- Заключение 61

- Литература 63

Заключение

Дальнейшее развитие традиционной электроэнергетики столкнулось с рядом проблем, основными из которых являются:

- экологическая угроза человечеству;

- быстрое истощение запасов ископаемого топлива;

- значительный рост цен на электроэнергию (для России).

В этой связи, перспективным направлением в электроэнергетике может быть применение возобновляемых источников энергии (ВИЭ), что подтверждается мировой практикой.

В настоящей работе предложено техническое решение использования ВИЭ для электроснабжения сельской усадьбы. В процессе разработки получены следующие научно-практические результаты:

- обоснована и улучшена конструкция ветроэнергетической и солнечной установок;

- разработана электрическая схема управления электроснабжением на основе ВИЭ;

- решены некоторые экономические задачи и задачи безопасности жизнедеятельности.

По результатам работы можно сделать следующие выводы.

1. В Ростовской области наиболее перспективны из известных ВИЭ ветер и солнце.

2.Для надежного автономного электроснабжения сельской усадьбы с эквивалентной нагрузкой Р= 2,1 кВт наиболее целесообразно с экономической точки зрения комплексное использование ветроустановки, солнечной установки и аккумуляторного резерва в сочетании 3,0 кВт, 0,72кВт и 3150 Ачасов соответственно

3.Подтверждена эффективность использования для ветрогенераторов трехлопастного ветроколеса.

4. Максимальная эффективность фиксированного солнечного коллектора в районе г. Зернограда достигается при азимутальном угле и угле наклона к горизонту 42 градуса.

5. Для системы автономного электроснабжения сельской усадьбы на основе ВИЭ предлагается использовать синхронный генератор СГВ-6/500У1 и машину постоянного тока 2ПБВ112SУ1

7. Стоимость электроэнергии вырабатываемой ВИЭ, составляет для потребителя 0,80 руб/кВтч.

Список литературы

1. Аккумуляторные батареи. Эксплуатация, техническое обслуживание и ремонт. / НИИАТ, - М., Транспорт, 1970

2. Андрианов В. Н. Электрические машины и аппараты. - М., Колос, 1971.

3. Атлас Ростовской области. /РГУ, Гл. упр. геодезии и картографии. - М.,1973.

4. Асинхронные двигатели серии 4А. Справочник/ А7Э7 Кравчик и др. - М., Энергоиздат, 1988.

5. Гмурман В. Е. Теория вероятностей и математическая статистика. - М., Высшая школа, 1977.

6. ГОСТ 12.1.013 - 78. ССБТ. Строительство. Электробезопасность. Общие требования.

7. ГОСТ 12.1.018 - 86. ССБТ Статическое электричество. Искробезопасность. Общие требования.

8. ГОСТ 12.1.019 - 79. ССБТ Электробезопасность. Общие требования.

9. ГОСТ 12.1.010 - 76. ССБТ Взрывобезопасность. Общие требования. (СТ СЭВ 3617 - 81)

10. ГОСТ 12.1.007 - 76 ССБТ. Вредные вещества. Классификация. Общие требования безопасности.

11. ГОСТ 12.1.030 - 81. ССБТ Электрообезопасность. Защитное заземление, зануление.

12. ГОСТ 12.2. 007.1 - 75. ССБТ. Машины электрические вращающиеся. Требования безопасности.

13. ГОСТ 12.2. 007.7 - 75. ССБТ. Устройства управления комплектные на напряжение до 1000 В. Требования безопасности.

14. ГОСТ 12.2. 006 - 83. ССБТ. Аппаратура радиоэлектронная бытовая. Общие требования безопасности.

15. ГОСТ 12.2.007.11 - 83. ССБТ. Преобразователи энергии - статические силовые. Требования безопасности.

16. ГОСТ 12.2. 007.12 - 75. ССБТ. Источники тока химические. Требования безопасности.

17. ГОСТ 12.2. 007 - 75.ССБТ. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности.

18. Дж. Твайделл, А. Уэйр. Возобновляемые источники энергии (Пер. с англ.). - М., Энергоатомиздат, 1990.

19. Драгилев В. А., Рязанцев Н. И. Строительство распределительных электросетей. Справочник электролинейщика. - Тула, Приокское книжное издательство, 1970.

20. Пилюгина В.В., Гурьянов В.А. Применение солнечной и ветровой энергии в сельском хозяйстве.Обзорная инф.-М.: ВАСХНИЛ, 1981.

21. Каганов И. Л. Курсовое и дипломное проектирование. - М., Колос, 1980.

22. Кажинский Б., Перли С. Ветроэлектростанции. - М., ДОСААФ, 1966.

23. Кораблев А. Д. Экономия энергоресурсов в сельском хозяйстве. - М., Агропромиздат, 1988.

24. Костенко М. П. Питровский Л. М. Электрические машины. Ч.1. Машины постоянного тока. Трансформаторы. - Л., Энергия, 1973.

25. Костенко М. П. Пиотровский Л. М. Электрические машины. Ч.2. Машины переменного тока. - Л., Энергия, 1973.

26. Козюменко В. Ф., Дорощук О. Н. Методические указания по экономическому обоснованию спец. конструкций, разрабатываемых в дипломных проектах, выполняемых на факультете электрификации. - Зерноград, АЧИМСХ, 1993.

27. Использование солнечной энергии для теплоснабжения зданий. / Э. В. Сарнацкий и др. - Киев, Будевильник, 1985.

28. Машины электрические. Справочник. Т.2, Ч.1. - М., ВНИИ -стандартэлектро, 1991.

29. Машины электрические. Справочник. Т.2, Ч.2. - М., ВНИИ - стандартэлектро, 1991.

30. Низковольтные электрические аппараты. Справочник. Ч.1. Пускатели, контакторы. - М., ВНИИстандартэлектро, 1991.

31. Низковольтные электрические аппараты. Справочник. Ч.2. Электрические реле. - М., ВНИИстандартэлектро, 1991.

32. Пискунов Н. С. Дифференциальное и интегральное исчисление. Т.1. - М., Наука, 1985.

33. Правила устройства электроустановок (ПУЭ )./ Минэнерго СССР. - М., Энергоатомиздат, 1985.

34. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей (ПТЭ и ПТБ ). - М., Энергоатомиздат, 1986.

35. ПРОНТО. Еженедельный информационный бюллетень товаров и услуг. - Ростов Н/Д, QWERTY, 1997.

36. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства. - М., Сельэнергопроект, 1981.

37. Справочник по климату СССР. Вып. 13. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. - Л., Метеорология, 1976.

38. Справочник по климату СССР. Вып. 96. ( Северный Кавказ, Нижнее Поволжье). Ветер. - Л., Метеорология, 1976.

39. Стребков Д. С. и др. Фотоэлектрическая энергетика сельского хозяйства. Техника в с. х., N1, 1988.

40. Таранов М. А. Методические указания к выполнению курсовой работы " Обоснование рациональной электротехнической службы в хозяйстве". - Зерноград, АЧИМСХ, 1990.

41. Таранов М.А., Воронин С.М., Воронин А.С. Правила приведения случайных величин. В сб: Адаптивные технологии и технические средства в полеводстве и животноводстве. - Зерноград: ВНИПТИМЭСХ, 2000. С. 287-289.

42. Тлеулов А. Х. Методы оценки характеристик ветроэнергетических и гелиоустановок сельскохозяйственных объектов. Автор д. т. н., Челябинск, 1996.

43. Фатеев Е. М. Ветродвигатели и ветроустановки. - М., Сельхозгиз, 1957.

44. Фомичев В. Т., Шиян И. Р. Определение угла наклона гелионагревателей. Техника в с. х., N1, 1988.

45. .Д. Дэвинс. Энергия.-М.: Энергоатомиздат. 1985.

46. Шичков Л. П., Коломиец А. П. Электрооборудование и средства автоматизации сельскохозяйственной техники. - М., Колос, 1995.

47. Юндин М. А., Королев А. М. Методические указания для выполнения курсовых и дипломных проектов по электроснабжению сельского хозяйства. - Зерноград, 1991.