Секция 1 энергетика: эффективность, надежность, безопасность



Скачать 69.17 Kb.
Pdf просмотр
Дата11.04.2017
Размер69.17 Kb.
Просмотров475
Скачиваний0

Секция 1
ЭНЕРГЕТИКА: ЭФФЕКТИВНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ
67
Помимо Батагайской ФЭС в Якутии на сегодняшний день эксплуатируются еще 11 небольших гибридных (солнечно-дизельных) электростанций установленной мощностью от 10 до
60 кВт. При этом, эти станции экономят около 100 тонн дорогостоящего дизельного топлива. [1]
Помимо Якутии гибридный комплекс установленной мощностью 100 кВт построен в республике Алтай с. Яйлю.
Выводы: Сегодня вклад ВИЭ в энергетический баланс России, несмотря на их огромный потенциал, незначителен. Основным препятствием развития этого направления является отсутствие механизмов стимулирования возобновляемой энергетики, недостаток финансирования и комплексного подхода к решению этой проблемы.
Несмотря на то, что электроэнергия и тепло, получаемые от различных ВИЭ, сегодня, как правило, дороже, чем от традиционных (топливных) источников, существует значительный рынок, где использование ВИЭ конкурентоспособно. Это, прежде всего, относится к регионам, где источником энергии является дорогое привозное топливо, рекреационным зонам, где на первый план выступает экологическая чистота ВИЭ.
Список литературы:
1. Губский С.И. «Опыт внедрения возобновляемых источников энергии в республике Саха
(Якутия)». Доклад на международной конференции «Развитие возобновляемой энергетики на дальнем востоке», Якутск 25-27 июня, 2015г.
2. Попель О.С. «Проблемы и перспективы развития возобновляемой энергетики». Доклад на международном форуме REENFOR-2014, Москва 10-11 ноября, 2014г.
3. Постановление Правительства Российской Федерации от 28 мая 2013 года. №449.
4. Шуткин О. «Опыт участия в конкурсных отборах проектов возобновляемой энергетики».
Доклад на международном форуме REENFOR-2014, Москва 10-11 ноября, 2014г.
5. European Photovoltaic Industry Association [Электронный ресурс] – EPIA. – Режим доступа: http://www.epia.org, свободный. – Загл. с экрана.
6. http://www.vesti.ru/doc.html?id=2633389#
Область применения солнечной энергетики
Жакиш М.Д., Даненова Г.Т.
Карагандинский Государственный технический университет, Казахстан, г. Караганда.
madina_zhakish@mail.ru
В настоящее время наиболее актуальной проблемой человечества можно считать вопрос энергетического будущего страны и мира в целом. В средствах массовой информации часто затрагивают эту тему, в различных публикациях постоянно появляются статьи об энергетическом кризисе. Казалось бы, решение этой проблемы лежит на поверхности: больше электростанций - больше энергии. Однако, чтобы их стало больше, необходимо израсходовать больше топлива, которое мы берем из природных запасов нефти, газа, угля, которые отнюдь не бесконечны [2, 6].
Многочисленные исследования подтверждают тот факт, что при существующих темпах научно- технического прогресса к 2020 г. органическое топливо (нефть, газ, уголь и торф) не сможет в полном объеме удовлетворять потребности мировой энергетики. Поэтому традиционные системы электроснабжения, в том числе автономного, работающие на традиционном топливе, как бы они не развивались технически, но они обречены на бесперспективность в будущем [1, 2]. Сейчас ученые-инженеры всего мира занимаются поисками новых источников энергии, которые не только могли бы сохранить и заменить истощаемые природные ресурсы, но и улучшить экологическую картину нашей планеты.
Энергетика имеет многочисленные отрасли в зависимости от основного энергоносителя: ядерная, угольная, газовая, гидроэнергетика и альтернативная, основанная на использовании нетрадиционных возобновляемых источников энергии. К альтернативной энергетике можно отнести ветроэнергетику, солнечную, геотермальную, биомассовую, приливно-волновую и т. д.
Если сравнить все отрасли по экологическим, экономическим критериям и показателям безопасности, то можно прийти к выводу, что наиболее перспективной из них является солнечная энергетика[5].
Учеными подсчитано, что небольшого процента солнечной энергии достаточно для обеспечения транспортных, промышленных и бытовых нужд как в настоящее время, так и в будущем. На энергетическом балансе Земли и состоянии биосферы это не отразится, независимо от того, будет ли энергия использована или нет.

Секция 1
ЭНЕРГЕТИКА: ЭФФЕКТИВНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ
68
Однако нельзя упустить из виду один значительный недостаток. Солнечные излучения, падая на земную поверхность, не имеют определенного места концентрации, поэтому ее необходимо уловить и превратить в форму энергии, которую было бы возможно использовать для нужд человека. Кроме того, чтобы поддержать энергоснабжение в ночное время суток и пасмурные дни, нужно каким-то образом солнечную энергию запасти. В настоящее время эта проблема легко решаема – главное правильно использовать данный ресурс, чтобы свести ее стоимость к минимуму. Тем более, учитывая каждодневное совершенствование технологий и удорожание, а главное, исчерпаемость традиционных ресурсов, солнечная энергия все больше и больше будет находить новые области применения. Рассмотрим основные их них.
Солнцемобиль. Первый прототип транспортного средства на солнечных батареях появился в 1955 году в Чикаго благодаря Уильяму Коббу. Модель представляла собой конструкцию длиной немного больше фута и состояла из тринадцати селеновых фотоэлементов на крыше и маленького электромотора. Это была первая попытка в создании бесшумного и экологически чистого транспорта.
В конце 80-х годов XX века идея разрослась по всему миру. Идея бесспорно уникальная, но и довольно затратная. Для того чтобы солнцемобиль мог составить достойную конкуренцию автомобилю, необходимо использовать самые легкие и прочные конструкционные материалы, а также высокоэффективные системы электропривода, последние достижения в области электроники, гелио и электротехники, и аэродинамики. Однако даже максимальной мощности солнечных батарей и электромоторов величиной 1,5-2 кВт не хватает для соперничества, поскольку эффективность доступных по цене фотоэлектрических преобразователей пока только
10 -12 %, а не 40-50 %.
Мобильная фотоэлектрическая станция. Мобильная фотоэлектрическая станция представляет собой автономный источник энергии и может быть использована как в полевых условиях, так и для стационарного потребления. Хотя, конечно, основным предназначением станции служит зарядка аккумуляторов [11].
Принцип действия мобильной фотоэлектрической станции заключается в прямом преобразовании солнечного излучения в электроэнергию посредством солнечных элементов.
Станция состоит из 4-х модульных солнечных батарей, сборно-разборной конструкции и межмодульного кабеля.
Солнечные элементы, используемые в модулях, с лицевой стороны защищены светостойкой пленкой, а с тыльной стороны имеют жесткую подложку. Все это позволяет защитить их от механических повреждений и воздействий окружающей среды. Модули солнечных батарей удобны для хранения и транспортировки, так как они представляют собой удобную складную конструкцию. Если же говорить об электрических характеристиках, то помощью кабеля возможна коммутация параллельно всех модулей для зарядки аккумуляторов номинальным напряжением 12
В, а последовательно-параллельно для напряжения 24 В. Чтобы достичь напряжения в 48В, необходимо все модули соединить собственными токовыводами в последовательную цепь.
Портативная система солнечного электропитания. Данная система предназначена преимущественно для питания бытовой и специальной аппаратуры постоянного тока, имеющих мощность до 60 Вт, и основывается на солнечных фотоэлектрических модулях. В состав портативной системы входят: солнечная батарея, герметизированная аккумуляторная батарея с контроллером заряда-разряда и устройством сигнализации, сетевой адаптер и светильник с люминесцентной лампой.
Среди особенностей системы можно выделить следующие:
– аккумулирование энергии, поступающей от различных источников, в том числе термоэлектрических, солнечных батарей и сетевого зарядного устройства;
– простота эксплуатации и сборки, технологичность, осуществляемые благодаря использованию электрических разъемов;
– небольшой вес и неоспоримая компактность, что немало важно для мобильности системы.
Солнечная кухня. Солнечная кухня представляет собой бытовую гелиоустановку, предназначенную для приготовления пищи. Основным элементом является гелиоконцентратор, который фокусирует солнечные лучи на поверхности приемника излучения – посуды, в которой готовится пища.
Зачастую гелиоконцентраторы, используемые для солнечной кухни, имеют невысокую точность фокусирования солнечного излучения, однако ее вполне достаточно для удобства в бытовом применении. Вращение вслед за видимым движением Солнца осуществляется вручную, а
КПД установки достигает 55-60 %.

Секция 1
ЭНЕРГЕТИКА: ЭФФЕКТИВНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ
69
Если говорить о преимуществах использования солнечной кухни, то можно отметить ее компактность для использования в походных условиях, незаменимость при отсутствии газоснабжения и, безусловно, бюджетность данной установки.
Светильники на солнечных батареях. Сегодня уже мало кого удивишь использованием фотоэлектрических систем для ночного освещения улиц, автострад и других территорий. Эти системы имеют автономное электроснабжение на базе солнечного модуля, что позволяет сделать освещение мало затратным.
Принцип действия таких систем не только надежен, но и прост. В течение светового дня фотоэлектрический элемент заряжает аккумуляторы, превращая солнечную энергию в электрическую. В ночное время светильник автоматически загорается и продолжает гореть до наступления рассвета.
На зарядку аккумуляторов интенсивность солнечного излучения не влияет, он способен заряжаться даже в пасмурную погоду, не говоря уже о зимнем сезоне.
В состав фотоэлектрической системы входит:
– фотоэлектрический модуль, преобразующий солнечный свет в электроэнергию;
– аккумулятор, накапливающий энергию. Обычно используются герметичные и необслуживаемые аккумуляторы, срок службы которых не превышает 10 лет;
– контроллер, который оптимизирует уровень зарядки/разрядки аккумулятора, автоматически включает освещение в ночное время и выключает в световой период;
– инвертор, преобразующий постоянный ток в переменный;
– осветительный блок, включающий плафон и лампу.
Безусловно, все электронные приборы фотоэлектрической системы снабжены защитой от короткого замыкания, перегрева и перегрузки, что обеспечивает надежность и эффективность работы системы.
В заключении отметим, что потенциальные возможности солнечной энергетики чрезвычайно велики, и помимо большого числа положительных аспектов в пользу использования этого ресурса по сравнению с традиционной энергетики, как уже говорилось в начале, существует один главный недостаток. Несмотря на то, что для обеспечения всех энергетических потребностей мира необходимо и достаточно всего лишь 0,0125 % всего количества энергии Солнца, к сожалению, вряд ли когда-нибудь эти огромные потенциалы удастся реализовать в больших масштабах. Во-первых, это невозможно по причине низкой интенсивности солнечного излучения.
К примеру, чтобы коллекторы за год уловили энергию, необходимую для удовлетворения всех потребностей человека, их нужно разместить на территории площадью 130000 км2 [3, 5]. И во- вторых, хотя солнечная энергия и бесплатна, получение электричества из нее не всегда достаточно дешево. Поэтому специалисты непрерывно стремятся усовершенствовать солнечные элементы и сделать их эффективнее. Возможно ситуация изменится в лучшую сторону, если удастся использовать более дешевые материалы для изготовления коллекторов.
Решение этих проблем, возможно, найдется на Международной специализированной выставке «ЭКСПО-2017», ключевым вопросом которой будет сохранение энергии на нашей планете, которая пройдет в столице Казахстана – Астане. ЭКСПО-city станет одним из первых в мире объектов, где энергоснабжение будет обеспечиваться не только за счет традиционных, но и возобновляемых источников. Так, на участке ЭКСПО-городка реализуется система интеллектуального жизнеобеспечения Smart Grid, благодаря которой вырабатываемая энергия может передаваться в любом направлении. Кроме того, на центральной станции ЭКСПО-городка внедрят систему накопления энергии. В те дни, когда много ветра и солнца, энергия будет аккумулироваться в этой системе, а при необходимости использоваться. Технически все это обеспечится за счет установки солнечных батарей, ветрогенераторных установок, а также геотермальных систем. Таким образом, казахстанская столица будет представлять своего рода
«Город будущего» [12].
Список литературы:
1. Григораш О.В. Автономные источники электроэнергии: Состояние и перспективы / О. В.
Григораш, С. В. Божко, А. Ю. Попов и др. – Краснодар 2012.
2. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / Ахмедов Р.Б. М.:
Знание, 1988. 46 с.
3. Безруких П.П. Состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики // Электрика.
2008. № 9. С. 3-10.
4. Ионов В.С. Солнечная энергетика уже давно не экзотика // Энергосбережение. 2006. №6. С.
82-83.

Секция 1
ЭНЕРГЕТИКА: ЭФФЕКТИВНОСТЬ, НАДЕЖНОСТЬ, БЕЗОПАСНОСТЬ
70 5. Уделл С. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии / Уделл С. М.:
Знание, 1980. 88 с.
6. Шетов В.Х. Перспективы солнечного теплоснабжения // Энергосбережение. 2006. № 2. С. 98-
99.
7. Дедух Д.Г. Достоинства и недостатки энергетики на нетрадиционном сырье // Актуальные проблемы современной науки. 2004. № 6. С. 412-416.
8. Горбачева Л.А. Нам солнце строить и жить помогает // Энергия: экономика, техника, экология. 2010. № 1. С. 29-34.
9. Крашенинников А.А., Дю Е.Н., Сирока А.Я. Перспективы использования нетрадиционных источников энергии// Энергетика и топливные ресурсы Казахстана.1992 г. № 2, стр.48-52.
10. http://www.bibliotekar.ru/alterEnergy/26.htm
11. 11.http://www.avante.com.ua/rus/library/lib_perspektiv_soln_energetiki.htm
12. http://astanasolar.kz/ru/news/ekspo-2017-stanet-centrom-prityazheniya-novyh-tehnologiy
Провод без гололеда
Ибрагимов А.Ф.
Уфимский государственный авиационный технический университет, Россия, г. Уфа
E-mail: ibragimovalmir1994@yandex.ru

В настоящее время для передачи энергии на большие расстояния, благодаря относительно небольшой стоимости широко применяют воздушные линии электропередачи (ЛЭП). Одним из основных элементов ЛЭП являются провода. За последние пятнадцать лет гололёд на высоковольтных линиях стал возникать всё чаще и поэтому готовиться к ним нужно заранее, но традиционный способ плавления гололёда на проводах малоэффективен, неудобен, дорог и опасен.
Гололёд – явление образования отложений на проводах воздушной линии, вызывающее сбой в работе электрической сети и в электроснабжении потребителей электроэнергии. Высокая влажность, ветры, резкие перепады температуры воздуха способствуют образованию наледи на проводах воздушных линий. Толщина гололёда на них может достигать 60-70 мм, существенно утяжеляя провода. Простые расчеты показывают, что, например, провод марки АС-185/43 диаметром 19,6 мм километровой длины имеет массу 846 кг; при толщине гололёда 20 мм она увеличивается в 3,7 раза, при толщине 40 мм – в 9 раз, при толщине 60 мм – в 17 раз. При этом общая масса линии электропередачи из восьми проводов километровой длины возрастает соответственно до 25, 60 и 115 тонн, что приводит к обрыву проводов и поломке металлических опор. Наличие гололеда обуславливает дополнительные механические нагрузки на все элементы воздушных линий. В результате значительного увеличения массы проводов и воздействующих на них динамических и статических нагрузок происходят опасные и нежелательные явления, особенно при сильном ветре. К их числу относятся обрыв токопроводящих проводов и грозозащитных тросов под тяжестью снега и льда, недопустимо близкое сближение проводов и их сильное раскачивание (так называемая «пляска»), ухудшение защитных свойств изоляторов, разрушение опор. Подобные аварии приносят значительный экономический ущерб, на их устранение уходит несколько дней и затрачиваются огромные средства. В результате сетевые энергокомпании и потребители несут крупные убытки, а восстановление оборванных проводов – дорогостоящий и трудоемкий процесс. Среднее время ликвидации гололедных аварий превышает среднее время ликвидации аварий, вызванных другими причинами, в 10 и более раз. За последние пятнадцать лет гололёд на высоковольтных линиях стал возникать всё чаще. В результате провода рвутся, а опоры линий электропередач ломаются.
Отложение гололеда (изморози) на линиях электропередачи могут вызвать:
– разрегулировку проводов и грозозащитных тросов и их сближение между собой;
– сближение проводов и тросов при их подскоке вследствие неодновременного сброса гололеда;
– пляску проводов;
– обрыв проводов и тросов;
– разрушение опор;
– перекрытие линейной изоляции ВЛ при таянии вследствие значительного снижения льдоразрядных характеристик изоляторов по сравнению с влагоразрядными



Поделитесь с Вашими друзьями:


База данных защищена авторским правом ©nethash.ru 2019
обратиться к администрации

войти | регистрация
    Главная страница


загрузить материал