Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии туристической базы пансионата "Колос" (стр. 4 из 13)
Количество солнечной радиации в различных местностях Западной и Восточной Сибири сильно зависит от их географических характеристик, климата (и даже микроклимата) и трудно прогнозируемых факторов. Анализ многолетних данных поступления солнечной радиации Эпр на территорию Сибири показал, что потенциал гелиоресурсов достаточно высок и не уступает южным регионам (табл.3.1.).
Таблица 3.1.Потенциал гелиоресурсов для различных климатов/9/
| Район | Эпр, МДж/м2. | Число ясных дней | Продолжительность солнечного сияния |
| Очень холодный:-Оймякон | 4449,8 | 137 | - |
| Умеренно холодный: -Новосибирск-Улан-Удэ-Чита | 3687,6 4219,64324,0 | 86,2 153.0210,0 | 207724722353 |
| Умеренно влажный:-Владивосток | 3691,5 | 99,0 | - |
| Умеренно теплый:-Растов-на-Дону | 3561,5 | 121,0 | - |
Важной характеристикой радиационного режима является продолжительность солнечного сияния, которая к примеру за год для г. Улан-Удэ составляет 2472 ч, в г. Чита- 2353 ч, в г. Новосибирске- 2077ч.
В зависимости от сезонных особенностей суточного хода облачности в том или ином районе региона периоды с непрерывной продолжительностью солнечного сияния могут относится к разным частям дня. Последнее обстоятельство имеет важное значение для оценки поступающей солнечной радиации к приемным поверхностям, поскольку наибольшая интенсивность ее наблюдается в околополуденные часы. Поэтому существенно, чтобы именно на это время приходилась максимальная повторяемость солнечного сияния.
Таблица 3.2Продолжительность эффективной работы гелиоустановок (час) поданным непрерывного солнечного сияния станций Республики Бурятия /9/
| Месяц | Иволгинск | Баргузин | Кяхта | С-Озерск | Нижнеангарск |
| Февраль | 5,9 | 5,4 | 7,3 | 6,8 | 5,6 |
| Март | 7,8 | 8,1 | 8,6 | 7,6 | 5,7 |
| Апрель | 8,41 | 9.5 | 8,9 | 8,8 | 73 |
| Май | 10,0 | 10,8 | 9,4 | 10,0 | 83 |
| Июнь | 10,5 | 10,6 | 10,6 | 10,2 | 9,0 |
| Июль | 9,9 | 9,0 | 9,7 | 9,0 | 9,7 |
| Август | 8,5 | 93 | 8,7 | 8,3 | 8,1 |
| Сентябрь | 7,0 | 6,8 | 6,4 | 6,9 | 6,5 |
| Октябрь | 4,8 | 4,3 | 6,4 | 5,4 | 5,2 |
Важнейшую роль в эффективной работе гелиоустановки, играет так же оптимальная ориентация приемника солнечной энергии, которое определяется тремя основными углами- широтой местоположения приемника
, часовым углом w, склонением Солнца 
(рис. 3.1.) 
Рис. 3.1 Схема кажущегося движения Солнца по небосводу
Широта
- это угол между линией, соединяющей точку А с центром Земли 0, и ее проекцией на плоскость экватора. Часовой угол - это угол, измеренный в экваториальной плоскости между проекцией линии ОА и проекцией линии, соединяющей центры Земли и Солнца. Угол w=0 в солнечный полдень; в 1 ч. соответствует 15°. Склонение солнца 
- это угол между линией, соединяющей центры Земли и Солнца, и ее проекцией на плоскость экватора. Склонение солнца в течение года непрерывно изменяется: от -23°27' в день зимнего солнцестояния 22 декабря до +23°27' в день летнего солнцестояния 22 июня и равно нулю в дни весеннего и осеннего равноденствия (21 марта и 23 сентября).Согласно рис.3.1. наибольшая плотность мощности космического солнечного излучения будет при совпадении нормали к площадке и направления на Солнце. Так как положение Солнца относительно Земли непрерывно изменяется в течение года и суток, то для получения максимально возможной плотности мощности солнечного излучения углы должны меняться соответствующим образом, т.е. необходимо непрерывное слежение за Солнцем.
Однако, как показали многочисленные работы при этом сильно увеличивается стоимость солнечной установки, превышая стоимость прибавки мощности от слежения. В этой связи, для маломощных солнечных установок наиболее эффективными являются фиксированные солнечные приемники (коллекторы).
В табл. 3.3. представлена зависимость месячного прихода солнечной радиации на наклонную поверхность от угла наклона СК.
Таблица 3.3 Месячный приход СР в МДж/м2 на наклонную площадку с ориентацией на юг в ясные дни для углов 
= 20° , 40° , 50° . 60° , 70° , 90° /9/.
| Месяц | Кол-во ясн. дн | 20° | 40° | 50° | 60° | 70° | 90° | 0° |
| I | 21,9 | 191,66 | 261,17 | 287,30 | 306,95 | 318,75 | 318,55 | 117,38 |
| II | 22,7 | 320,31 | 418.26 | 453,19 | 478,13 | 491,45 | 452,64 | 217,92 |
| Ш | 22,3 | 466,68 | 544,90 | 608,47 | 529,74 | 579,98 | 523,48 | 363,94 |
| IV | 14,5 | 350,81 | 357,35 | 366,47 | 353,01 | 345,29 | 287,47 | 333,50 |
| V | 10,9 | 299,74 | 285,22 | 281,18 | 266,29 | 246,04 | 189,23 | 304,55 |
| VI | 10,6 | 329,03 | 305,07 | 294,86 | 270,61 | 240,80 | 175,75 | 319,91 |
| VII | 9,0 | 267,69 | 250,92 | 244,19 | 228.22 | 204,14 | 149,20 | 255,06 |
| VIII | 8,9 | 232,96 | 229,74 | 230,00 | 219,53 | 209,08 | 168,50 | 211,29 |
| IX | 9,6 | 194,36 | 209,08 | 226,60 | 221,07 | 228,55 | 194,51 | 169,73 |
| X | 12,8 | 235,09 | 294,69 | 311,38 | 320,92 | 322,11 | 297,07 | 152,83 |
| XI | 12,7 | 151,51 | 204,37 | 223,89 | 237.50 | 244,62 | 240,88 | 84,58 |
| XII | 16,7 | 134,72 | 194,53 | 217,87 | 235,55 | 247,04 | 250,55 | 69,14 |
3.2Энергия ветра
3.2.1 Обзор ветроустановок
Ветер – один из нетрадиционных источников энергии. Ветер рассматривается специалистами как один из наиболее перспективных источников энергии, способный заменить не только традиционные источники, но и ядерную энергетику.
Выработка электроэнергии с помощью ветра имеет ряд преимуществ:
· Экологически чистое производство без вредных отходов;
· Экономия дефицитного дорогостоящего топлива (традиционного и для атомных станций);
· Доступность;
· Практическая неисчерпаемость.
В ближайшем будущем ветер будет скорее дополнительным, а не альтернативным источником энергии. По оценкам зарубежных специалистов (в частности США, достаточная конкурентоспособность ветроэнергетических установок по сравнению с традиционными типами электростанций может быть обеспечена при сокращении стоимости ВЭУ примерно в два раза и повышении их надежности в 3-5 раз. Во многих странах мира (США, ФРГ, ДАНИЯ, ИТАЛИЯ, ВЕЛИКОБРИТАНИЯ, НИДЕРЛАНДЫ и др.) ассигнуются значительные государственные средства на НИОКР в области создания ВЭУ. Особое внимание при проведении этих работ уделяется повышению надежности установок, их безопасности, снижению шума, уменьшению помех теле- и радиокоммуникаций.
В настоящее время можно выделить следующие сановные направления использования энергии ветра:
· Непосредственная выработка механической или тепловой энергии (ветротепловые, ветронасосные, ветрокомпрессорные, мельничные и т.п. установки);
· Удовлетворение потребностей в электроэнергии мелких предприятий, фирм, учреждений и т.п.
В Дании к примеру в 1994 г. действовало приблизительно 3600 ветровых энергетических установок , обеспечивая 3% общей потребности в электроэнергии. В Калифорнии (США) действует 15 000 ВЭУ, обеспечивающих электроэнергией жителей Сан-Франциско. На конец 1997 г. в мире было приблизительно 20 000 ВЭУ, вырабатывающих 3000 МВт/ч электроэнергии в год. В 80-х годах удельная стоимость ВЭУ составляла 3000 дол/кВт, а стоимость вырабатываемой электроэнергии более 20 центов/(кВт/ч)./р.и./ В дальнейшем за счет усовершенствования ВЭУ удельная стоимость снизилась до 1000-1200 дол/кВт, а стоимость производимой электроэнергии до 7-9 центов/(кВт-ч). Для сравнения на новых ТЭС, работающих на газе и угле, она составляет 4-6 центов/(кВт-ч). Многие американские и европейские компании, многие правительства успешно продвигают ветровую технологию, понимая ее значимость. Так, в Калифорнии в 1987 г. установленная мощность ВЭУ составляла 13% по отношению к общей генерирующей мощности, а в 1990 г. - 24%.
В настоящее время наибольшее распространение получают ВЭУ мощностью 300-750 кВт по сравнению с ранее применявшимися ВЭУ мощностью 100кВт. В новых конструкциях ВЭУ используется аэродинамический профиль ветрового колеса, изготавливаемого из синтетических материалов. Насыщается конструкция многими электронными устройствами, включая контроль за изменением скорости ветра, обеспечивающими эффективность использования ветра. Новые конструкции лучше приспособлены к режиму ветра, в 1994 г. стоимость вырабатываемой электроэнергии уже составила 4-5 центов/(кВт-ч).
В США планируется использовать энергию ветра (кроме Калифорнии) в штатах Миннесота, Монтана, Нью-Йорк, Орегон, Техас, Вермонт, Вашингтон, Висконсин и др. ВЭУ занимают в настоящее время 0,6% площади страны. При использовании ветра в 48 штатах может быть выработано до 20% потребности в энергии США. Теоретические расчеты показывают, что в трех штатах: Северная и Южная Дакота и Техас потребность в электроэнергии может быть полностью обеспечена за счет энергии ветра.
В Северной Германии стоимость вырабатываемой ВЭУ электроэнергии составляет 13 центов/(кВт•ч). Предполагалось к 1995 г. ввести вэу общей мощностью 500 МВт и уже в первой половине 1994 г. установленная мощность ВЭУ составила 95 МВт.
В Индии наибольший ветряной бум, поддержанный правительством, начался в 1994 г. Уже в середине 1994 г. было ведено в эксплуатацию 120 МВт и в течение последующих 12 мес. должно быть введено еще 970 МВт. В результате выполнения этой программы в некоторых регионах Индии располагаемая генерирующая мощность возросла в десятки раз.