Разработка эффективной системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии туристической базы пансионата "Колос" (стр. 5 из 13)
В Китае, Новой Зеландии, Швейцарии, Канаде и на Кубе официально приступили к осуществлению проектов строительства ВЭУ.
На Украине с помощью американских фирм предусматривается строительство ВЭУ общей мощностью 500 МВт.
Среди стран, которые еще имеют возможность развития ветроэнергетики, следует указать Аргентину, Канаду, Китай, Россию, Мексику, Южную Америку и Тунис, где возможно за счет энергии ветра покрывать до 20% потребности в электроэнергии.
Наконец, 20 малых субтропических стран, где потребности в электроэнергии удовлетворяются за счет дорогих дизель-генераторных установок, имеют возможность развивать использование ветра.
Развитие ветроэнергетики как источника энергии в некоторых странах сталкивается с противодействием. С одной стороны, ветровые фермы занимают большие площади. С другой стороны, возникают проблемы, связанные с изменением ландшафта при строительстве ВЭУ. Площади, занимаемые ВЭУ, могут быть использованы для сельскохозяйственных нужд. Стоимость 1 га земли в зависимости от регионов может составлять от 100 до 2500 дол. и более. Опыт подсказывает, что требования сохранения эстетики в большинстве случаев могут быть решены.
Другой проблемой, связанной со строительством ВЭУ, возникшей в 1994 г. стала потенциальная возможность гибели птиц на путях их миграции. Орнитологи указывают, что некоторые пути миграции птиц проходят через площади, занимаемые ВЭУ. В связи с этим возникла необходимость провести научные исследования для понимания природы и масштабов проблемы. Эксперты надеются на успешное ее решение.
Немаловажными проблемами также являются влияние уровня шума, создаваемого установкой и влияние работы ВЭУ на системы радиосвязи.
Еще одной из проблем ветроэнергетики является то, что регионы, благоприятные для использования энергии ветра, удалены от крупных индустриальных центров, а строительство новых линий электропередач потребует значительных затрат времени и средств. Так, по расчетам специалистов линия электропередачи для передачи мощностью 2000 МВт на 2000 км может стоить 1,5 биллиона дол.
В СССР, а затем в России, ветроэнергетика отстает от ведущих капиталистических стран, хотя географическое положение нашей страны наиболее благоприятно для использования именно этого вида ВИЭ. Особенно справедливо это для степных районов России, к которым относится Республика Бурятия.
Суммарная кинетическая энергия ветра на Земле оценивается величиной порядка 0,7×1021 Дж /16/. Однако большая часть этой энергии выделяется над океанами. Тем не менее, как уже отмечалось, над равнинами, не покрытыми лесами, энергия ветра также довольно высока. Кроме того в такой местности ветер отличается большей устойчивостью, что особенно важно для работы ветроэнергетических установок.
Ниже приведены некоторые из ветроустановок различных мощностей, используемых в мире.
3.2.2 Определение основных параметров ветроэнергетики
Удельная мощность ветрового потока Nудi(Vi), проходящего через 1 м2 поперечного сечения определяется по формуле/8/:
(3.3.)где:
- заданная плотность воздуха при нормальных условиях 
V - скорость ветра, м/с;
Таким образом мощность ветра пропорциональна его скорости в третьей степени, и для оценки этой мощности достаточно иметь информацию о скорости ветра.
В России имеются метеорологические службы, занимающиеся регистрацией скорости ветра , следовательно имеются достаточно достоверные статистические данные о его скорости. Однако при этом следует помнить, что на метеостанциях скорость ветра измеряется на высоте 10 м над поверхностью Земли в данной местности. Поэтому если ветроколесо находится на другой высоте, то скорость ветра следует пересчитать по следующей эмпирической формуле /16/:
, (3.4.)где: Vh - скорость ветра на высоте h, м/с;
V - скорость ветра по данным метеостанции, м/с;
h - высота оси ветроколеса, м;
b - эмпирический коэффициент.
Для открытых мест параметр b=0,14 /16/. На основании статистических метеорологических данных определены параметры энергии ветра в течение года (табл.3.3.1.).
Таблица 3.4 Вероятность скорости ветра по градациям (в % от общего числа случаев)/9/
| Ме-сяц | Скорость (м/сек) | ||||||||||||||||
| 0-1 | 2-3 | 4-5 | 6-7 | 8-9 | 10-11 | 12-13 | 14-15 | 16-17 | 18-20 | 21-24 | 25-28 | ||||||
| ст. Усть-Баргузин | |||||||||||||||||
| I | 31.5 | 33.2 | 18,2 | 8,7 | 3.0 | 0,9 | 2,0 | 1,0 | 1,3 | 0,2 | |||||||
| II | 44,6 | 32.0 | 12,7 | 5,3 | 2,4 | 0,8 | 1,0 | 0,3 | 0,8 | 0,1 | |||||||
| III | 38,3 | 34.1 | 13,3 | 6,1 | 3,7 | 1.3 | 1,6 | 0.7 | 0,8 | 0.1 | |||||||
| IV | 35,8 | 30.2 | 15,2 | 7,9 | 4,7 | 1,4 | 2.2 | 0,6 | 1,7 | 0,3 | |||||||
| V | 33,8 | 30.7 | 18,4 | 7,8 | 3,8 | 1,6 | 1,7 | 0,8 | 1,2 | 02 | |||||||
| VI | 35,7 | 33,1 | 19,0 | 6,3 | 2,6 | 1,1 | 1,1 | 0,3 | 0,7 | 0,1 | |||||||
| VII | 36,9 | 32,4 | 18,8 | 6,5 | 2,1 | 0,8 | 1,0 | 0,4 | 0,9 | 0,2 | |||||||
| VIII | 33,1 | 31.5 | 19,0 | 7,1 | 3,2 | 1,5 | 2,1 | 0,6 | 1,8 | 0,1 | |||||||
| IX | 33,4 | 30.3 | 17,6 | 7,3 | 4,5 | 1,7 | 2,6 | 0,7 | 1,6 | 0,3 | |||||||
| X | 28,5 | 28,0 | 16,7 | 9,6 | 6,1 | 1,6 | 3,1 | 1,6 | 4.2 | 0.6 | |||||||
| XI | 16,4 | 21,4 | 22,3 | 15,6 | 7,4 | 3,6 | 4,0 | 2,5 | 5,2 | 0.6 | |||||||
| XII | 15,6 | 21,2 | 20,9 | 17,2 | 9,1 | 3,1 | 5,0 | 2.3 | 4,5 | 1.1 | |||||||
| Год | 31.9 | 29,8 | 17,7 | 8,8 | 4,4 | 1,6 | 2.3 | 1,0 | 2,1 | 0.4 | |||||||
Из таблицы 3.4. видно, что наиболее вероятные скорости ветра равны 4 - 12 м/с. Удельная энергия, при этом, определялась с учетом вероятностного характера скорости ветра по формуле :
(3.5.)где: Nуд - удельная мощность ветра ,Вт/м2 ;
Vi- i-тая скорость ветра, м/с;
ti(Vi) - вероятность действия i-той скорости ветра во время t.
Для проектирования электроснабжения важным параметром является продолжительность штиля (V£1м/с). Из таблицы 3.4. определяем, что вероятность практического штиля в нашей зоне составляет 0,14 -0,30 в зависимости от времени года, однако максимальное количество идущих подряд штилевых дней для Республики Бурятия равно четырем /8/.Это обстоятельство следует учитывать при проектировании ветроэлектрических установок и определения глубины аккумулирования электроэнергии.
Как видно из данной главы Байкальский регион имеет колоссальный ресурс возобновляемых источников энергии, причем как солнца, так ветра, что позволяет с достаточной эффективностью внедрять установки на основе ВИЭ.
4. Технологическая часть
Как показал опыт эксплуатации экодомов, для отопления зданий в условиях Сибири /9/, использование активных солнечных систем неэффективно. Учитывая тот факт, что Гостевой дом будет использоваться в основном в летнее – осенний период целесообразнее будет использовать комбинированную систему теплоснабжения, т.е. для отопления предлагается использовать пассивную солнечную систему, а для горячего водоснабжения – солнечные коллектора с теплоносителем вода.
На рис. 4.1. представлена схема системы солнечного теплоснабжения.
Рис. 4.1.Схема системы солнечного теплоснабжения.
1-солнечный коллектор, 2- бак аккумулятор горячей воды, 3- теплообменник, 4- здание с напольным отоплением, 5- дублер, 6- пассивная солнечная система, 7- галечный аккумулятор, 8- заслонки, 9- вентилятор, 10- подача теплого воздуха в здание, 11-подача рециркуляционного воздуха из здания.
4.1 Обзор пассивных систем солнечного отопления
Пассивная система солнечного отопления проста по конструкции и имеет высокую эффективность, система способна обеспечить до 60 % загрузки отапливаемых сооружений /18/.
Сооружение с пассивным использованием теплоты солнечной радиации можно определить как построенную с учетом климатических процессов данной местности систему отопления, использующую строительные элементы, максимально аккумулирующую энергию солнечного излучения для обеспечения микроклимата в помещении, в соответствии с нормами проектирования.
Пассивные гелиосистемы условно разделяют на открытые и закрытые.
В открытых системах лучи солнечного излучения проникают в отопительное помещение через оконные проемы (увеличенных размеров) и нагревают строительные конструкции помещения. Последние при этом являются приемниками и аккумуляторами теплоты.
Такие системы очень просты, но имеют недостатки, а именно: неустойчивость теплового режима; в ряде случаев из-за интенсивной инсоляции возникает некомфортное состояние в помещении; необходимость использования дополнительной нагревательной системы.
В закрытых системах поток солнечной радиации в помещение не проникает, а поглощается приемником солнечной радиации, совмещенного с наружными ограждающими конструкциями. Такая система выполняет как функции основного конструктивного назначения (элементы сооружения), так и функции приема, аккумулирования и передачи теплоты.