практические задание по энергоснабжению. ПРАКТИКА-22-УМЛ-финал. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии для студентов
 Скачать 440.64 Kb.
|
|
Ф.7.03-03 Джумагулова Қазына Сейтханқызы Из темы "Энергосбережение и возобновляемые источники энергии". для практических занятий МЕТОДИЧЕСКОЕ РУКОВОДСТВО Ш  ымкент, 2022   РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН НАУКА И ВЫСШЕЕ ОБРАЗОВАНИЕ МИНИСТЕРСТВО Южно-Казахстанский университет имени М. Ауэзова  Кафедра "Энергетика и нетрадиционные энергетические системы" Джумагулова Казына Сейтханқызы 6B07150-Электрэнергетика БББ предназначен для практических занятий по теме «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии» для студентов методическая инструкция Тип обучения: дневное Шымкент – 2022  г.ӘОЖ 621.3 Составитель: магистр, старший преподаватель Джумагулова К.С. 6В07150- Методические указания к практическим занятиям по теме «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии» для студентов электротехнического факультета. -Шымкент: образовательное учреждение им. М.Ауэзова, 2022. - 71 с. Методическое пособие составлено в соответствии с требованиями предмета курса «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии». Методическое пособие содержит проект плана по каждой теме практических занятий предмета «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии», перечень основной и дополнительной литературы и план самостоятельной работы студентов. 6В07150- Методическая инструкция к практическим занятиям по теме «Энергосбережение и возобновляемые источники энергии» для студентов электротехнического факультета - включает основные правила, принципы работы единой системы общего энергосбережения в связи с проведением и подготовка практического занятия, детали предоставленной информации, необходимой для расчета нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Рецензент: Турымбетова Г.Д. к.э.н., доцент кафедры «Энергетика и нетрадиционные энергетические системы» образовательного учреждения им. М. Ауэзова "ЕжДЭЖ" рассмотрен на заседании кафедры и представлен к печати (Протокол №1 от 27.08.2022) Рассмотрено комиссией Высшей школы «Информационные технологии и энергетика» и представлено к печати (протокол №1 «28» 08 2022 г.) Протокол №___ представлен к печати Методическим советом образовательного учреждения им. М. Ауэзова "____" ________ 2022 г. @ Южно-Казахстанский университет имени М. Ауэзова, 2022 г. Оглавление Введение ................................................. .. ................................................. ............................6 Практическое занятие №1. Оценка потенциала возобновляемых источников энергии и вторичных энергоресурсов.............................................................. .7 Практическое занятие № 2. Расчет поступления солнечной энергии в приземный слой ......................................................................................................................12 Практическое занятие № 3. Расчет солнечной установки в частной системе электроснабжения....................... ............................................................ ..............................18 Практическое занятие № 4. Расчет и выбор солнечной фотоэлектрической установки.................................................................................................................................21 Практическое занятие № 5. Расчет КПД солнечных батарей............................................24 Практическое занятие №6. Расчет и выбор применения солнечных батарей..................27 Практический урок №7. Расчет и выбор типов коллекторов.............................................30 Практическое занятие №8. Эффективность фотоэлементов и модулейрасчет.................................................................. .. .................. ................................34 Практическое занятие № 9. Расчет ветроэнергетических установок.................................36 Практическое занятие № 10. Расчет КПД ветровых электростанций...............................41 Практическое занятие № 11. Расчет процессов образования биомассы...........................48 Практическое занятие №12. Расчет установки для получения биогаза.............................51 Практическое занятие № 13. Расчет геотермальной электростанции...............................54 Практическое занятие №14. Расчет КПД гидроэлектростанций........................................59 Практическое занятие №15. Способы получения водорода и использования энергии расчет. ................................................ .. .........................................62 Использованная литература ................................................ ................................................ 68 Система оценивания учебных достижений........................................................... ..... ........70 ВВЕДЕНИЕ Энергетическое обеспечение общества является основой его научно-технического успеха, основой развития производительных сил. Ее соответствие потребностям общества является главным фактором экономического развития. Мировое экономическое развитие требует постоянного роста энергообеспечения для производственных и бытовых нужд человека. Энергоснабжение должно быть надежным и рассчитанным на долгосрочную перспективу. Возобновляемые источники энергии не только снижают затраты на обеспечение населения теплом и электроэнергией, но и открывают возможность автоматического регулирования энергосбережения без подключения внутренних магистралей и систем. Это очень важная возможность для населенных пунктов нашей страны, где провести электрическую сеть сложно или даже невозможно. Объективный закон общественного развития включает в себя планомерный рост энергообеспеченности труда. Она направлена на повышение эффективности энергосбережения, энергосбережения. Возобновляемую энергию следует рассматривать с двух сторон. Первый аспект касается выпуска продукции или национального дохода, экономии органического и ядерного топлива, а также топлива, используемого для получения электрической и тепловой энергии. И второй аспект энергосбережения включает реализацию мероприятий по обеспечению успеха экономической эффективности в части производства энергии и полного улучшения структуры энергетического баланса, а также мероприятий по компенсации энергии трудовых ресурсов или дорогих и дефицитных материалов. К средствам повышения эффективности народного хозяйства в области возобновляемой энергетики относятся основные мероприятия, направленные на компенсацию высокоэффективных и масштабно затратных энергоресурсов. Кроме того, возобновляемые источники энергии также приносят пользу окружающей среде: сокращение выбросов углекислого газа в окружающую среду, сокращение вредных отходов, нормализация загрязнения речных и озерных вод, плодородие земной коры и др. восстанавливается непосредственно с помощью этих источников энергии.Традиционные источники энергии (CEE) невозобновляемы (нефть, уголь, газ), приближаются к истощению, и в будущем есть два пути обеспечить людям светлую перспективу . Кроме того, это наносит вред экологии Земли.Нетрадиционные источники энергии (НИЭ) возобновляемы и не ограничиваются геологическими запасами. Его использование не приводит к истощению запасов. DEEC можно объединить с одним термином — «экоэнергетика», то есть получение чистой энергии, не наносящей вреда окружающей среде. К возобновляемым источникам энергии относятся: энергия рек, озер, морей, океанов и промышленных водоемов, а также энергия ветра и солнца, биомасса, сточные воды, твердые бытовые и промышленные отходы. Доля возобновляемых источников энергии в общем спросе на энергию составляет около 13%. Обилие возобновляемых источников энергии, в том числе солнечной и ветровой, привлекает внимание государственных чиновников. Принят Закон Республики Казахстан «О поддержке использования возобновляемых источников энергии». Цель закона – снижение энергоемкости экономики и воздействия энергетики на окружающую среду; Увеличение доли использования ВИЭ; Создание благоприятных условий для использования ВИЭ; способствовать выполнению международных обязательств Республики Казахстан по сокращению выбросов парниковых газов. Практический урок №1. Оценка потенциала возобновляемых источников энергии и энергоресурсов План занятия: изучение актуальности и важности использования энергетического потенциала, предоставление краткой теоретической информации. Назначение: преобразование энергии солнца и ветра в электрическую и тепловую энергию, о нетрадиционном и практическом применении; использование теплового градиента температуры для получения электрической энергии; формирование базовых представлений и знаний о возможности использования биомассы и твердых бытовых отходов для производства электрической и тепловой энергии. Обязанности: использование модернизированных технологических процессов, экономящих энергоресурсы, электрификация объектов инфраструктуры для обеспечения высокой эффективности и обслуживания, участие в проектировании систем сельскохозяйственного предприятия Квалификация: энергосбережение и повышение энергоэффективности и умение формализовать использование электротехнических систем возобновляемых источников энергии. Умения: - приемы изучения основных видов возобновляемых источников энергии, обработка обсуждаемой на лекции информации с целью раскрытия их темы Компетенция: использование диаграмм в учебной и профессиональной деятельности, приведение примеров. Учащиеся самостоятельно знакомятся с обновленными схемами электроснабжения Форма проведения урока: письменная (понимание примеров, решение задач). Краткая теоретическая информация Основная особенность использования возобновляемых источников энергии заключается в том, что производство их энергетического потенциала происходит быстро, а потребление энергии низкое. Что касается потребления и производства энергоресурсов, то в последние годы 21 века в мировом энергетическом балансе происходит много изменений, например, за счет одновременного роста газа и первичной энергии в общем потреблении энергии, некоторая часть твердого топлива и жидкого топлива уменьшилось. Таблица 1. Потенциал различных видов первичной энергии в Казахстане
Технически могут использоваться следующие виды возобновляемых источников энергии: солнечная энергия для экономии тепла - 20 млн. руб. Гкал; энергия ветра - 18 млрд. руб. кВтч; Гидроресурсы малых рек и водохранилищ - 7 млрд. дол. кВтч; биоресурсы – 10 млн тонн; термальные воды - 1 млн т.у. Актуальность поиска возобновляемых источников энергии сегодня возрастает. Из-за чрезмерного использования энергии сегодня на Земле наблюдается тенденция к глобальному потеплению. А повышение температуры земной поверхности, глобальное потепление – это проблема, которая сегодня беспокоит страны мира. В связи с этим велико стремление найти альтернативные источники энергии и использовать в качестве источника энергии саму природу. Если верить исследованиям ученых, каждый час Земля получает от Солнца 1014 кВтч энергии. 1-2% солнечной энергии преобразуется в энергию ветра. На протяжении тысячелетий люди использовали ветер как источник энергии. Плавание с использованием энергии ветра. Во время орошения его использовали как ветряную мельницу для измельчения зерновых продуктов. Запасы энергии ветра в 100 раз превышают гидроэнергию рек всей планеты. Гидроэнергетика – это отрасль энергетики, занимающаяся использованием энергии водных ресурсов. После создания гидротурбины, электрической машины и открытия способа доставки электроэнергии на значительные расстояния, а также за счет усовершенствования способа преобразования энергии воды в электроэнергию на гидроэлектростанциях (ГЭС) энергетика развивалась как направление производства электроэнергии. ТЭЦ — более гибкая энергетическая установка, чем тепловые электростанции. Основной особенностью использования возобновляемых источников энергии является ускорение выработки их энергетического потенциала и снижение энергопотребления. Зависимость температуры теплоносителя от времени нагрева постоянная температура окружающей среды когда жарко:  (1.1)ТШ - когда зерно остынет  (1.2)где Т - текущее значение температуры, К; ТУ - постоянное значение температуры, К; τ-текущее время нагрева (охлаждения), с; τH – постоянная времени нагрева, с. Пример: В солнечной электростанции башенного типа установлено n гелиостатов, каждый из которых имеет площадь поверхности Fr. Гелиостаты отражают солнечные лучи на поверхность НПР, где концентрируется энергия. Коэффициент отражения гелиостата Кr = 0,8, коэффициент поглощения αпог = 0,95. Максимальная освещенность зеркала гелиостата Гр. При рабочей температуре теплоносителя t0С необходимо определить потери тепла, вызванные конвекцией и излучением, и площадь поверхности ресивера Fпр. Чернота приемника епр= 0,95. Конвективные потери вдвое меньше радиационных потерь. Абсолютный коэффициент излучения абсолютно черного тела С0= 5,67 Вт/(м2К4). Решение: n = 263; Fr = 58м2; Hпр = 2,5МВт/м2; Kr = 0,8;α = 0,95; Gr = 600Вт/м2; t = 6600С;εпр = 0,95. Табу керек Fпр; qлуч; qконв. Энергия, полученная приемником от солнца через гелиостаты, может быть определена по следующему уравнению. Q = Kr*αпр*Fr*Grn (1.3) Q = 0,8*0,95*58*600*263 = 6955824Вт Здесь Gr — освещенность зеркала гелиостата, Вт/м2; Fr - площадь поверхности гелиостата, м2; n – количество гелиостатов; Kr – коэффициент отражения фокусирующего зеркала; αpr — коэффициент поглощения приемника. Площадь поверхности приемника определяется, когда известна его энергия освещенности Nпр Вт/м2 Fпр = Q/Hпр (1.4) Fпр = 6955824/2500000 = 2,782м2 В целом температура поверхности ресивера достигает tpov = 1160К, поэтому он может нагревать теплоноситель до 7000С. Потери тепла за счет излучения в теплоприемнике можно рассчитать по закону Стефана Больцмана: gлуч =ε*С0*(T/100)4 (1.5) gлуч = 0,95*5,67*(933/100)4 = 4,08*104Вт/м2 где T – абсолютная температура теплоносителя, T = (t+273) (1.6) T = (660+273) = 933K εpr – степень черноты серого тела в приемнике; C0 — коэффициент излучения абсолютно черного тела. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||