практические задание по энергоснабжению. ПРАКТИКА-22-УМЛ-финал. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии для студентов

Название	Энергосбережение и возобновляемые источники энергии для студентов
Анкор	практические задание по энергоснабжению
Дата	31.03.2023
Размер	440.64 Kb.
Формат файла
Имя файла	ПРАКТИКА-22-УМЛ-финал.docx
Тип	Методическое пособие #1027898
страница	4 из 13

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13

План занятия: Краткая теоретическая информация о солнечной фотоэлектрической установке.

Цель: формирование базовых представлений и знаний по получению электроэнергии от солнечной фотоэлектрической установки.

Задачи: продемонстрировать энергосберегающие технологические процессы и возможности солнечной фотоэлектрической установки.

Квалификация: умение обрабатывать солнечные фотоэлектрические установки, эффективность и применение.

Умения: проработка обсуждаемой на лекции информации с целью раскрытия основных методов выбора солнечной фотоэлектрической установки, их темы

Компетенция: использование схем в учебной и профессиональной деятельности, приведение примеров. Студенты ознакомятся со схемами солнечной фотоэлектрической установки.

Форма проведения урока: письменная (понимание примеров, решение задач).

Краткая теоретическая информация
Солнечная фотоэлектрическая установка или гелиоэлектрическая установка — это электростанция, которая использует солнечное излучение для выработки электроэнергии. Существует два основных типа солнечных электростанций (термодинамические и фотоэлектрические).

- В термодинамической солнечной электростанции солнечная энергия сначала преобразуется в тепловую, а затем в электрическую энергию (например, в цикле паровой котел - турбина - генератор).[1]

- В фотоэлектрической солнечной электростанции солнечная энергия напрямую преобразуется в электрическую с помощью фотоэлектрического генератора. КПД существующей солнечной электростанции не превышает 15%, а удельная мощность в несколько раз превышает мощность тепловой электростанции.[2]

Пример: Для небольшого дома с хорошей теплоизоляцией требуется среднее внутреннее потребление тепла Q, кВт. Под домом расположен прямоугольный аккумулятор горячей воды, его крышкой служит пол дома S, м2. Батарея теряет тепло в процессе охлаждения с 600 до 400°С в течение τ дней. Потери тепла происходят только через пол.

Необходимо найти: глубину судна, м; тепловое сопротивление К/Вт; толщина верхней крышки сосуда, см; плотность энергии, запасенной в аккумуляторе.

Решение:Q = 1кВт; S = 200м²; τ = 100 день. Требуемое количество тепла:

Q_тр = Q_*τ_*(24час )_*[3,6МДж/(кВт_*час)] (4.1)

Q_тр=(1кВт)_*(100день)_*(24час)_*[3,6МДж/(кВт_*час)]=8640МДж

Объем воды:

m = Q_тр/(ρ_*с_*Т₀) (4.2)

m = (8640МДж)/[(1000кг/м³)_*(4200Дж/(кг_*К)_*(20К)] = 103м³

Глубина чаши:

h = m/S (4.3)

h = 103м³/200м²= 0,5м

Потеря тепла происходит почти исключительно в верхнем слое контейнера. Тогда тепловое сопротивление:

R = τ_*Q_тр/{(1.3)_*m_*(1000кг/м³)_*[4200Дж/(кг_*К)]}(4.4)

R = (100день)_*(8640с/день)/{(1,3)_*(103³)_*(1000кг/м³)_*[4200Дж/(кг_*К)]} = 0,0154К/Вт.

Фактическое тепловое сопротивление

r = R_*S (4.5)

r = 0,0154_*200 = 3,1м²К/Вт

Теплопроводность изоляционного материала λ = 0,04 Вт/(м*К). Требуемая толщина верхней крышки контейнера

d = r_*λ (4.6)

d = (3,1м²К/Вт)_*[0,04Вт/(м_*К)] = 0,124м.

Плотность энергии, запасенная в аккумуляторе Q_тр/m

Q_тр/m= (8640МДж)/(103м³) = 84 МДж/м³.

Таблица 8

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
Q,КВт	2	2,1	1,6	2,3	2,4	1,5	2,3	1,8	2,2	3,3	2,4
S,м²	200	400	320	240	150	270	280	250	220	180	190
τ,день	150	250	160	220	130	140	180	190	170	150	240

Вариант	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
Q,КВт	1,5	2	2,7	1,8	1,9	2,1	1,7	2,3	2,4	1,5	1,9
S,м²	150	140	180	150	210	180	160	240	120	210	220
τ,день	70	80	90	120	70	80	90	120	110	120	140
Вариант	23	24	25	26	27	28
Q,КВт	2,5	1,6	1,7	1,8	2	2,1
S,м²	150	140	110	150	210	180
τ,день	75	80	95	110	90	95

Задачи управления: 1. Рассчитаем пользу батареи, получающей ток от солнца. Если в весенние дни в среднем 10 часов солнца в сутки, если каждая наша токогенерирующая батарея дает 500 Вт тока в час, то 10х500=5кВт/ч. дает ток. Это значит: холодильник 700 Вт в сутки (прописано в документе), телевизор 80 дюймов 100 Вт 100х6=600 Вт (при включении 6 часов в день), лампы 30 Вт 180х6=1080 (6 ламп горят по 6 часов каждый день) ).Аккумуляторы для отопления дома 1,5 кВт в сутки, коротковолновые печи, электрические печи 700 Вт, насос, утюг, зарядные устройства 300 Вт.

Ответ: 4,88 кВт. А остальное хранится в аккумуляторе

Домашнее задание: Ресивер находится в теплоизоляторе с коэффициентом теплопроводности λ (Вт/(мК)), реальное тепловое сопротивление поверхности ресивера r=0,13м2К/Вт. Необходимо выяснить, какой должна быть толщина теплоизоляции, чтобы термическое сопротивление днища было равно термическому сопротивлению поверхности.

Решение: Коэффициент теплопроводности λ= 0,034, Вт/м*К. Мощность потерь энергии с поверхности приемника:

Р= ΔТ_*А/r (4.7)

Здесь А- площадь, м²;

ΔТ- разница температур.

Потери мощности в нижней части приемника:
Р_д = λ_*A _*ΔT/Δx (4.8)

Здесь Δx- толщина теплоизоляции, м.

Приравнивая P=Pd, получаем:
Δx= λ_*r (4.9)

Δx= 0,034_*0,13=0,0044м= 4,4мм.
9-Таблица

Вариант	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
λ,Вт/м_*К	0,034	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,15	0,1	0,12	0,13

Вариант	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22
λ,Вт/м_*К	0,14	0,05	0,06	0,04	0,05	0,06	0,07	0,08	0,09	0,01	0,02

Контрольные вопросы: 1. Что такое солнечная фотоэлектрическая установка?

2. Экологический аспект солнечной фотоэлектрической установки

3. Принцип работы солнечной фотоэлектрической установки
Используемая литература :
1.Қойшиев Т. К. Жаңғырылатын энергия көздері / Қойшиев Т. К., 2020. - 157 c. https://elib.kz/ru/search/read_book/2574/

2.Туганбаев И. . Солнечная энергия и ее преобразование / Туганбаев И. ., 2020. - 221 c. https://elib.kz/ru/search/read_book/1652

3.Сапа, В.Ю.Проектирование установок нетрадиционной и возобновляемой энергетики: Учебное пособие. / Костанайский государственный университет им. А. Байтурсынова. - Костанай: КГУ им. А. Байтурсынова, 2020. - 72c. -ISBN 978-601-7640-03-3. http://rmebrk.kz/book/1175545

4.Таранов, А.В. и др.Проектирование и эксплуатация установок возобновляемой энергетики : Электронный учебник . / А.В. Таранов, Т.И. Чернышова, С.Р. Сулейманов. - Караганда: КарГТУ, 2017. http://rmebrk.kz/book/1159657

5.Мергалимова А. К. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии / Мергалимова А. К., Айтмагамбетова М. Б., 2019. - 141 c. https://elib.kz/ru/search/read_book/5263/

Практическое занятие №5. Расчет КПД солнечных батарей
План занятия: Краткая теоретическая информация по ознакомлению с КПД солнечных батарей.

Цель: Формировать базовые представления и знания об эффективности солнечных батарей и получении электроэнергии.

Задачи: Продемонстрировать эффективность солнечных батарей и возможности технологических процессов, экономящих солнечные ресурсы.

Компетенция: Эффективность солнечных батарей и возможность обработки с использованием возобновляемых источников энергии.

Навыки: Обработка обсуждаемой в лекции информации с целью раскрытия методов повышения эффективности солнечных батарей, их темы.

Компетенция: использование схем в учебной и профессиональной деятельности, приведение примеров. Учащиеся самостоятельно знакомятся со схемами солнечных батарей.

Форма проведения урока: письменная (понимание примеров
Краткая теоретическая информация
Солнечная батарея, фотоэлектрический генератор — источник тока, состоящий из полупроводникового фотоэлектрического преобразователя (FET), преобразующего энергию солнечного света в электрическую энергию. Многие последовательно-параллельно соединенные полевые транзисторы обеспечивают необходимое напряжение и ток для солнечного элемента. ЭДС отдельного полевого транзистора составляет 0,5—0,55 В и не зависит от его площади; Величина тока короткого замыкания на 1 см2 площади составляет 35—40 мА. Величина тока в солнечном элементе зависит от условий его освещения, наибольшего значения (максимума) она достигает, когда солнечные лучи падают перпендикулярно поверхности солнечного элемента. КПД современной солнечной батареи составляет 8-10%, поэтому мощность на 1 м2 площади (при расстоянии КА от Солнца 150 млн) равна 130 Вт. При повышении температуры (выше 25°C) эффективность солнечной батареи снижается из-за падения напряжения на полевом транзисторе. Суммарная мощность солнечной батареи достигает десятков и даже сотен кВт. Солнечная батарея используется как основной источник электроэнергии в системе электроснабжения космических аппаратов и аппаратов. Солнечная батарея также является источником питания для многих бытовых и технических изделий (калькуляторы, часы и т.д.).

Пример: Плотность радиационного тока, поступающего в солнечный элемент, G, Вт/м2. КПД (КДП) η %. Площадь солнечного элемента с КПД, равным η, и мощностью, равной P,W, должна быть S?

Решение: Плотность тока излучения - G = 460 Вт/м2; Солнечная энергия Р = 100Вт; КПА η = 20%; ауданы – S м².
P = η*S*G

S = p/η*G (5.1)
S = 100/0,2*460 = 1,09 м²

1 2 3 4 5 6 7 8 9 ... 13