Вопросы Цикл Ренкина, 1ый принцип термодинамики
 Скачать 7.82 Mb.
|
|
СЭС тарельчатого типа Данный тип СЭС использует принцип получения электроэнергии, схожий с таковым у Башенных СЭС, но есть отличия в конструкции самой станции. Станция состоит из отдельных модулей. Модуль состоит из опоры, на которую крепится ферменная конструкция приемника и отражателя. Приемник находится на некотором удалении от отражателя, и в нем концентрируются отраженные лучи солнца. Отражатель состоит из зеркал в форме тарелок (отсюда название), радиально расположенных на ферме. Диаметры этих зеркал достигают 2 метров, а количество зеркал - нескольких десятков (в зависимости от мощности модуля). Такие станции могут состоять как из одного модуля (автономные), так и из нескольких десятков (работа параллельно с сетью). СЭС, использующие фотобатареи СЭС этого типа в настоящее время очень распространены, так как в общем случае СЭС состоит из большого числа отдельных модулей (фотобатарей) различной мощности и выходных параметров. Данные СЭС широко применяются для энергообеспечения как малых, так и крупных объектов (частные коттеджи, пансионаты, санатории, промышленные здания и т. д.). Устанавливаться фотобатареи могут практически везде, начиная от кровли и фасада здания и заканчивая специально выделенными территориями. Установленные мощности тоже колеблются в широком диапазоне, начиная от снабжения отдельных насосов, заканчивая электроснабжением небольшого посёлка. СЭС использующие параболические концентраторы Принцип работы данных СЭС заключается в нагревании теплоносителя до параметров, пригодных к использованию в турбогенераторе. Конструкция СЭС: на ферменной конструкции устанавливается параболическое зеркало большой длины, а в фокусе параболы устанавливается трубка, по которой течет теплоноситель (чаще всего масло). Пройдя весь путь, теплоноситель разогревается и в теплообменных аппаратах отдаёт теплоту воде, которая превращается в пар и поступает на турбогенератор. СЭС, использующие двигатель Стирлинга Представляют собой СЭС с параболическими концентраторами, у которых в фокусе установлен двигатель Стирлинга. Существуют конструкции двигателей Стирлинга, которые непосредственно преобразуют колебания поршня в электрическую энергию, без использования кривошипно-шатунного механизма. Это позволяет достичь высокой эффективности преобразования энергии. Эффективность таких электростанций достигает 31,25%[4]. В качестве рабочего тела используется водород или гелий. Комбинированные СЭС Часто на СЭС различных типов дополнительно устанавливают теплообменные аппараты для получения горячей воды, которая используется как для технических нужд, так и для горячего водоснабжения и отопления. В этом и состоит суть комбинированных СЭС. Также на одной территории возможна параллельная установка концентраторов и фотобатарей, что тоже считается комбинированной СЭС. Билет 28 Ветроэнергетика (ветряная энергетика) – отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании кинетической энергии воздушных масс, т.е. ветра. В общем случае ветроэнергетика объединяет методы и средства преобразования энергии ветра в механическую, тепловую или электрическую энергию Ветроэнергетика. Ветровая энергетика – это получение механической энергии от ветра с последующим преобразованием ее в электрическую. Имеются ветровые двигатели с вертикальной и горизонтальной осью вращения. Энергию ветра можно успешно использовать при скорости ветра 5 и более м/с. Недостатком является шум. Потенциал энергии ветра в мире огромен. Теоретически эта энергия могла бы удовлетворить все потребности Европы. Последние инженерные успехи в строительстве ветровых гене-раторов, способных работать при низких скоростях, делают ис-пользование ветра экономически оправданным. Однако, ограни-чения на строительство ВЭС, особенно в густонаселенных райо-нах, значительно снижают потенциал этого источника энергии. Наибольшая доля (до 3%) в производстве электроэнергии ВЭС получена в 1993 г. в Дании, где ветровые турбины рассеяны по всей стране. Строительство современных ВЭС началось здесь в конце 70-х годов. А в начале 80-х в штате Калифорния (США) наблюдался особенно интенсивный рост ВЭС. Принятие здесь закона о налоговых льготах на инвестиции в возобновляемые источники энергии в дополнение к федеральным налоговым льготам создало благоприятную обстановку. В результате Калифорния превратилась в мирового лидера по производству электроэнергии из ветра. США могут потерять это лидерство, так как в ЕС поставили цель вырабатывать в 2005 г. 8 тыс. МВт ветровой электроэнергии, что составляет 1% потребностей ЕС в электроэнергии. Дания, Германия и Нидерланды должны довести к этому времени выработку электроэнергии из ветра по крайней мере до 5000 МВт. Опыт освоения энергии ветра в развитых государствах показывает, что наиболее оптимальными являются ветроустановки мощностью более 100 кВт, особенно в диапазоне 200—500 кВт. При этом в Дании, например, стоимость 1 кВт·ч. электроэнергии, произведенной Вопрос 29 : Влияние энергетики на окружающую среду 
При сжигании природного газа основным загрязнителем атмосферы являются оксиды азота. 2. Для сооружения крупных ТЭС в среднем необходима площадь около 2,3 км2, не считая золоотвалов и водохранилищ охладителей, а с их учетом 3–4 км2. На этой территории изменяется рельеф местности, структура почвенного слоя и экологическое равновесия. Крупные градирни существенно увлажняют микроклимат в районе станции, способствуют образованию низкой облачности, туманов, снижению солнечной освещенности, вызывают моросящие дожди, а в зимнее время иней и гололед. ТЭС сбрасывают в водоемы большое количество теплоты, повышают температуру воды и оказывают влияние на форму и среду водоемов 3. Для ГЭС необходимо сооружать водохранилища, что приводит к затоплению огромных территорий. Структура теплового баланса прибрежных территорий водохранилищ и непосредственно водной поверхности, влияющая на температуру воздуха на побережье, различна по сезонам года и времени суток и зависит от площади поверхности, глубины водоема и характера воздушных течений в этой зоне. Поэтому вопросы экологического воздействия ГЭС на окружающую среду должна составлять важнейший аспект предпроектного анализа. 4. По вопросу воздействия АЭС на окружающую среду существуют различные мнения. Основными факторами загрязнения среды здесь выступают радиационные показатели: активированные пылевидные частицы, попадающие через вентиляционные каналы за пределами станции. Радиация от охлаждающей воды, проникающая радиация через корпус реактора, тепловые воздействия на воду охлаждения и, конечно же, захоронение отходов. Вопрос 30 Факторы ,оказывающие вредное воздействие на человека, животный и растительный мир В настоящее время перечень реально действующих негативных факторов насчитывает более 100 видов. К наиболее распространённым и обладающим достаточно высокими концентрациями или энергетическими уровнями относятся факторы: - запыленность и загазованность воздуха; - шум и вибрация; - электромагнитные поля и излучения; - искомфортный микроклимат (метеоусловия); - недостаточность освещения; - монотонность трудовой деятельности; - тяжёлый ручной труд и др. Таксономия - это наука о классификации и систематизации сложных явлений, понятий, объектов. Таксономия - это классификация опасностей. Выделяют следующие классификационные группировки: - по природе происхождения - природные, техногенные, антропогенные, смешанные; - по времени проявления отрицательных последствий - импульсивные, кумулятивные; - по локализации - в литосфере, в гидросфере, в атмосфере, в космосе; - по вызываемым последствиям - утомление, заболевание, травмы, летальные исходы, аварии, пожары, взрывы, затопление и т.д.; - по приносимому ущербу - социальный, технический, экономический, экологический; - по сферам проявления - бытовая, производственная, спортивная, военная, дорожно-транспортная; - по структуре (строению) - простые, производные; - по характеру воздействия на человека - активные, пассивные . В течение всей жизни человек находится под непрерывным влиянием факторов окружающей среды, благоприятных или вредных для здоровья. Из комплекса воздействующих факторов окружающей среды выделяют природные и антропогенные. Это различие обусловлено особенностями их биологического действия на жизнедеятельность организма. Большинство антропогенных факторов нежелательны или опасны в зависимости от величины воздействия. А присутствие природных факторов в окружающей среде, воздействие их на организм человека в оптимальных количествах жизненно необходимы. Это связано с тем, что природные факторы составляют естественный фон биосферы, обеспечивающий относительное постоянство её состава и круговорот веществ в природе, и служат основой функционирования живой материи. В случае действия природных факторов с интенсивностью, превышающей адаптационные возможности организма человека, их можно рассматривать как действие загрязнителей окружающей среды, которые могут нанести вред здоровью населения. Опасность хранят все системы, населённые энергией, имеющие химически и биологически активные элементы. 31)Билет Проблема аккумулирования электрической энергии актуальна. Суточные и недельные колебания нагрузки в энергосистемах приводят к заметному снижению эффективно сти их работы. Поэтому всякое устройство для аккумулирования электро энергии в системе способствует выравниванию нагрузок и тем самым по вышению экономичности энергосистем. Использование непостоянных во времени источников энергии, например энергии Солнца или ветра, вообще невозможно без промежуточных акку мулирующих устройств. В этих случаях они необходимы не только для улучшения показателей установки, но и для обеспечения непрерывности поступления энергии к потребителю. Наиболее известен способ гидроаккумулирования, когда за счет выра батываемой электрической энергии большие массы воды перекачиваются в резервуар, находящийся на более высоком уровне. Обратный приток воды в нижний резервуар используется для повторного получения элек троэнергии. Существуют также способы накопления энергии, связанные с сжатием газа до высокого давления, с нагреванием специаль ных теплоносителей до сравнительно высоких температур и т. д. Однако, наиболее эффективный способ накопления электрической энергии — превраще ние ее в химическую, то есть использование электрохимического прин ципа. 32) билет Виды аккумуляторов и их принцип действия. Типы аккумуляторов и принципы их работы АККУМУЛЯТОРЫ На сегодняшний день распространены аккумуляторы пяти различных электрохимических схем: никель-кадмиевые (Ni-Cd) никель-металлгидридные (Ni-MH) свинцово-кислотные (Sealed Lead Acid, SLA) литий-ионные (Li-Ion) литий-полимерные (Li-Polymer) Никель-кадмиевые аккумуляторы: Безусловно, это самый известный тип аккумуляторов на рынке электронной аппаратуры. Они нашли широкое применение с середины 50-х годов. Источники питания этого типа характеризуются энергетической плотностью около 40–60 Вт*ч/кг, обеспечивают порядка 1500 перезарядок, а их скорость саморазряда составляет не более 20% в месяц (причем до 10% разряда – в течение первых 24 часов и до 20% – в первый месяц после заряда). Несмотря на довольно высокий показатель тока утечки, они весьма дешевы и хорошо зарекомендовали себя в эксплуатации. Основной их недостаток – это эффект памяти (memory effect) (смотри сноску*), проявляющийся в уменьшении полезной ёмкости аккумулятора. Хранить эти источники питания лучше разряженными и перед каждой следующей зарядкой полностью разряжать их. Одно из наиболее важных достоинств – уверенная работа и малый саморазряд при низких температурах. Только эти аккумуляторы могут выдержать довольно длительное нахождение на морозе практически без потери полезных качеств. никель-металлгидридные аккумуляторы: Никель-метал-гидридные элементы появились достаточно давно. Они имеют более высокую энергетическую плотность (до 75 Вт*ч/кг) и соответственно более высокую ёмкость (примерно на 30%). С другой стороны, они дороже Ni-Cd-аккумуляторов примерно на 20% и у них меньший срок службы – всего 500 циклов заряд/разряд. Кроме того, для зарядки требуется специальное зарядное устройство, следящее за температурой и напряжением. Дело в том, что Ni-MH-аккумуляторы боятся перегрева, переохлаждения и "переполюсовки". К их недостаткам также можно отнести вдвое большее время зарядки по сравнению с Ni-Cd-аккумуляторами и большую скорость саморазряда (до 30 % в месяц). Зато аккумуляторы этого типа совершенно безопасны для окружающей среды и относительно недороги. Кроме того, никель-металлгидридные аккумуляторы подвержены эффекту памяти в гораздо меньшей степени, чем Ni-Cd. свинцово-кислотные аккумуляторы: Это одни из самых дешевых аккумуляторов, характеризуются относительно невысокой энергетической плотностью – всего 30 Вт*ч/кг. Чаще всего их применяют там, где вес не является критичным параметром, а нужны большая мощность и низкая стоимость(источники бесперебойного питания, фонари, ИТД). Диапазон значений емкости для портативных приборов лежит в пределах от 1 до 30 А*час. Ранее этими аккумуляторами комплектовались некоторые ранние модели автомобильных спутниковых телефонов, но сейчас в современных мобильных устройствах они практически не применяются. литий-ионные аккумуляторы: Были изобретены еще в 1940 году, но промышленный выпуск начался лишь в 1991 г. Считаются одними из самых перспективных источников автономного питания, но при этом до сих пор остаются одними из самых дорогих. Они имеют высокую энергетическую плотность, порядка 100 Вт*ч/кг, и обеспечивают примерно 300–500 циклов заряд/разряд. Аккумуляторы имеют очень низкую скорость саморазряда (примерно 3–5% в первый месяц, затем уменьшение до 1–3% в месяц, дополнительно около 3% потребляет схема управления). Кроме того, при одинаковых габаритах литиевые работают втрое дольше, по сравнению с Ni-Cd-аккумуляторами, и у них абсолютно отсутствует эффект памяти. О недостатках: прежде всего, это высокая цена; эти батареи необходимо хранить в заряженном состоянии, и у них имеется эффект старения, даже если аккумулятор не используется. Он проявляется в том, что через год после изготовления ухудшается ёмкость, а через два года он иногда выходит из строя. Источники питания этого типа требуют использования исключительно "родных" зарядных устройств, а для обеспечения безопасности каждый пакет аккумуляторов должен быть оборудован электрической схемой управления, чтобы ограничить пиковое напряжение каждого элемента во время зарядки и предотвратить критичное понижение напряжения элемента при разряде. Кроме того, должен быть ограничен максимальный ток заряда/разряда, и должна контролироваться температура элемента(подробнее см. сноску** ). Также к минусам можно отнести зависимость емкости от температуры(при низких температурах время работы существенно уменьшается). литий-полимерные аккумуляторы: Это одна из последних разработок в литиевой технологии. Потенциально они дешевле, чем Li-Ion-аккумуляторы, но на сегодняшний день все же остаются самыми дорогими источниками питания, несмотря на то, что уже запущено их массовое производство. Производят этот тип аккумуляторов лишь несколько крупных фирм. По конструкции они подобны своим предшественникам, но используют гелиевый электролит, поэтому могут иметь нетрадиционную форму. Эти источники обладают еще более высокой энергетической плотностью (до 160 Вт*ч/кг) и малым током разряда, причем нынешние образцы имеют очень большое количество циклов заряд/разряд – около 1000. И кроме всего прочего, эти аккумуляторы весьма компактны и легки. Полимерно-литиевые аккумуляторы состоят из секций или стеков. Каждая из секций содержит три электрода и сепаратор с полимером, который действует как электролит и как связывающее вещество. Отрицательный электрод расположен между двумя положительными и с помощью термального воздействия все компоненты объединяют в стек. Толщина одной секции около 0,6 мм. В зависимости от количества стеков можно получить аккумулятор той или иной ёмкости. Снаружи источник питания запечатывают в полимерно-алюминиевую пленку (см. рисунки). Принципиально ионо-литиевые и полимерно-литиевые аккумуляторы не различаются, но последние имеют одно важное преимущество. Так как их рабочим веществом является гель, состоящий из смеси полимера и электролита, то утечка жидкости становится просто невозможной. 33билет!!! ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ — все доступные для промышленного и бытового использования источники разнообразных видов энергии: механической, тепловой, химической, электрической, ядерной. Темпы научно-технического прогресса, интенсификация (усиление эффективности) общественного производства, улучшение условий труда и решение многих социальных проблем в значительной мере определяются уровнем использования энергетических ресурсов. Развитие топливно-энергетического комплекса и энергетики является одной из важнейших основ развития всего современного материального производства. Среди первичных энергоресурсов различают невозобновляемые (невоспроизводимые) и возобновляемые (воспроизводимые) энергетические ресурсы. К числу невозобновляемых энергетических ресурсов относятся в первую очередь органические виды минерального топлива (нефть, природный газ, уголь и т.п.). Они используются в современном мировом хозяйстве в качестве топливно-энергетического сырья особенно широко и, поэтому, нередко называются традиционными энергетическими ресурсами. К возобновляемым (воспроизводимым и практически неисчерпаемым) энергетическим ресурсам относятся гидроэнергия (гидравлическая энергия рек), а также так называемые нетрадиционные (или альтернативные) источники энергии: солнечная, ветровая, энергия внутреннего тепла Земли (в том числе геотермальная), тепловая энергия океанов, энергия приливов и отливов. Ядерная или атомная энергия относится к невозобновляемым энергетическим ресурсам, так как её источником являются радиоактивные руды (в основном урановые). Но вскоре, когда человечество сможет создать контролируемые термоядерные реакторы, то этот вид источника энергии станет практически неисчерпаемым. Т.е. можно говорить о том, что основной проблемой использования энергетических ресурсов Земли является их невозобновляемость (или по-другому их конечность). Другой же проблемой является то, что большинство запасов известных нам источников энергии уже изведаны. А новые месторождения нефти, газа и других полезных ископаемых находятся в труднодоступных местах планеты. Конечно, доходы, полученные от добычи этих ресурсов, покроют расходы на разведывание, но не стоит ли человечеству задуматься, о переходе на другие источники энергии? |