Х арківський національний технічний університет

Сільського господарства імені Петра Василенка

Методичний посібник для самостійної підготовки

Та виконання практичних завдань по курсу

«Джерела енергії»

Затверджено на засіданні кафедри

«Електропостачання та

енергетичного менеджменту»

Протокол № від .05.2012р.

Затверджено на засіданні
Методичної Ради НІІ ЕКТ
ХНДУСГ ім. П. Василенка
Протокол № від .05.2012р.

Харків 2012 Дудніков с.М.,

Методичний посібник для самостійної підготовки і виконання завдань на тему: «Розрахунок основних параметрів та економічної доцільності використання пристроїв перетворення енергії від поновлюваних джерел в інші види».

Рецензенти:

Савченко П.І., доктор технічних наук, професор (Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка)

Методичні вказівки призначені для придбання практичних навичок і розв'язку завдань щодо побудови систем енергопостачання споживачів АПК із використанням поновлюваних джерел.

Розраховане для студентів вищих навчальних закладів і інженерів-електриків.

© Дудніков С.М., 2012

© Харківський національний технічний університет сільського господарства імені Петра Василенка 2012

Вступ

Досвід економічного та соціального розвитку свідчить, що Україна не має в достатньому обсязі власних паливно-енергетичних ресурсів (ПЕР), які б могли задовольнити зростаючі потреби споживачів. Для правового, економічного і соціального розв’язання проблем раціонального використання ПЕР прийнято ряд законів України, наприклад, закон «Про енергозбереження», введений в дію Постановою Верховної Ради - №75/94-ВР, науково-практична програма – Тасіs (Украина: эффективность малой энергетики; энергосбережение в разных областях производства; энергетика и экономика). Із аналізу документів і програм відносно зменшення споживання ПЕР відмічено напрямки використання енергії від поновлюваних джерел. Однак існують позитивні і негативні судження щодо практичного використання поновлюваних джерел енергії (ПДЕ). Основне із них - є ствердження неконкурентної спроможності їх використання в порівнянні з енергіями, отриманими від централізованої системи (ЦС). Негативна оцінка базується в першу чергу на тому, що вартість одиниці енергії ЦС нижче, чим вартість одиниці енергії, отриманої споживачем при використанні ПДЕ.

Вищевикладене вимагає удосконалення технічних пристроїв, які перетворюють енергію, отриману від альтернативних джерел, в інші види та встановлення їх взаємозв’язків в системах енергопостачання споживачів АПК.

Таким чином, визначення умов, при яких споживачі АПК будуть мати позитивний економічний ефект від використання АДЕ по відношенню до джерел існуючої ЦС, є актуальною задачею. Вирішення даної задачі надасть підстави до заохочення споживачів АПК використовувати енергію поновлюваних джерел, що забезпечить їхню енергетичну незалежність і країни в цілому.

Основні заходи щодо вирішення поставленої задачі викладені в методичному посібнику і можуть бути використані в учбовому процесі, що надасть можливість отримати студентами практичних навиків щодо визначення:

1. основних параметрів установок, що використовуються споживачем для перетворення енергії поновлюваних джерел в інші види;

2. економічної доцільності використання установок по перетворенню енергії поновлюваних джерел в інші види;

3. основних заходів при проектуванні комбінованої системи енергопостачання споживачів АПК;

4. межі грошових затрат на побудову комбінованої системи енергопостачання, при якої споживач АПК буде мати позитивний економічний ефект.

1. Розрахунок основних параметрів і економічної доцільності використання геліоенергетичних установок (ГЕУ).

Навчальна мета:

Засвоєння студентами методики розрахунку основних параметрів ГЕУ і визначення економічної доцільності використання ГЕУ.

Програма роботи:

1. Ознайомитись з принципом роботи і призначення геліоенергетичних установок.

2. Розрахувати площину сонцепоглинаючої поверхні геліоколектора.

3. Визначити обсяги енергії, які можливо отримати від ГЕУ.

4. Визначити, за даними критерію ефективності, економічну доцільність використання геліоенергетичних установок .

Вимоги до складення звіту

Звіт про виконану роботу повинен мати:

1. Мету і програму роботи.

2. Вхідні данні.

3. Приклад рішення та результати розрахунків, зведених в таблицю.

4. Висновки за результатами розрахунків.

Основні теоретичні положення

Площина сонцепоглинаючої поверхні геліоколектора визначається за

формулою:

(1.1)

де Q_д – розрахункові потреби в тепловій енергії, ГДж/добу, де

,

де ∆Q – теплові погодинні втрати енергії об’єкту, що обігрівається, кВт∙год/м³;

t_д – термін доби, t_д = 24 год;

V – об’єм об’єкту, що обігрівається, м³;

k_е – коефіцієнт, який характеризує співвідношення між одиницями енергії (кВт∙год в Дж) k_е = 3,6∙10⁶ в.о.;

η_г – ККД геліоенергетичної установки, в.о. (η_г=0,4-0,5 в.о.);

– сумарна середньостатистична добова щільність теплового сонячного потоку в j-му місяці, ГДж/м²: за даними [1] для центральних кліматичних зон України в липні за умов сонячного дня .

Обсяги енергії, які споживач може отримати за термін року від ГЕУ за умови її сезонного використання визначимо за формулою [3]:

(1.2)

де: Т_с - кількість місяців використання ГЕУ за термін року, Т_с = 5 в.о..

А – площина геліоколектора, м²;

t – кількість діб використання навантаження геліоустановкою за термін j – ого місяця, t = 30 в.о.;

Кн_ГЕУ - коефіцієнт незбігання графіка навантаження споживача з наявністю сонячної енергії, в.о., Кн_ГЕУ = 0 - 1;

Критерій ефективності L_ек використання ГЕУ залежить від щорічних відрахувань Е_н і а від величини капітальних вкладень в установку К, обсягів купленої та використаної теплової енергії від централізованої системи за термін року Q_р та її вартості С. Систему енергопостачання з використанням ГЕУ використовувати доцільно, коли виконуються умови [1]:

(1.3)

де а – норма відрахувань на покриття експлуатаційних витрат (при відсутності нормативних даних за термін експлуатації а = 0,1/Т_е, в.о., тоді при терміні експлуатації Т_е=16 років річна величина експлуатаційних витрат дорівнює: а=0,1/16=0,00625 в.о./рік);

Е_н - нормативний коефіцієнт економічної ефективності, річна величина якого складає: Е_н = 1/Т_е=1/16=0,0625 в.о.;

Q_р – річні обсяги купленої теплової енергії від централізованої системи, ГДж/рік.