М ІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Кафедра електропостачання

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни: «Розосереджена генерація в системах енергопостачання»

на тему: «Техніко-економічне обґрунтування структурного та функціонального контенту розосередженої мікроенергостанції з врахуванням енергетичних характеристик котеджу, метеорологічних особливостей та сировинної бази міста Одеси»

Студента III курсу ОЕ-п12 групи

напряму підготовки 6.050701 Електротехніка та електротехнології

спеціальності 7.05070103 Електротехнічні системи електроспоживання

Степанеля Я.І.

Керівник: доц., канд. техн. наук Ковальчук А.М

Традиційна оцінка ____________________

Кількість балів: _____ Оцінка: ECTS _____

НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ УКРАЇНИ

«КИЇВСЬКИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ ІНСТИТУТ»

Кафедра електропостачання

Дисципліна ЗП-15 «Розосереджена генерація в системах енергопостачання»

Спеціальність 8.05070103, 7.05070103 «Електротехнічні системи електроспоживання».

Курс 3 група ОЕ-п12 Семестр 6

ЗАВДАННЯ НА РОЗРОБКУ КУРСОВОЇ РОБОТИ

студента III курсу групи ОЕ-п12

Степанеля Яна Ігоровича

1 Тема роботи: «Техніко-економічне обґрунтування структурного та функціонального контенту розосередженої мікроенергостанції з врахуванням енергетичних характеристик котеджу, метеорологічних особливостей та сировинної бази міста Одеси»

2 Термін завершення роботи: ________________________

3 Вихідні дані:

• регіон (область) – Одеська область;

• населений пункт – місто Одеса;

• назва об’єкта – котедж;

• досліджуваний період часу – березень, вересень місяць.

Дата видачі завдання ___.____._________ р.

Завдання видав ______________________ А.М. Ковальчук

Завдання отримав ______________________ Я.І. Степанель

ЗМІСТ

ВСТУП 4

1 ОСНОВНА ЧАСТИНА 6

1.1 Аналіз метеорологічних даних міста Одеси та його сировинної бази 6

1.2 Теплотехнічні характеристики будівлі, потреба у тепловій енергії на опалення, ГВП та вентилювання 14

1.3 Визначення та аналіз графіків електричного навантаження будівлі 24

1.4 Визначення ефективності впровадження вітроенергетичної установки для потреб енергозабезпечення об’єкта 33

1.5 Визначення ефективності впровадження фотовольтаїчної системи для потреб енергозабезпечення об’єкта 39

1.6 Розрахунок системи теплоакумулюючого електроопалення з застосуванням твердо тільних (магнезитових) накопичувачів 46

1.7 Загальні висновки та рекомендації щодо пріоритетності енерготехнологій 50

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ 51

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ 52

ДОДАТОК А 53

ВСТУП

Виробництво енергії , що є необхідним засобом для існування і розвитку людства, впливає на природу і навколишнє середовище людини . З одного боку в побут і виробничу діяльність людини настільки твердо увійшла тепло- і електроенергія, що людина навіть і не мислить свого існування без неї і споживає самі собою зрозумілі невичерпні ресурси. З іншого боку , людина все більше і більше свою увагу загострює на економічному аспекті енергетики і вимагає екологічно чистих енергетичних виробництв. Це говорить про необхідність вирішення комплексу питань, серед яких перерозподіл коштів на покриття потреб людства, практичне використання в народному господарстві досягнень, пошук і розробка нових альтернативних технологій для вироблення тепла та електроенергії і т.д.

У другій половині ХХ століття перед людством повстала глобальна проблема - це забруднення навколишнього середовища продуктами згоряння органічного палива. Навіть якщо розглядати окремо кожну галузь цієї проблеми, то картина буде складатися жахлива. Приміром , ось дані статистики за викидами в навколишнє середовище шкідливих речовин автомобілями: з вихлопними газами автомобілів в атмосферу потрапило 14,7 мільйона тонн оксиду вуглецю, 3,4 мільйона тонн вуглеводнів, близько одного мільйона тонн оксидів азоту, більше 5,5 тисячі тонн високотоксичних сполук свинцю. І це дані на далекий 1993 і якщо врахувати , що кожен рік з конвеєрів автомобільних заводів сходить понад 40 мільйонів машин, і темпи виробництва зростають, то можна сказати, що вже через десять років всі великі міста світу загрузнуть в смогу. До цього ще необхідно додати продукти згоряння палива на теплових електростанціях, затоплення величезних територій гідроелектростанціями та постійна небезпека в районах АЕС. Але у цієї проблеми є і друга сторона медалі: всі нині використовувані джерела енергії є вичерпаними ресурсами. Тобто через сторіччя при таких темпах споживання вугілля, нафти і газу населення Землі загрузне в енергетичній кризі .

Тому нині перед усіма вченими світу стоїть проблема знаходження та розробки нових альтернативних джерел енергії.

У даній роботі будуть розглянуті проблеми використання та застосування нових видів палива та технологій, які можна було б назвати безвідхоними і невичерпними. Розроблені способи зменшення використання тіх чи інших енергоресурсів.

1 Основна частина

1.1 Аналіз метеорологічних даних міста Одеси та його сировинної бази

1. Знаходимо статистичні дані щодо метеорологічних характеристик міста Одеса для двох місяців - березня та вересня, а саме: напрям та швидкість вітру на висоті 10м і температура на висоті 2 м, над рівнем землі. Використовуємо значення отримані в аеропорту Одеси [1].

2. Дані приводимо до форми, придатної для подальшої комп’ютерної обробки в таблицях Excel: температура, швидкість і напрям вітру визначені на кожному півгодинному інтервалі для двох місяців.

3. За даними температури повітря будуємо графіки температурних умов для березня (рисунок 1) та вересня (рисунок 2):

Рисунок 1 - Графік температурних умов для березня 2012 року

Рисунок 2 - Графік температурних умов для вересня 2012 року

4. Будуємо діаграми тривалості температурних режимів для березня (рисунок 3) та вересня (рисунок 4). Для цього складаємо таблиці тривалості певної температури у березні (таблиця 1) та вересні (таблиця 2):

Таблиця 1 - Тривалість температурних режимів для березня 2012р.

T,°С	-9	-8	-7	-6	-5	-4	-3	-2	-1	0	1	2	3	4	5	6	7
t, год	0,5	2,5	3,5	9	11,5	21,5	33	59	36,5	61,5	49,5	47	57,5	31,5	61,5	46,5	40,5
T,°С	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21	22	23	24
t, год	26,5	22	27,5	12	13	15,5	12,5	10,5	7,5	9	6,5	1	0,5	2	2	1,5	2

Таблиця 2 - Тривалість температурних режимів для вересня 2012р.

T,°С	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19
t, год	3,5	8,5	13,5	23	25	37	42,5	53	67	57,5	68,5
T,°С	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29
t, год	53	62,5	55,5	53	32,5	44,5	9	4,5	5,5	1

Рисунок 3 - Діаграма тривалості температурних режимів для березня 2012р.

Рисунок 4 - Діаграма тривалості температурних режимів для березня 2012р.

5. Будуємо троянду вітрів для напрямів Північ – Півн.Схід – Схід – Півд.Схід – Південь – Півд.Захід – Захід – Півн.Захід з розподілом за інтенсивністю вітрової активності за діапазонами 1…>0,5; 0,5…>0; 0 (де значенню 1 відповідає швидкість вітру V_max).

Для побудови розподіляємо тривалість вітрової активності за напрямками та швидкістю (табл. 3, табл. 4).

Таблиця 3 – Тривалість режимів вітрової активності за напрямком для березня

Напрям вітру		При швидкості вітру 0,5Vmax - Vmax, год	При швидкості вітру 0 - 0,5Vmax, год	Штиль, год
	Північ	49,5	108,5	10,9
	Півн.Схід	0	7	10,9
	Схід	0	12	10,9
	Півд.Схід	0	9,5	10,9
	Південь	4	40,5	10,9
	Півд.Захід	14,5	66,5	10,9
	Захід	8	90,5	10,9
	Півн.Захід	42,5	176,5	10,9
	Змінний	0	16,5	10,9

Таблиця 4 – Тривалість режимів вітрової активності за напрямком для вересня

Напрям вітру	При швидкості вітру 0,5Vmax - Vmax, год	При швидкості вітру 0 - 0,5Vmax, год	Штиль, год
Північ	35	69,5	25
Півн.Схід	3,5	79	6
Схід	4	66,5	17,5
Півд.Схід	1	55	6
Південь	48	90	14
Півд.Захід	4,5	30	14
Захід	1	16,5	9,5
Півн.Захід	12	44,5	8
Змінний	0	44,5	15,5

За допомогою програмного забезпечення (MO Excel) виконуємо побудову троянд вітрів для березня (рисунок 5) та вересня (рисунок 6) місяця 2012року.

Рисунок 5 – Троянда вітрів для березня 2012р.

Рисунок 6 – Троянда вітрів для вересня 2012р.

6. Будуємо діаграми тривалості режимів вітрової активності для березня (рисунок 7) і вересня (рисунок 8).

Попередньо складаємо таблиці тривалості режимів вітрової активності.

Таблиця 5 – Тривалість режимів вітрової активності для березня

V, м/с	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
t, год	196	47	181	210	189	170	136	122	95	65	41	20	10	1	4	1

Таблиця 6 – Тривалість режимів вітрової активності для вересня

V, м/с	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
t, год	231	75	323	254	203	136	81	79	43	12	3

Рисунок 7 - Діаграма розподілу вітрового потенціалу за швидкостями протягом березня 2012р.

Рисунок 7 - Діаграма розподілу вітрового потенціалу за швидкостями протягом вересня 2012р.

7. За даними щодо інтенсивності сонячної радіації [2] для міста Одеси будуємо графік інтенсивності сонячної інсоляції для березня (рисунок 8) та вересня (рисунок 9) місяця.

Рисунок 8 – Середня інсоляція на горизонтальну поверхню протягом березня

Рисунок 9 – Середня інсоляція на горизонтальну поверхню протягом вересня

Висновок. Клімат Одеси помірно континентальний, з м’якою зимою, відносно затяжною весною, теплим довгим літом і осінню. Середньорічна температура – 10 ^оС, що вимагає наявності хорошої опалювальної системи.

Відносно висока сонячна інсоляція і вітрова активність дозволяє сміливо використовувати альтернативні джерела енергії.

Розташування на берегу Чорного моря, розвинена металургія і металообробка, нафтопереробка, дає вільний доступ до всіх необхідних ресурсів і сировини, що необхідні для побудови якісної енергетичної системи.