- •Федеральное агентство по образованию
- •Оглавление
- •1. Введение
- •Солнечная энергетика
- •Недостатки и преимущества различных видов энергии
- •Терминология
- •Сравнительная стоимость электроэнергии
- •2. Сведения из сопутствующих технических дисциплин
- •2.1. Закон сохранения энергии, уравнение Бернулли.
- •2.2. Закон сохранения количества движения
- •2.3. Вязкость
- •2.4. Турбулентность
- •2.5.Трение при течении в трубах
- •3. Теплоперенос
- •3.1. Метод тепловой цепи и терминология
- •3.2. Теплопроводность
- •3.3. Конвективный теплообмен
- •Вынужденная конвекция
- •Cвободная конвекция
- •Расчёт конвективного теплообмена
- •3.4. Радиационный перенос
- •Серые тела имеют диффузно излучающую поверхность, у которой коэффициенты
- •3.5. Свойства прозрачных веществ
- •3.6. Теплоперенос посредством теплоносителя
- •3.7. Смешанный теплоперенос и его тепловая цепь
- •4. Солнечное излучение
- •4.1. Космическое солнечное излучение
- •4.2. Геометрия Земли и Солнца
- •Расположение приёмника относительно Солнца
- •Поглощение в атмосфере
- •Оценки солнечной энергии
- •5. Нагревание воды солнечным излучением
- •5.1. Расчёт теплового баланса
- •5.2. Открытые нагреватели
- •5.3. Закрытые нагреватели
- •Эффективность плоского пластинчатого приёмника.
- •5.4. Системы с изолированным накопителем.
- •5.5.Селективные поверхности.
- •5.6. Вакуумированные приёмники
- •6. Другие применения солнечной энергии
- •6.1. Подогреватели воздуха
- •6.2. Зерносушилки
- •Водяной пар и воздух
- •Влажность сельскохозяйственных продуктов
- •Энергетический баланс и температура просушки
- •Пассивные солнечные системы
- •Активные солнечные системы
- •6.4. Охлаждение воздуха
- •6.5. Опреснение воды
- •6.6. Солнечные пруды
- •6.7. Концентраторы солнечной энергии
- •Обычно выбирают
- •6.8. Солнечные системы для получения электроэнергии.
- •7. Фотоэлектрическая генерация.
- •7.1. Поглощение фотонов.
- •8. Энергия ветра
- •8.1. Ветроэнергетический кадастр
- •8.2. Классификация ветроустановок
- •Технико – экономические характеристики зарубежных вэу
- •8.3. Основы теории ветроэнергетических установок. Преобразование энергии ветра
- •Мощность ветроколеса
- •8.4. Лобовое давление на ветроколесо
- •8.5.Крутящий момент.
- •8.6. Характеристики ветра.
- •8.7. Использование ветроколесом энергии ветра.
- •8.8. Удельные мощность и энергия ветрового потока.
- •8.9. Производство механической работы
- •9.Гидроэнергетика.
- •9.1. Основные принципы использования энергии воды.
- •9.2. Активные гидротурбины.
- •9.3. Размер струи и размер сопла.
- •9.4. Размер колеса турбины и его угловая скорость.
- •9.5. Реактивные гидротурбины.
- •9.6. Гидроэлектростанции.
- •Основные технические характеристики микрогидроэлектростанций
- •Основные технические характеристики гидроагрегатов с пропеллерными
- •10. Геотермальная энергия.
- •11. Энергия Мирового океана.
- •11.1. Энергия приливов и отливов.
- •11.2. Основы теории приливов.
- •11.3. Мощность приливных течений.
- •11.4. Энергия волн.
- •11.5. Энергия и мощность волны.
- •11.6. Отбор мощности от волн.
- •11.7. Утка Солтера. Утка Солтера является устройством, обладающим весьма высокой эффективностью преобразования энергии волн. Форма её обеспечивает максимальное извлечение мощности.
- •11.8. Преобразование тепловой энергии океана.
- •12. Энергия биомассы.
- •12.1. Классификация основных типов процессов, связанных с переработкой биомассы.
- •Биохимические
- •Агрохимические
- •12.2. Производство биомассы для энергетических целей.
- •12.3. Сжигание биотоплива для получения тепла.
- •12.4. Пиролиз (сухая перегонка).
- •Выход этанола из различных культур Бразилии
- •12.5. Получение биогаза путём анаэробного сбраживания.
- •13. Аккумулирование и передача энергии на расстояние.
- •Химическое аккумулирование.
- •Аккумулирование тепла.
- •Свинцово – кислотные батареи.
- •Механическое аккумулирование.
- •Маховики.
- •Сжатый воздух.
- •Транспорт биомассы.
- •Транспорт тепла.
- •14. Заключение
- •Динамика прироста мощностей ветроустановок в мире
- •Стоимость угля, нефти и газа растёт, а их природные ресурсы сокращаются.
- •Литература
8.9. Производство механической работы
1. Морские суда. Паруса с автоматическим управлением.
2. Мельницы.
3. Водяные насосы.
4. Производство тепла. Преобразование в тепло вырабатываемой электроэнергии.
9.Гидроэнергетика.
Гидроэнергетика – это область энергетики, использующей энергию падающей воды. Установленная мощность всех гидростанций в мире 670 ГВт.
Установленная мощность ГЭС России составляет 44 ГВт. В современной гидроэлектростанции масса воды с большой скоростью устремляется на лопатки турбин. Гидроэлектростанции классифицируются по мощности на мелкие (до 0,2МВт), малые (до 2 МВт), средние (до 20МВт) и крупные (свыше 20МВт). Второй критерий, по которому разделяются гидроэлектростанции,- напор. Различают низконапорные ГЭС (напор до 10м), среднего напора (до 100м) и высоконапорные (свыше 100м). Затраты на строительство ГЭС велики, но они компенсируются тем, что не приходится платить за источник энергии – воду. Турбина – энергетически очень выгодная машина, потому что вода легко и просто меняет поступательное движение на вращательное. Преимущества ГЭС очевидны – постоянно возобновляемый самой природой запас энергии, простота эксплуатации, отсутствие загрязнения окружающей среды. Постоянный рост цен на органическое топливо приводит к значительному росту цен на электрическую энергию, доля которой в себестоимости производимой продукции более 20%. Поэтому в сельском хозяйстве назрела необходимость в строительстве малых ГЭС там, где для этого есть возможность.
На основании анализа современных требований, может быть рекомендовано оборудование, создание которого базируется на следующих основных принципах:
Уменьшить количество типоразмеров оборудования для организации их серийного изготовления.
Агрегаты МГЭС комплектуются серийными асинхронными генераторами и, в случае необходимости, мультипликаторами. Могут быть использованы также синхронные генераторы.
Направляющий аппарат гидротурбин выполнен с фиксированными лопатками.
Рабочие колёса осевых гидротурбин выполнены пропеллерными с возможностью установки лопастей при монтаже в заданное положение и их последующим жёстким закреплением во втулке.
Система автоматического управления (САУ) выполнена электронно – электрической.
САУ исключает присутствие обслуживающего персонала на ГЭС при эксплуатации.
В производстве освоены гидроагрегаты восьми типоразмеров, в т.ч.:
- микрогидроэлектростанции мощностью до 90кВт с пропеллерными рабочими колёсами на напоры 1,5 – 10м;
- микрогидроэлектростанции мощностью до 100кВт с диагональным рабочим колесом на напоры 10 – 55м;
- гидроагрегаты мощностью до 500 и 1500кВт с пропеллерными рабочими колёсами на напоры 3,5 – 9м и 10 – 25м;
- гидроагрегаты мощностью 1500кВт с радиально-оевыми рабочими колёсами на напоры свыше 30м.
Сравнительный расчёт эффективности использования дизельной станции (ДС) и микроГЭС.
Вариант 1. Использование МикроГЭС – 10.
Срок службы микроГЭС не менее 10 лет, т.е. Т = 3650 суток. Вырабатываемая мощность N = 10кВт. Суточная выработка электроэнергии при пользовании электроэнергией в течение 16 часов в сутки и мощности N равна: Эc = N*t = 10*16*3650 = 584000кВт-ч. При стоимости микроГЭС – 10 7000 долларов США, стоимость 1 кВт-часа вырабатываемой электроэнергии будет равна: Ст = 7000/584000 = 0,012 долл/кВт-ч (1,2 цента за кВт-ч).
Вариант 2. Использование МикроГЭС – 50.
Срок службы микроГЭС не менее 10 лет, т.е. Т = 3650 суток. Вырабатываемая мощность N = 50 кВт. Суточная выработка электроэнергии при пользовании электроэнергией в течении 16 часов в сутки и мощности N равна: Эc = N*t = 50*16*3650 = 2920000кВт-ч.
При стоимости микроГЭС – 50 35000 долларов США, стоимость 1 кВт-ч вырабатываемой электроэнергии будет равна:
Ст = 35000/2920000 = 0,012 долл/кВт-ч (1,2 цента за кВт-ч)
Вариант 3. Использование ДС.
Для выработки 1кВт-ч электроэнергии в ДС используется 300 г. дизельного топлива (0,0003 т/кВт-ч). При цене дизтоплива 800 долларов США за тонну стоимость 1 кВт-ч вырабатываемой электроэнергии будет равна:
Сдт = 800*0,0003 = 0,24 долл/кВт-ч (24 цента за кВт-ч).
Вывод: стоимость электроэнергии при использовании микроГЭС в 20 раз меньше, чем при использовании ДС. Дополнительным преимуществом микроГЭС являются экологическая чистота и работа в автоматическом режиме, без обслуживающего персонала.
В Китае мощность малых ГЭС составляет около 30000МВт.
Норвегия производит 90% электроэнергии на ГЭС.