--6-05~2

8. Определить плотность потока излучения Еэн (энергетическую освещенность), используя соотношения между лк и Вт/м2; для белого света Еэн = 4,6 10 3Еср.

9.Определить поток излучения Физл, из определения плотности потока излучения Еэн следуетФизл = ЕэнS Вт,полученный результат занести в таблицу 7.2.

10.Построить график зависимости ЭДС солнечного модуля от плотности потока излучения, падающего на его поверхность Еэн.

Таблица 7.2. Результаты измерений и вычислений

Угол

б). Определение вольтамперной характеристики солнечного модуля.

1.Подключить нагрузку (реостат) к цепи солнечного элемента.

2.Установить источник света на прямое излучение на поверхность солнечного модуля (нулевая отметка на лимбе источника).

3.Включить источник света. По показаниям вольтметра определить напряжение в цепи U. По показаниям амперметра определить ток в цепи I.

4.Перемещая подвижный контакт реостата, изменить сопротивление нагрузки в цепи и выполнить измерения U и I. Провести измерения 6 раз в пределах от минимального до максимального значения сопротивления нагрузки.

5.Для каждого измерения вычислить электрическую мощ-

ность в цепи N=I U.

6. Все данные занести в таблицу 1.2.

451

7.Построить вольтамперную характеристику (график зависимости I отU) солнечного модуля при данной плотности потока излучения, значение которой взять из предыдущей серии измерений.

8.Отметить наибольшее значение мощности (Nmax), вырабатываемой солнечным модулем и рассчитать коэффициент преобразования (см. таблицу 7.3).

Таблица 7.3. Результаты измерений и вычислений

Плотность потока излучения Еэн Вт/м2

Поток излученияФизл, Вт

1

2

3

4

5

6

7

4. Требования к оформлению отчета

1.Название работы.

2.Цель работы.

3.Общие сведения.

4.Выполнение эксперимента, расчет, заполнение таблиц, построение графиков.

5.Вывод к работе по результатам расчета.

Контрольные вопросы по лабораторной работе № 7

1.Цель лабораторной работы и объект исследования.

2.Основные величины, характеризующие солнечное излуче-

ние.

3. Какова температура поверхности Солнца?

452

4.Каким образом энергия Солнца достигает поверхности

Земли?

5.Поток излучения, единицы измерения.

6.Плотность потока излучения, единицы измерения.

7.Световой поток, единицы измерения.

8Освещенность, единицы измерения освещенности. Приборы для измерения освещенности.

9.На каком явлении основано действие фотоэлектрических преобразователей энергии?

10.Фотоэффект, виды фотоэффекта.

11.Физический смысл коэффициента преобразования солнечной энергии в электрическую.

12.Какие основные компоненты должна содержать солнечная энергетическая установка?

13.Области применения солнечных батарей.

14.Основные элементы экспериментальной установки и их назначение.

15.Методика исследования характеристики холостого хода солнечного элемента.

16.Как зависит ЭДС солнечного модуля от плотности потока излучения, падающего на его поверхность?

17.Методика определения вольтамперной характеристики солнечного модуля.

453

Лабораторная работа № 8

ОЦЕНКА СОКРАЩЕНИЯ ВЫБРОСОВ ПАРНИКОВЫХ ГАЗОВ ПРЕДПРИЯТИЯМИ ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО КОМ-

ПЛЕКСА ЗА СЧЕТ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ И АТОМНОЙ ЭНЕРГЕТИКИ

Цель работы:

1. Изучить влияние предприятий топливно-энергетического на окружающую среду.

2.Произвести расчет сокращения выбросов парниковых газов в атмосферу за счет применения возобновляемой и атомной энергетики.

1. Общие сведения

Экологическая безопасность – одно из направлений национальной безопасности Республики Беларусь. Рост антропогенного воздействия на экологическую сферу и повышение выбросов загрязняющих веществ, как и глобальные изменения окружающей среды связанные с изменением климата, угрожают национальной безопасности Республики Беларусь.

Парниковые газы – это газы с высокой прозрачностью ввиди- момдиапазоне и с высоким поглощением в среднем и дальнем инфракрасном диапазонах. Присутствие таких газов в атмосферах планет приводит к парниковому эффекту, то есть повышению температуры нижних слоев атмосферы планеты. Чрезмерная же концентрация парниковых газов создает угрозу увеличения темпов глобального потепления на Земле и возникновения сопутствующих негативных эффектов.

Республика Беларусь, являясь стороной Рамочной Конвенции Организации объединенных Наций об изменении климата, согласно принятым обязательствам, предпринимает действия по сокращению выбросов парниковых газов в окружающую среду. На регулярной основе публикуются кадастры антропогенных выбросов из источников и абсорбции поглотителями всех парниковых газов, не регулируемых Монреальским протоколом, в том числе выбросы по категории «Энергетика». Энергетический сектор является наиболее крупным

454

источником выбросов парниковых газов. За последнее десятилетие выбросы энергетического сектора составляли 64-65%, а выбросы категории 1А1 «Энергетическая промышленность» – 35-38% от суммы совокупных выбросов парниковых газов без учета сектора «Землепользование, изменение землепользования и лесное хозяйство» (далее ЗИЗЛХ). Стоит отметить, что за период 2010-2020 год выбросы парниковых газов в энергетическом секторе страны удалось сократить на 5,4%, а выбросы энергетической промышленности – на 8,0%.

Согласно исследованию Международного агентства IRENA, наибольшее снижение выбросов парниковых газов будет происходить за счет сочетания использования возобновляемых источников энергии, электрификации секторов конечного потребления (в особенности дорожного транспорта и низкотемпературного отопления) и повышения энергоэффективности. Три эти составляющие смогут обеспечить 70-процентное сокращение выбросов парниковых газов к 2050 году и позволят стремиться к выполнению сценария SSP1-1.9 с ограничением роста температуры не выше 1,5 °С или, по крайней мере, сценария SSP1-2.6 с ограничением ниже 2 °С.

2. Описание Калькулятора сокращения выбросов парниковых газов

Предложенный в работе Калькулятор сокращения выбросов парниковых газов (далее – Калькулятор) дает оценку снижения выбросов парниковых газов при использовании возобновляемых источников энергии и ядерного топлива, заменяющих традиционные горючие ископаемые виды топлива. Инструмент предполагает, что количество энергии, полученной от возобновляемых источников энергии или ядерного топлива, заменяет аналогичное количество энергии, произведенной за счет сжигания ископаемого топлива при существующей или заданной пользователем структуре топлив.

Расчеты могут проводиться для анализа производства отдельно электрической или тепловой энергии, а также их совокупности, что важно для Республики Беларусь, где имеется большая потребность в тепловой энергии и широко распространено централизованное теплоснабжение.

Имеется возможность определить сокращение выбросов на полном жизненном цикле оборудования, которые включают вы-

455

бросы на этапе производства оборудования, его эксплуатации и в течение процессов, происходящих после окончания срока службы оборудования (сценарий А). Для расчета данного сценария исходные данные по удельным выбросам парниковых газов для различных технологий взяты из Специального доклада о возобновляемых источниках энергии и смягчении последствий изменения климата Межправительственной группы экспертов по изменению климата. В качестве базовых значений удельных выбросов приняты медианные значения, полученные экспертами в результате анализа более чем двух тысяч источников. Базовые значения были скорректированы для особенностей производства энергии в Республике Беларусь, в частности, учтена комбинированная выработка электрической и тепловой энергии на теплоэлектроцентралях, позволяющая более эффективно использовать топливо и, как результат, производить меньше выбросов парниковых газов по сравнению с раздельной выработкой.

Альтернативный вариант расчета (Сценарий Б) базируется на национальных выбросах парниковых газов, география которых ограничена границами государства. Такой подход позволяет оценить влияние энергетического сектора на экологию страны без учета косвенных выбросов, произведенных при, например, производстве либо доставке оборудования, а также принимать во внимание фактически производимые выбросы, которые могут несколько отличаться от медианных мировых значений. В данном сценарии применяются национальные коэффициенты выбросов парниковых газов. В значении коэффициента уже учтена структура энергетического баланса, что упрощает их применение. Важно отметить, что расчет по Сценарию Б без соответствующей корректировки национальных коэффициентов возможен только для Республики Беларусь и только для случая централизованного электро- и теплоснабжения в базовом варианте.

В качестве исходных данных для расчета по Сценарию А в Калькулятор должны быть введены объемы производства электрической и/или тепловой энергии, полученной за счет всех имеющихся источников энергии. Дополнительно может быть установлен удельный расход топлива на отпуск электрической и тепловой энергии, иначе используются значения, установленные по умолчанию и соответствующие рекомендациям Департамента по энергоэффективности Государственного комитета по стандартизации Республики Бела-

456

русь по проведению расчетов в 2023 году. Колебания удельных расходов топлива от средних значений за последние пять лет не превышает 2,5%, в связи с чем допускается не прибегать к дополнительной корректировке данных показателей (рисунок 2.1).

Рисунок 8.1 – Окно ввода данных калькулятора, Сценарий А

Для расчета по сценарию Б необходим ввод только объемов энергии, произведенной за счет возобновляемых источников энергии и ядерного топлива (рисунок 8.2).

Рисунок 8.2 – Окно ввода данных калькулятора, Сценарий Б

457

Алгоритм работы с Калькулятором представлен на рисунке 8.3.

Рисунок 8.3 – Алгоритм работы с Калькулятором

3. Порядок выполнения работы

а) определение сокращения выбросов и доли возобновляемых источников энергии.

1. Открыть приложение. На вкладке «Ввод исходных данных» поочередно для Беларуси и обозначенной для варианта страны ввести объемы произведенной из различных источников энергии электроэнергии и тепловой энергии (таблицы 8.1 и 8.2).

458

Таблица 8.1. Выработка электроэнергии по виду источника энергии, млн. кВт

459

Таблица 8.2. Выработка тепловой энергии по виду источника энергии, ТДж

460