- •Министерство сельского хозяйства рф
- •Раздел 1
- •1.2. Теплотехнические требования к условиям обитаемости
- •Глава 2 Источники энергии
- •2.1. Невозобновляемые источники энергии
- •2.2. Возобновляемые источники энергии
- •2. 4. Блок – схема ветроэнергетической установки:
- •2.5. Ветроэлектрическая установка
- •Глава 3 Основы воспламенения и горения химических топлив
- •3.1. Кинетика процессов горения
- •3.2. Воспламенение топлив
- •3.3. Горение гомогенных топлив
- •3.4. Горение гетерогенных топлив
- •3.5. Понятие о детонационном горении
- •Глава 4 Преобразователи энергии химических топлив
- •4.1. Виды преобразователей энергии и их характеристики
- •4. 2. Котельные установки
- •4.3. Паровые и водогрейные котлы
- •4.4. Воздухонагреватели
- •Раздел II Теплоснабжение сельскохозяйственных сооружений
- •Глава 5 Тепловые сети и тепловые пункты
- •5.1. Тепловые сети
- •5.2. Тепловые пункты
- •Глава 6 Отопление и горячее водоснабжение
- •6.1. Системы отопления
- •Циркуляцией теплоносителя:
- •6.2 Общие сведения о горячем водоснабжении
- •Разводкой системы горячего водоснабжения:
- •Раздел III
- •7.2. Вентиляторы и их характеристики
- •7.3. Расчет систем вентиляции
- •7.4. Подбор вентиляторов
- •Глава 8 Системы кондиционирования
- •8.1. Назначение и виды систем кондиционирования
- •8.2. Процессы обработки воздуха в кондиционерах
- •8. 3. Кондиционеры
- •А.Т. Манташов теплотехника
- •Часть II
- •Теплотехническое обеспечение обитаемости
2.2. Возобновляемые источники энергии
2.2.1. Солнечная энергия
Самыми мощными источниками энергии являются Солнце и звезды.
С поверхности Солнца ежесекундно излучается энергии 3,8·1026джоулей. Примерно половина этой энергии приходится на видимый спектр излучения, остальная часть – на инфракрасные и тепловые лучи.
Количество солнечной энергии, падающей на единицу нормальной к лучам поверхности, находящейся за пределами атмосферы, в единицу времени, называется с о л н е ч н о й п о с т о я н н о й. Солнечная постоянная зависит от расстояния до Солнца и на верхний слой земной атмосферы приходится в среднем 1353 Вт/м2. До поверхности Земли доходит значительно меньше энергии, так как она поглощается атмосферой, отражается облаками, преломляется в воздухе. Несмотря на это, лучистый поток от Солнца в безоблачный день внушителен. Так, например, солнечная батарея (фотоэлектрический генератор) площадью в 1 м2с коэффициентом полезного действия
15 % выдает в безоблачный день 0,25 кВт электроэнергии.
Значительная часть солнечной энергии, достигающей Земли, без вмешательства человека участвует в образовании биомассы растений
(ф и т о м а с с ы). Фитомасса, являясь своеобразным аккумулятором, обладает энергетическим потенциалом, превышающим приблизительно в 20 раз энергию полезных ископаемых земной коры. С участием человека солнечная энергия используется при производстве сельскохозяйственной продукции растительного происхождения. В меньшей степени пока нашло прямое преобразование солнечной энергии в теплоту (тепловые гелиоустановки) и электроэнергию (термоэлектрогенераторы). Эти и другие преобразователи солнечной энергии достаточно подробно изложены в работах [1] и [2].
Важнейшим достоинством солнечной энергии являются ее возобновляемость, безвредность для окружающей среды и отсутствие необходимости в средствах ее доставки. Недостаточное использование солнечной энергии на территории России связано с малой плотностью лучистого потока, его неравномерности из-за смены дня и ночи и перемен погоды. Однако, решение проблем, связанных с концентрацией солнечной энергии и ее аккумуляцией, открывает широкую перспективу для этого вида неисчерпаемой энергии.
2.2.2. Энергия движения воздуха в атмосфере
Движение воздуха в атмосфере возникает вследствие неравномерного горизонтального распределения давления, которое, в свою очередь, обусловлено неоднородностью температурного поля у земной поверхности. Горизонтальную составляющую этого движения называют в е т р о м. Ветер характеризуется скоростью и направлением. При скорости 5…8 м/с ветер считается умеренным, свыше 14 м/с – сильным. При шторме скорость ветра порядка 20…25 м/с, а при урагане – 60…80 м/с.
Потенциал энергии ветра колоссален: 96·1021 Дж, что составляет почти 2% солнечной энергии, падающей на землю. Практическое применение имеет энергия умеренного и сильного ветра. В зонах с умеренным ветровым режимом на 1км2можно получить годовую выработку электроэнергии около 3,6 МДж.
Использовать энергию ветра человечество научилось давно (парусные суда, ветряные мельницы). В настоящее время ветровые силовые установки в основном применяются для выработки электроэнергии. По данным Всемирной ветроэнергетической ассоциации WWEAза 2006 г. в мире функционирует более 40 000 ветроэлектрических агрегатов, суммарная мощность которых превышает 73 900 МВт. В ближайшее десятилетие ожидается увеличение мирового объема инвестиций в ветроэнергетику почти в девять раз.
Блок – схема преобразователя кинетической энергии ветра в какие-либо другие виды энергии представлена на рис. 2.4.
5
1
2
4
К потре -бителю
3