автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение эффективности использования солнечной и ветровой энергии для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей

На правах рукописи

АХМЕТЖАНОВ Радмиль Азатович

ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ И ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ ДЛЯ ТЕПЛОСНАБЖЕНИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Специальность 05.20.02 - Электротехнологии и электрооборудование в сельском хозяйстве

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Челябинск - 2005

Работа выполнена на кафедре «Электроснабжение сельского хозяйства» Федерального государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Челябинский государственный агроинженерный университет».

Научный руководитель: кандидат технических наук, доцент

Шерьязов Сакен Койшыбаевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Байрамгулов Юлай Жиянгалеевич

кандидат технических наук, доцйнт Пташкина-Гирина Ольга Степановна

Ведущее предприятие: ФГОУ ВПО «Красноярский государственный аграрный университет»

Защита состоится <<2^» Ш)910ЦХ 2005 года, в 10 часов на заседании диссертационного совета Д 220.069 01 при ФГОУ ВПО «Челябинский государственный агроинженерный университет» по адресу: 454080, г. Челябинск, пр. Ленина, 75.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Челябинского государственного агроинженерного университета

Автореферат разослан «15» 0№2005 года.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор технических наук, профессор /• Ь— Старцев A.B.

Моб-Ч

¿И «4090

3

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Возрастающие потребности сельского хозяйства в энергоресурсах и рост цен на органическое топливо в сочетании с аварийным состоянием электрических сетей и оборудования, а также негативным воздействием традиционных энергетических объектов на окружающую среду вызывает необходимость в поиске альтернативных источников энергии.

Одним из путей решения данной задачи является использование в системе энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей солнечной и ветровой энергии.

Исследователями отмечается, что наиболее целесообразным направлением использования солнечной и ветровой энергии в сельском хозяйстве является получение тепла, поскольку полнее используется потенциальная энергия этих источников, и не требуются сложные и дорогие преобразующие устройства. Однако информации, позволяющей оценить влияние основных параметров и условий эксплуатации гелио-, ветро- и комбинированных гелиоветроэнергетических установок (ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ) на эффективность применения солнечной и ветровой энергии для получения тепла, недостаточно.

Работа выполнена в соответствии с федеральной программой «Создание техники и энергетики нового поколения, формирование эффективной инженерно-технической инфраструктуры агропромышленного комплекса» 2001-2005 гг.

Цель работы: повышение эффективности использования солнечной и ветровой энергии для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей путем оптимизации основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ.

Задачи исследования:

1. Установить взаимосвязь между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации в климатических условиях Челябинской области.

2. Определить зависимость доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой энергией солнца и ветра, от технических показателей ГЭУ и ВЭУ, а также гелио- и ветроэнергетических ресур-

сов района.

3 Разработать схему КГВЭУ, обеспечивающую эффективное использование солнечной и ветровой энергии для получения тепловой энергии.

4 Определить оптимальные значения основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ в зависимости от их удельной стоимости, затрат на топливо, гелио- и ветроэнергетических ресурсов района и тепловой нагрузки потребителя.

Объект исследования: энергоустановки, основанные на использовании солнечной и ветровой энергии.

Предмет исследования: закономерности, связывающие оптимальные значения основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ с их удеяьной стоимостью, затратами на топливо, гелио- и ветроэнергетическими ресурсами района и тепловой нагрузкой потребителя.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1. Впервые установлена взаимосвязь между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации в условиях Челябинской области на основе данных многолетних синхронных наблюдений за продолжительностью солнечного сияния и скоростью ветра.

2. Разработана имитационная модель КГВЭУ, позволяющая исследовать режим работы как отдельно, так и совместно применяемых ГЭУ и ВЭУ.

3. Получена аналитическая зависимость для расчета доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой энергией солнца и ветра.

4. Разработана схема КГВЭУ для горячего водоснабжения, новизна которой защищена патентом Российской Федерации.

5. Установлены зависимости оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ от их удельной стоимости, затрат на топливо, гелио- и ветроэнергетических ресурсов района и тепловой нагрузки потребителя

Практическая значимость:

На основе результатов диссертационной работы разработаны практические рекомендации по выбору основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ, внедренные в ЗАО «Челябинскагропром-

энерго». Результаты диссертационной работы используются в учебной дисциплине «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» для студентов Челябинского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях Челябинского ГАУ в период с 2002 по 2004 годы, на конференции молодых ученых в Тюменской ГСХА в 2002 году, на 3-й и 4-й Международных научно-технических конференциях в ГНУ ВИЭСХ (г. Москва).

Публикации. По теме диссертационной работы имеется десять публикаций, в том числе патент Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка литературы из 131 наименований и 8 приложений. Основное содержание работы изложено на 159 страницах, содержит 53 рисунка и 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обоснована актуальность темы, сформулированы цель и задачи исследования, изложены основные положения, выносимые на защиту, дана общая характеристика работы.

В первой главе «Состояние и перспективы энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей Челябинской области с использованием солнечной и ветровой энергии» изложены результаты анализа энергопотребления в сельском хозяйстве, дана общая характеристика солнечной и ветровой энергии в условиях Челябинской области, рассмотрены состояние и перспективы развития гелио- и ветроэнергетики в мире и России. Обобщен опыт использования солнечной и ветровой энергии для энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей и проведен обзор существующих методов расчета энергетических характеристик ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ

Анализ структуры энергопотребления в сельском хозяйстве показывает, что в ней около 70 - 90 % занимает тепловая энергия. Огромное её количество расходуется на отопление и горячее водоснабжение жилых и общественных зданий, создание искусственного микроклимата в животноводческих помещениях и со-

оружениях защищенного грунта, сушку сельскохозяйственных продуктов и.т.д. Поэтому в первую очередь возобновляемые источники энергии должны применяться в системах теплоснабжения.

По оценкам специалистов, в перспективе до 2010 года в сельском хозяйстве России, в том числе и Челябинской области, ожидается рост потребления энергоресурсов, и поиск альтернативных источников энергии становится неизбежным

Как показывает мировой и отечественный опыт, частично проблему энергообеспечения сельскохозяйственных потребителей можно решить путем использования солнечной и ветровой энергии.

В Челябинской области продолжительность солнечного сияния в зависимости от района составляет 2000.. 2400 часов в год В большинстве сельскохозяйственных районах области скорость ветра составляет 2...4 м/с и только в горной местности (гора Та-ганай) ее величина доходит до 8 м/с и более.

Анализ поступления солнечной и ветровой энергии в течение года в Челябинской области показал, что приход энергии данных источников не совпадает по времени. В связи с этим для более надежного круглогодичного энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей целесообразно рассматривать комбинированное использование солнечной и ветровой энергии.

На основе анализа состояния и перспектив развития гелио- и ветроэнергетики в мире и России, а также обобщения опыта применения солнечной и ветровой энергии в сельскохозяйственном производстве было установлено, что наиболее перспективным направлением использования этих источников в сельском хозяйстве является получение тепловой энергии. При этом экономия традиционных энергоресурсов может достигать 30-90 %.

Обзор существующих методов расчета энергетических характеристик ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ показал, что важной энергетической характеристикой этих установок является коэффициент замещения, представляющий собой долю тепловой нагрузки потребителя, покрываемую за счет использования солнечной и (или) ветровой энергии. Большинство методов расчета коэффициента замещения не позволяет в явном виде представить зави-

симость данного коэффициента от технических показателей ГЭУ и ВЭУ, а также гелио- и ветроэнергетических ресурсов района, что затрудняет выбор оптимальных значений основных параметров установок.

Исходя из изложенного, были сформулированы цель и задачи исследования.

Во второй главе «Исследование режима совместного поступления солнечной и ветровой энергии в условиях Челябинской области» представлены результаты определения корреляционной связи между солнечной и ветровой энергией, а также зависимость, связывающая энергетические характеристики этих источников между собой.

Известно, что ветер в приземном слое образуется вследствие неравномерного нагрева земной поверхности Солнцем. Исходя из этого, нами была выдвинута гипотеза о существовании тесной корреляционной связи между солнечной и ветровой энергией.

Для проверки выдвинутой гипотезы впервые были обработаны десятилетние ряды синхронных наблюдений за продолжительностью солнечного сияния и скоростью ветра двух характерных метеостанций - Кизильское и Челябинск. Выбор этих пунктов обоснован тем, что они расположены в зонах, признанных наиболее целесообразными для ветроиспользования.

В результате обработки наблюдений для каждого месяца сформированы таблицы условной повторяемости различных интервалов скоростей ветра на высоте 10 м над уровнем земли. Общий вид таблиц представлен на рисунке 1. Вероятностная структура ветрового режима соответствует определенному интервалу продолжительности солнечного сияния.

Поскольку величина солнечной энергии, поступившей за определенный период времени, пропорциональна продолжительности солнечного сияния, а величина ветровой энергии за этот же период времени - среднему кубу скорости ветра, данные характеристики были использованы для определения корреляционной связи между солнечной и ветровой энергией. Средний куб скорости ветра и продолжительность солнечного сияния были названы энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации соответственно.

Интервалы продолжитель- Интервалы скоростей ветра, м/с

ности солнечного сияния, ч У^У2 У2-Уз у+Уи! !

81 + 82 Р12 р..

82 + 83 921 £22 _ Р2.

8П ~ 8Ш1 Рп1 Рп2 Рш

Рисунок 1 - Общий вид таблицы условной повторяемости различных интервалов скоростей ветра (р,„ - условная повторяемость интервала скорости ветра V,

В таблице 1 представлены результаты расчета коэффициентов корреляции и корреляционных отношений между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации.

Таблица 1 - Коэффициенты корреляции (г) и корреляционные отношения (11) между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации

] [окача-голь Месяц года

1 2 ч 4 5 6 7 8 '» 1» II 12 1

Ки ¡ильикое

Г -0,97 -0,07 -0,93 -0,97 -0,8 -0,82 -0,87 -0,83 -0,85 -0,97 -0,9 -0,9

Ч 0,98 0,98 1 0,99 0,82 0,88 0,89 0,97 0,98 0,98 0,94 0,98

Челябинск

г -0.9 -0,85 -0,95 -0,83 -0,96 -0,87 -0,89 -0,97 -0.94 -0,96 -0,88 -0,92

Ч 0,95 0,96 0,98 0,92 0,99 0,9 0,89 0,97 0,97 0,96 0,99 0,97

Анализ таблицы 1 показывает, что коэффициенты линейной корреляции г и корреляционные отношения // имеют достаточно высокие значения. Это говорит о том, что между поступлением солнечной и ветровой энергии существует достаточно тесная связь. Отрицательный знак коэффициентов корреляции означает, что в рассматриваемой зоне с увеличением прихода солнечной энергии приход ветровой энергии убывает, и наоборот.

Поскольку корреляционная связь между поступлением солнечной и ветровой энергии близка к линейной, для математического описания связи между энергетическими характеристиками этих источников внутри месяца нами предложена линейная зависимость вида

О)

где - средний куб скорости ветра, соответствующий продолжительности солнечного сияния Б и определенный в рабочем диапазоне скоростей ветра ВЭУ, м3/с3; Б - возможная продолжительность солнечного сияния, ч; а, Ь - постоянные коэффициенты.

Зависимость (1) позволяет достаточно просто предсказывать энергетическую характеристику ветрового потока в рабочем диапазоне скоростей ветра ВЭУ, не прибегая к трудоемкому определению этой характеристики по таблицам условной повторяемости скоростей ветра. Данная зависимость является основой при моделировании работы КГВЭУ на ЭВМ и в тех случаях, когда информация о режиме совместного поступления солнечной и ветровой энергии отсутствует. Степень приближения значений, полученных расчетом по зависимости (1), к значениям, полученным по таблицам условных повторяемостей, составляет 70-90 %.

Третья глава «Разработка имитационной модели комбинированной гелиоветроэнергетической установки» посвящена разработке имитационной модели КГВЭУ, учитывающей особенности функционирования как отдельно, так и совместно применяемых ГЭУ и ВЭУ Данная модель позволяет исследовать влияние климатических, конструктивных и режимных факторов на тепло-производительность названных установок.

Изучение соответствующей литературы позволило установить, что для оценки теплопроизводительности ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ достаточно описать два основных тепловых процесса -разогрев солнечных коллекторов до рабочей температуры и нагрев воды в баке-аккумуляторе Для математического описания этих процессов в качестве расчетной принята схема, представленная на рисунке 2.

Схема нашла наибольшее применение в силу своей сравнительной простоты и надежности в эксплуатации.

Процесс разогрева солнечных коллекторов описывается дифференциальным уравнением

где Тк - температура коллектора, °С; £э - эффективность переноса тепла от поглощающей пластины коллектора к теплоносителю; СП|, — приведённая теплоемкость коллектора, кДж/(м 2 0С), Нк^) - интенсивность солнечной радиации в плоскости коллектора, Вт/м2, (ат) - оптический КПД коллектора; к- - коэффициент, учитывающий запылённость коллектора; Ц, - приведенный коэффициент тепловых потерь коллектора, Вт/(м2 0С); ТОв0) - температура окружающего воздуха, °С; I - время, ч.

Рисунок 2 - Принципиальная схема для расчета ГЭУ, ГПУ и КГВЭУ:

1 - солнечные коллекторы; 2 - насос, 3 - теплообменник; 4 - электронагреватель; 5 - бак-аккумулятор, 6 - ветроэнергетическая

установка

Солнечный коллектор считается разогретым при выполнении условия

тк>ть, (3)

где Ть температура воды в баке-аккумуляторе, °С

Нагрев воды в баке-аккумуляторе при совместной работе ГЭУ и ВЭУ без учета тепловых потерь описывается дифференциальным уравнением

А

3,6

^[ПкОНах)^ -иь('С -Т0)]+Мв,,у(1)

свмь

(4)

где Р'п - коэффициент отвода тепла в коллекторе, учитывающий влияние теплообменника на тепловую мощность ГЭУ, Ас к -площадь солнечных коллекторов, м2; сн ~ удельная теплоемкость воды; Мт, - масса воды в баке-аккумуляторе, кг; 1ЧЮуО) - мощность, развиваемая ВЭУ, Вт.

Температура воды в баке-аккумуляторе при работе только ГЭУ определяется по уравнению

= 3,бГвА,ж[ик(1)-(ах]кз -Ць(Тв -То)]

А свМБ

при работе только ВЭУ

с!Твв _ 3,6ЫВЗУ(1) А свМБ '

мощность ИнзуСО (Вт) определяется по выражению

Мюу(О=О,4рвПп^30К(кНУ)5, (7)

где рн - плотность окружающего воздуха, кг/м3; т|п - коэффициент полезного действия ВЭУ, учитывающий потери при передаче мощности от вала ветроколеса до рабочей машины^ - коэффициент использования энергии ветра; ЭВк - диаметр ветроколеса ВЭУ, м; к1( - поправочный коэффициент, учитывающий высоту расположения ВЭУ; V - скорость ветра на высоте 10 м, м/с.

Начальными условиями интегрирования уравнений (2), (4)-(6) являются.

ть0 ==0)=Т>11; Тк(нк*)>о)-Тов(9, (8)

где Тхв - температура холодной воды, заливаемой в бак-аккумулятор, °С.

Нагрев воды с помощью ГЭУ прекращается при выполнении одного из следующих условий:

'[¿!ЫХ<Т£ или тьгтпр, (10)

где Тквь,х - температура воды на выходе из солнечных коллекторов, °С; тго, - предельно допустимая температура воды в баке-аккумуляторе, °С.

В отличие от ГЭУ нагрев воды с помощью ВЭУ прекращается только при выполнении условия ТьгТ11Р.

твых_р^1к(1).(ш)к3-иь(тквх-т0в(1))| | т8Х

к О^СтЮ5 к ' 1 '

где Т®х - температура воды на входе в солнечный коллектор, °С; Сг^'1 - удельный расход теплоносителя в гелиоконтуре, кг/(см 2); сг- удельная теплоемкость теплоносителя гелиоконтура, кДж/(кг-°С);

'р Ш< АК

1-А

Ык(1)-(ат)к

ч

- + ТовС0

+ (12)

1 й

/

и,.

Интегрирование дифференциальных уравнений (4)-(6) с уче

том всех приведенных ограничений позволяет определить мак симально возможную температуру воды в баке-аккумуляторе, получаемую при отсутствии тепловых потерь в системе. Действительная температура воды в баке-аккумуляторе Твд определяется по формуле

ТБД='Пьг(ТЬ^хв) + Тхв , (13)

где т] Вт - суммарный КПД бака-аккумулятора и трубопроводов установки; ТБ - значение температуры воды в баке-аккумуляторе, подсчитанное по уравнениям (4)-(6), °С.

Для проведения расчетов на ЭВМ система дифференциальных уравнений была реализована в системе визуального моделирования Б^шиНпк (МАТЬАВ). Блок-диаграмма модели КГВЭУ, реализованной в системе 81шиНпк, представлена на рисунке 3.

КОЭФФИЦИЕНТ ЗАМЕЩЕНИЯ

01ар1ау

0Ц>|ау1

0ВДау2

ВЭУ БАК-АККУМУЛЯТОР

Рисунок 3 - Блок-диаграмма модели КГВЭУ, реализованной в системе БтилИпк (МАТЪАВ)

Для проверки адекватности разработанной модели были привлечены экспериментальные данные, полученные для установок, реализованных по схеме рисунка 2 Проверка осуществлялась отдельно для ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ. В качестве сравниваемых величин были приняты значения удельной теплопроизводитель-ности модели и реальной установки. Исходными данными для модели являлись фактические параметры установок и параметры внешних воздействий, наблюдавшиеся в опытах. Результаты сравнения данных имитационных и реальных экспериментов приведены на рисунке 4.

МДж/м2

7 -

4 -

в -

8 ■

9 ■

6 -

2 -

3 -

1 -

О -I-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1 (21Г),

0123456789 10 МДж/м1

Рисунок 4 - Результаты сравнения имитационных (СЫ) и реальных

(Орэ) экспериментов

Статистический анализ величин теплопроизводительности имитационной модели и реальных установок показал, что разработанная модель с надежностью 95 % адекватно описывает работу как КГВЭУ, так и отдельно взятых ГЭУ и ВЭУ.

Разработанная и реализованная в системе визуального моделирования 8нпиНпк модель КГВЭУ была использована для установления взаимосвязи доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой энергией солнца и ветра, с техническими показателями ГЭУ и ВЭУ, а также гелио- и ветроэнергетическими ресурсами района.

В четвертой главе «Результаты исследования взаимосвязи доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой энергией солнца и ветра, с климатическими факторами и параметрами гелио- и ветроэнергетических установок» приведены исходные данные, использованные при исследовании работы ГЭУ, ВЭУ и 1<Т'< ЗУ на ЭВМ, обобщены и проанализированы результаты мо-

датирования работы этих установок. Приводится оценка влияния различных параметров на долю тепловой нагрузки потребителя, замещаемую энергией солнца и ветра, а также разработанная схема КГВЭУ для горячего водоснабжения.

При обработке результатов моделирования было установлено, что тепловые процессы, протекающие в установках с одинаковым соотношением основных параметров и в одинаковых условиях, подобны. С целью обобщения результатов моделирования был использован метод теории подобия В качестве критериев подобия были использованы безразмерные комплексы ХиЬ, имеющие определенный физический смысл

Комплекс X представляет собой отношение поглощенной коллектором солнечной радиации к тепловой нагрузке потребителя за расчетный период"

х = Рвл,,их7)Нк/ог, (14)

где Н, - количество солнечной радиации, поступившей на солнечный коллектор за расчетный период, кВтч/м 2; О, - тепловая нагрузка потребителя за расчетный период, кВт-ч.

Комплекс Ь представляет собой отношение возможной выработки энергии ветроустановкой к тепловой нагрузке потребителя за расчетный период.

Ь = 0,012рвПп£Авк Ч^Б/Ог, (I 5)

где рп - средняя за расчетный период плотность воздуха, кг/м3; Авк - ометаемая площадь ветроколеса, м2; - средний за расчетный период куб скорости ветра в рабочем диапазоне скоростей ветра ВЭУ на высоте 10 м над уровнем земли, м3/с3; Б - число дней в расчетном периоде.

В ходе моделирования каждому значению коэффициента замещения ставилась в соответствие определенная пара значений комплексов Хи Ь, рассчитываемых по формулам (14) и (15). В результате для различных расчетных периодов года было составлено множество двумерных таблиц (рисунок 5), отражающих зависимость коэффициента замещения от безразмерных комплексов ХиЬ.

и и и и

X! Г 1

Х2 Гц £>2 ^23

Х3 £,2 fзз &

х„

Рисунок 5 - Общий вид двумерной таблицы, отражающей зависимость коэффициента замещения от безразмерных комплексов X и Ь

Анализ результатов моделирования позволил установить, что значения коэффициента замещения рассматриваемых установок достаточно хорошо аппроксимируются зависимостью вида

Г = + а2Ь + а3 + (а4Ь

-а3)ехр|^-

(а,Ь2 +ав)Х

(16)

где аь а2, а(, а*, а,, а« - постоянные коэффициенты (таблица 2). Таблица 2 - Значения коэффициентов аь а2, а,, а<, а^,аб

Расчетный период а! а2 аз а4 а5 а«

Летний сезон (май-сентябрь) 0,062 0,156 0,85 0,7 5 и;0-25 1,8-и^-27

Зимний сезон (октябрь-апрель) 0,21 0,53 0,59 0,39 2,* и;0'4

Год 0,18 0,42 0,7 0,56 4,2 и;0'3 2,3 и~°'35

Величина ио (Вт/(м20С)), входящая в параметры а5 и а«, характеризует теплотехническое совершенство солнечного коллектора.

и0=иь/^). (17)

Выражение (16) представляет собой обобщенную зависимость доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой за счет энергии солнца и ветра, от технических показателей ГЭУ и ВЭУ, а также гелио- и ветроэнергетических ресурсов района.

Анализ режима выработки тепловой энергии КГВЭУ, реализованной по схеме рисунка 2, показал, что она обладает одним существенным недостатком: в периоды максимального прихода солнечной и ветровой энергии в процессе ее работы возникают избытки энергии, которые не используются потребителем и те-

ряются в окружающую среду. Это приводит к снижению КПД преобразования солнечной и ветровой энергии и, как следствие, к повышению себестоимости тепловой энергии, получаемой от КГВЭУ.

С целью повышения эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепловую нами разработана принципиально новая схема КГВЭУ для горячего водоснабжения, представленная на рисунке 6. Новизна схемы защищена патентом Российской Федерации.

7

Рисунок 6 - Схема КГВЭУ для горячего водоснабжения.

1 - солнечные коллекторы; 2 - основной теплообменник ГЭУ;

3 - дополнительный теплообменник ГЭУ ; 4 - обратный клапан: 5 - основной электронагреватель ВЭУ, 6 - ВЭУ; 7 - бак-аккумулятор: X - дополнительный электронагреватель ВЭУ; 9 - клапан;

10, 11 - насосы; 12, 13 - трехходовые клапаны

Основным достоинством данной схемы перед существующими аналогами является возможность аккумулирования определенной части избытков тепловой энергии, возникающих в периоды максимальной интенсивности солнечной радиации и (или) энергии ветрового потока, и их эффективное использование в пасмурные и (или) безветренные дни.

В пятой главе «Технико-экономическое обоснование основных параметров гелио-, ветро- и комбинированных гелиовет-роэнергетических установок» предложена уточненная методика оценки экономической эффективности использования солнечной

и ветровой энергии для получения тепла, получены аналитические зависимости и разработаны номограммы для определения оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ.

В соответствии с методикой определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники экономический эффект при реализации энергосберегающей технологии определяется по разности эксплуатационных затрат базового и альтернативного вариантов:

А3 = 3я-3э1, (18)

где Зэь 3 и - эксплуатационные затраты, относящиеся к базовому и альтернативному варианту соответственно, руб.

За базовый вариант принята теплогенерирующая установка, использующая традиционный энергоноситель, за альтернативный - установка базового варианта, дополненная возобновляемым источником энергии.

На основе выражения (18) получены выражения для определения экономического эффекта при использовании ГЭУ43 г-л ),

ВЭУ (ДЗачу) и КГВЭУ (АЗкгвэу)" ' &

дзг„ =

дзюу =

Г'3- +уж VI «Ун

(19)

1'В)уУг-Гв<лАИкк+<); (20)

^^КГГОУ

V

+ У-Ж ^уОт -Т,КудАск(< '«Ц (21)

Л Ж <11 )

где Р I - стоимость топлива, руб /т; г| ж - эксплуатационный коэффициент полезного использования топлива; - низшая теплота сгорания топлива, кВгн/т; У -ж - удельный экологический ущерб, руб /кВт-ч, у - коэффициент, учитывающий стоимость дополнительного оборудования и строительно-монтажных работ; ь™ - удельная стоимость солнечного коллектора, руб /м2; к"д -удельная стоимость ометаемой площади ветроколеса ВЭУ, руб./м2; аа— доля амортизационных отчислений на реновацию; аф

- доля отчислений на текущий ремонт; индекс «Г» относится к ГЭУ. индекс «В» - к ВЭУ.

В качестве основных параметров, оказывающих наибольшее

влияние на экономическую эффективность систем теплоснабжения, основанных на ГЭУ и ВЭУ, рассмотрены площадь солнечных коллекторов и ометаемая площадь ветроколеса. За критерий выбора этих параметров принят максимум экономического эффекта за расчетный период эксплуатации установки, использующей солнечную и (или) ветровую энергию. В общем случае данный критерий имеет следующий вид.

ДЗ шах . (22)

Исследование функций АЗ, „, ДЗЮУ й АЗЫМУ, представленных в безразмерном виде, на экстремум позволило определить зависимости оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ от их удельной стоимости, затрат на топливо, гелио- и ветроэнергетических ресурсов района и тепловой нагрузки потребителя. Данные зависимости имеют вид:

77=^7-; (23)

(аош) =1"» __ • (24)

(А:Г )иа у =], (25)

а5(1.™)г+ав С, /

где X™ и [ - оптимальные значения безразмерных комплек-совх и ь;

(26)

х::,;;г - 1п

а.

С, ,

(27)

2а,

где С, и Сг безразмерные комплексы, учитывающие удельную стоимость ГЭУ и ВЭУ, затраты на топливо, а также гелио- и ветроэнергетические ресурсы района;

7ВКуд«+<)

(29)

На основе выражений (23)-(25) были разработаны номограммы, позволяющие определять оптимальные значения основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ с учетом возможных вариаций стоимостных показателей и климатических характеристик района. На рисунке 7 в качестве примера представлена номограмма для определения оптимальной площади солнечных коллекторов КГВЭУ.

Рисунок 7 - Номограмма для определения оптимальной площади солнечных коллекторов КГВЭУ в расчете на 100 л суточной потребности в горячей воде

Формулы для определения оптимальной площади солнечных коллекторов по номограмме (рисунок 7) имеют следующий вид.

зт = р.,. /(ПэЛн) + у,е; нп = 1;„(ат)Нк;

уд\аа *

п •

ОСНОВНЫЕ выводы

1. На основе анализа мирового и отечественного опыта использования солнечной и ветровой энергии установлено, что наиболее перспективным направлением применения этих источников энергии в сельском хозяйстве является получение тепловой энергии При этом экономия традиционных энергоресурсов может достигать 30-90 %.

2. В условиях Челябинской области между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации существует тесная корреляционная связь (коэффициент корреляции составляет не менее 0,8). Корреляция отрицательна по знаку, то есть увеличение прихода солнечной энергии сопровождается уменьшением прихода ветровой энергии, и наоборот. В связи с этим для более надежного теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей с использованием солнечной и ветровой энергии необходимо применять КГВЭУ.

3. Получена аналитическая зависимость, позволяющая с достоверностью 70 - 90 % связать энергетическую характеристику ветрового потока с продолжительностью солнечного сияния в рабочем диапазоне скоростей ветра ВЭУ. Данная зависимость является основополагающей при выборе рациональной схемы энергоснабжения с использованием КГВЭУ.

4 Разработанная и реализованная в системе визуального моделирования 8ипи1тк (МАТЪАВ) имитационная модель КГВЭУ позволяет с надежностью 95 % адекватно прогнозировать тепло-производительность как отдельно, так и совместно применяемых ГЭУ и ВЭУ, не прибегая к дорогостоящим и долговременным натурным экспериментам. На основе данной модели получена аналитическая зависимость для расчета доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой энергией солнца и ветра, необходимая для выбора оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ.

5. Для повышения эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепло предложена принципиально новая схема КГВЭУ, обеспечивающая по сравнению с существующими схемами прирост годового коэффициента замещения на 1020 % Новизна технического решения защищена патентом РФ.

6, Получены оптимальные значения основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ с учетом их удельной стоимости, затрат на топливо, гелио- и ветроэнергетических ресурсов района и тепловой нагрузки потребителя. Для инженерных расчетов оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ разработаны номограммы, учитывающие возможные вариации стоимостных и климатических показателей.

7. Установлено, что для условий Челябинской области при перспективных затратах на топливо и оборудование оптимальная площадь солнечных коллекторов ГЭУ составляет 1,7 м2/100 л, оптимальная площадь ветроколеса ВЭУ - 4,3 м2/100 л. Для КГВЭУ оптимальная площадь солнечных коллекторов составляет 1,1 м2/100 л, оптимальная площадь ветроколеса - 4,3 м2/100 л Использование установок с оптимальными значениями основных параметров позволяет получить годовой экономический эффект 386,4 руб. - для ГЭУ, 248,1 руб. - для ВЭУ и 402,9 руб. - для КГВЭУ в расчете на 100 л суточной потребности в горячей воде.

ОСНОВНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ ДИССЕРТАЦИИ ОПУБЛИКОВАНЫ В СЛЕДУЮЩИХ РАБОТАХ

1. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Использование солнечной и ветровой энергии для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей // Новый взгляд на проблемы АПК- Сборник статей к конференции молодых ученых / Тюменская ГСХА, декабрь 2002 г. - Тюмень, 2002.

2. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Совместное использование солнечной и ветровой энергии для горячего водоснабжения сельскохозяйственных потребителей / Материалы XLI3 научно-технической конференции ЧГАУ. Ч. 3. - Челябинск, 2003.

3. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Гелиоветроэнергетиче-ская установка для горячего водоснабжения / Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 3-й международной научно-технической конференции. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003

4. Шерьязов С К., Ахметжанов Р. А Определение корреляционной связи между солнечной и ветровой энергией в условиях

Южного Урала / Материалы ХЫП научно-технической конференции ЧГАУ. Ч. 2. - Челябинск, 2004.

5. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Разработка имитационной модели гелиоветроэнергетической установки для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей / Материалы ХЫП научно-технической конференции ЧГАУ. Ч. 2. - Челябинск, 2004.

6. Ахметжанов P.A. Имитационное моделирование работы гелиоветроэнергетических установок // Вестник ЧГАУ, т 39. -Челябинск, 2004.

7. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Имитационная модель гелиоветроэнергетической установки теплоснабжения // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-й международной научно-технической конференции. - М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004.

8. Патент РФ № 2228492. Устройство для горячего водоснабжения/Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. // БИ 2004, № 13.

9. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Совершенствование метода расчета теплоэнергетической системы, основанной на солнечной и ветровой энергии // Вестник ЧГАУ, т 44. - Челябинск, 2005.

10. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Оптимальные значения основных параметров систем теплоснабжения, основанных на ге-лио- и ветроэнергетических установках // Ползуновский вестник, вып. 4 /АлтГТУ. - Барнаул, 2005.

к

Ч

Подписано в печать Формат 60x84/16. Объем 1,0 уч -изд. л. Тираж 100 экз. Заказ /✓ 299. УОПЧГАУ

»19056

РНБ Русский фонд (â

2006-4 16378

у t

ВВЕДЕНИЕ.

Глава 1. СОСТОЯНИЕ И ПЕРСПЕКТИВЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ

СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОЛНЕЧНОЙ И ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ.

1.1. Анализ энергопотребления в сельском хозяйстве.

1.2. Общая характеристика солнечной и ветровой энергии в условиях Челябинской области.

1.3. Состояние и перспективы развития гелио- и ветроэнергетики в мире и России.

1.3.1. Развитие гелиоэнергетики.

1.3.2. Развитие ветроэнергетики.:.

1.4. Опыт использования солнечной и ветровой энергии для энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей.

1.4.1. Использование солнечной энергии.

1.4.2. Использование ветровой энергии.

1.4.3. Совместное использование солнечной и ветровой энергии.

1.5. Обзор существующих методов расчета энергетических характеристик гелио-, ветро- и комбинированных гелиоветроэнергетических установок.

Выводы и постановка задач исследования.

Глава 2. ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМА СОВМЕСТНОГО ПОСТУПЛЕНИЯ СОЛНЕЧНОЙ И ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГИИ В УСЛОВИЯХ

ЧЕЛЯБИНСКОЙ ОБЛАСТИ.

2.1. Основные положения теории исследования комплексных климатических показателей.

2.2. Определение корреляционной связи между солнечной и ветровой энергией.

2.3 . Получение аналитической зависимости между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации.

Выводы.

Глава 3. РАЗРАБОТКА ИМИТАЦИОННОЙ МОДЕЛИ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕЛИОВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ УСТАНОВКИ.

3.1. Цель моделирования.

3.2. Определение параметров внешней среды внутри суток.

3.2.1. Определение интенсивности солнечной радиации.

3.2.2. Определение скорости ветрового потока.

3.2.3. Определение температуры окружающего воздуха.

3:3. Математическое описание тепловых процессов, протекающих при работе комбинированной гелиоветроэнергетической установки.

3.4. Программная реализация и проверка адекватности модели.

Выводы.

Глава 4. РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЗАИМОСВЯЗИ ДОЛИ ТЕПЛОВОЙ НАГРУЗКИ ПОТРЕБИТЕЛЯ, ЗАМЕЩАЕМОЙ ЭНЕРГИЕЙ СОЛНЦА И ВЕТРА, С КЛИМАТИЧЕСКИМИ ФАКТОРАМИ И ПАРАМЕТРАМИ ГЕЛИО- И ВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.

4.1. Исходные данные, использованные при исследовании.

4.2. Представление результатов моделирования в обобщенном виде и их анализ.

4.3. Оценка влияния различных параметров на долю тепловой нагрузки потребителя, замещаемую за счет использования солнечной и ветровой энергии.

4.4. Разработка схемы комбинированной гелиоветроэнергетической установки для горячего водоснабжения.

Выводы.

Глава 5. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВНЫХ

ПАРАМЕТРОВ ГЕЛИО-, ВЕТРО-И КОМБИНИРОВАННЫХ ГЕЛИОВЕТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТАНОВОК.

5.1. Методика оценки экономической эффективности использования солнечной и ветровой энергии для получения тепла.

5.2. Оптимизация основных параметров гелио-, ветро- и комбинированных гелиоветроэнергетических установок.

5.3. Методика расчета систем теплоснабжения, основанных на гелио-и ветроэнергетических установках.

5.3.1. Расчет и выбор основных параметров.

5.3.2. Расчет энергоэкономических показателей.

5.3.3. Выбор наиболее эффективного варианта теплоснабжения с использованием солнечной и ветровой энергии.

5.4. Рекомендации по сооружению и размещению отдельных элементов гелио- и ветроэнергетических установок.

5.4.1. Рекомендации по гелиоэнергетическим установкам.

5.4.2. Рекомендации по ветроэнергетическим установкам.

Выводы.

Актуальность темы. Возрастающие потребности сельского хозяйства в энергоресурсах и рост цен на органическое топливо в сочетании с аварийным состоянием электрических сетей и оборудования, а также негативным воздействием традиционных энергетических объектов на окружающую среду вызывает необходимость в поиске альтернативных источников энергии.

Одним из путей решения данной задачи является использование в системе энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей солнечной и ветровой энергии.

Исследователями отмечается, что наиболее целесообразным направлением использования солнечной и ветровой энергии в сельском хозяйстве является получение тепла, поскольку полнее используется потенциальная энергия этих источников, и не требуются сложные и дорогие преобразующие устройства. Однако информации, позволяющей оценить влияние основных параметров и условий эксплуатации гелио-, ветро- и комбинированных гелиоветроэнергети-ческих установок (ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ) на эффективность применения солнечной и ветровой энергии для получения тепла, недостаточно.

Работа выполнена в соответствии с федеральной программой «Создание техники и энергетики нового поколения, формирование эффективной инженерно-технической инфраструктуры агропромышленного комплекса» 2001-2005 гг.

Цель работы: повышение эффективности использования солнечной и ветровой энергии для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей путем оптимизации основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ.

Задачи исследования:

1. Установить взаимосвязь между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации в климатических условиях Челябинской области.

2. Определить зависимость доли тепловой нагрузки потребителя; замещаемой энергией солнца и ветра, от технических показателей ГЭУ и ВЭУ, а также гелио- и ветроэнергетических ресурсов района. .

3. Разработать схему КГВЭУ, обеспечивающую эффективное использование солнечной и ветровой энергии для получения тепловой энергии.

4. Определить оптимальные значения основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ в зависимости от их удельной стоимости, затрат на топливо, гелио- и ветроэнергетических ресурсов района и тепловой нагрузки потребителя.

Объект исследования: энергоустановки, основанные на использовании солнечной и ветровой энергии.

Предмет исследования: закономерности, связывающие оптимальные значения основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ с их удельной стоимостью, затратами на топливо, гелио- и ветроэнергетическими ресурсами района и тепловой нагрузкой потребителя.

Научная новизна основных положений, выносимых на защиту:

1. Впервые установлена взаимосвязь между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации в условиях Челябинской области на основе данных многолетних синхронных наблюдений за продолжительностью солнечного сияния и скоростью ветра.

2. Разработана имитационная модель КГВЭУ, позволяющая исследовать режим работы как отдельно, так и совместно применяемых ГЭУ и ВЭУ.

3. Получена аналитическая зависимость для расчета доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой энергией солнца и ветра.

4. Разработана схема КГВЭУ для горячего водоснабжения, новизна которой защищена патентом Российской Федерации.

5. Установлены зависимости оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ от их удельной стоимости, затрат на топливо, гелио- и ветроэнергетических ресурсов района и тепловой нагрузки потребителя.

Практическая значимость:

На основе результатов диссертационной работы разработаны практические рекомендации по выбору основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ, внедренные в ЗАО «Челябинскагропромэнерго». Результаты диссертационной работы используются в учебной дисциплине «Нетрадиционные возобновляемые источники энергии» для студентов Челябинского ГАУ.

Апробация работы. Основные положения работы обсуждены и одобрены на научно-технических конференциях Челябинского ГАУ в период с 2002 по 2004 годы, на конференции молодых ученых в Тюменской ГСХА в 2002 году, на 3-й и 4-й Международных научно-технических конференциях в ГНУ ВИЭСХ (г. Москва).

Публикации. По теме диссертационной работы имеется десять публикаций, в том числе патент Российской Федерации.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов по работе, списка литературы из 131 наименований и 8 приложений. Основное содержание работы изложено на 159 страницах, содержит 53 рисунка и 21 таблицу.

Основные выводы

1. На основе анализа мирового и отечественного опыта использования солнечной и ветровой энергии установлено, что наиболее перспективным направлением применения этих источников энергии в сельском хозяйстве является получение тепловой энергии. При этом экономия традиционных энергоресурсов может достигать 30-90 %.

2. В условиях Челябинской области между энергетическими характеристиками ветрового потока и солнечной радиации существует тесная корреляционная связь (коэффициент корреляции составляет не менее 0,8). Корреляция отрицательна по знаку, то есть увеличение прихода солнечной энергии сопровождается уменьшением прихода ветровой энергии, и наоборот. В связи с этим для более надежного теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей с использованием солнечной и ветровой энергии необходимо применять КГВЭУ.

3. Получена аналитическая зависимость, позволяющая с достоверностью 70 — 90 % связать энергетическую характеристику ветрового потока с продолжительностью солнечного сияния в рабочем диапазоне скоростей ветра ВЭУ. Данная зависимость является основополагающей при выборе рациональной схемы энергоснабжения с использованием КГВЭУ.

4. Разработанная и реализованная в системе визуального моделирования БттНпк (МАТЬАВ) имитационная модель КГВЭУ позволяет с надежностью 95 % адекватно прогнозировать теплопроизводительность как отдельно, так и совместно применяемых ГЭУ и ВЭУ, не прибегая к дорогостоящим и долговременным натурным экспериментам. На основе данной модели получена аналитическая зависимость для расчета доли тепловой нагрузки потребителя, замещаемой энергией солнца и ветра, необходимая для выбора оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ.

5. Для повышения эффективности преобразования солнечной и ветровой энергии в тепло предложена принципиально новая схема КГВЭУ, обеспечивающая по сравнению с существующими схемами прирост годового коэффицйента замещения на 10-20 %. Новизна технического решения защищена патентом РФ.

6. Получены оптимальные значения основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ с учетом их удельной стоимости, затрат на топливо, гелио- и ветроэнергетических ресурсов района и тепловой нагрузки потребителя. Для инженерных расчетов оптимальных значений основных параметров ГЭУ, ВЭУ и КГВЭУ разработаны номограммы, учитывающие возможные вариации стоимостных и климатических показателей.

7. Установлено, что для условий Челябинской области при перспективных затратах на топливо и оборудование оптимальная площадь солнечных коллекторов ГЭУ составляет 1,7 м /100 л, оптимальная площадь ветроколеса ВЭУ

- 4,3 м2/100 л. Для КГВЭУ оптимальная площадь солнечных коллекторов со

1. 2 ставляет 1,1 м /100 л, оптимальная площадь ветроколеса — 4,3 м /100 л. Использование установок с оптимальными значениями основных параметров позволяет получить годовой экономический эффект 386,4 руб. — для ГЭУ, 248,1 руб. — для ВЭУ и 402,9 руб.— для КГВЭУ в расчете на 100 л суточной потребности в горячей воде.

1. Авалиани Д.И., Габуния З.Т. Комплексная система из гелиоконцен-тратора и ветроэлектрической установки для отопления и горячего водоснабжения // Гелиотехника, 1987, № 5, с. 68-71.

2. Авезов P.P., Барский-Зорин, Васильева И.М. и др. Системы солнечного тепло- и хладоснабжения / Под ред. Э.В. Сарнацкого и С.А. Чистовича. — М.: Стройиздат, 1990. 328 с.

3. Авезов P.P., Орлов А.Ю. Солнечные системы отопления и горячего водоснабжения. Ташкент: Фан, 1988. - 288 с.

4. Арсеньев Ю.Д. Инженерно- экономические расчеты в обобщенных переменных. -М.: Высшая школа, 1979. — 215 с.

5. Ахметжанов P.A. Имитационное моделирование работы гелиовет-роэнергетических установок // Вестник ЧГАУ, Челябинск, 2004, т. 39, с.12-14.

6. Бабинцев И.А., Мишин В.М., Харитонов В.П. и др. Ветроэнергетические установки и их применение в сельском хозяйстве /Обзорная информация. М.: 1984, вып. 2. - 56 с.

7. Безруких П.П. Зачем России возобновляемые источники энергии? // Энергия: экономика, техника, экология, 2002, № 10. с. 2-8.

8. Безруких П.П. Научно-техническое и методологическое обоснование ресурсов и направлений использования возобновляемых источников энергии: Дис.д-ра техн. наук. -М., 2003. -290 с.

9. Бекман У.v Клейн С., Даффи Дж. Расчет систем солнечного теплоснабжения. — М.: Энергоиздат, 1982. -79 с.

10. Бутузов В.А. Анализ энергетических и экономических показателейгелиоустановок горячего водоснабжения // Промышленная энергетика, 2001, № 10, с. 54-61.

11. Бутузов В.А. Гелиоустановки с солнечными воздушными коллекторами: перспективы применения в России // Теплоэнергоэффективные технологии, 2002, № 1, с. 60-62.

12. Валов М.И., Асташенко В.А., Зимин Б.Н. Оценка стоимости солнечного коллектора для систем гелиотеплоснабжения и пути ее снижения // Гелиотехника, 1984, № 3, с. 65-69.

13. Валов М.И., Казанджан Б.И. Использование солнечной энергии в системах теплоснабжения: Монография. — М.: Изд-во МЭИ, 1991. — 140 с.

14. Вардиашвили А.Б. и др. Теплотехнические и гидравлические расчеты и примеры низкопотенциальных тепловых солнечных установок при изучении машиностроительных дисциплин. — Ташкент, 1987. — 114 с.

15. Головко В.М., Макиевская В.Е. Солнечная энергия в теплоснабжении животноводческих ферм Украины // Сельскохозяйственная теплоэнергетика: Тез. докл. науч.-практ. конф., Севастополь, 27-30 сент., 1992. М., 1992, с. 40.

16. Грачева ЛИ., Городов М.И., Чеботарь C.B. Применение нетрадиционных источников энергии в Крыму // Основные направления развития сельскохозяйственного производства Крыма в период перехода к рынку / Крымский СХИ. Киев, 1991, с. 208-217.

17. Гриневич Г.А. Опыт разработки элементов малого ветроэнергетического кадастра Средней Азии и Казахстана. — Ташкент: Изд-во АН УзССР, 1952.-151 с.

18. Гультяев А. Визуальное моделирование в среде MATLAB: учебный курс. СПб: Питер, 2000. - 432 с.

19. Гухман A.A. Введение в теорию подобия. — М.: Высшая школа, 1973.-261 с.

20. Данилов А.И. Компьютерный практикум по курсу «Теория управления». Simulink — моделирование в среде Matlab / Под ред. А.Э. Софиева: Уч. пособие. М.: МГУИЭ, 2002. - 128 с.

21. Даффи Дж. А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии. М.: Мир, 1977. - 420 с.

22. Дьяков А.Ф. Состояние и перспективы развития нетрадиционной энергетики в России // Известия Академии наук. Энергетика, 2002, № 4, с. 1329.

23. Дьяконов В., Круглов В. Matlab. Анализ, идентификация и моделирование систем. Специальный справочник. СПб.: Питер, 2001. - 448 с.

24. Дьяконов В., Круглов В. Математические пакеты расширения MATLAB. Специализированный справочник. СПб.: Питер, 2001. - 480 с.

25. Жаков С.И. Общие климатические закономерности Земли. — М.: Просвещение, 1984. 159 с.

26. Жогалев А.П. Модель ветроэнергетической установки // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-й международной научно-технической конференции. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004, с. 175-180.

27. Захаров A.A. Применение теплоты в сельском хозяйстве. — 3-е изд., перераб. и доп. М.: Агропромиздат, 1986. — 288 с.

28. Канакин Н.С., Коган Ю.М. Технико-экономические вопросы электрификации сельского хозяйства. М.: Энергоатомиздат, 1986. — 192 с.

29. Каргиев В.М., Мартиросов С.Н., Муругов В.П., и др. Руководство по применению ветроустановок малой и средней мощности. — М.: Интерсоларцентр. — 62 с.

30. Каргнев В.М., Мартнросов С.Н., Муругов В.П., Пинов А.Б. Метод проектирования ветрофотоэлектрических энергоустановок для автономного сельского дома // Техника в сельском хозяйстве, 2004, № 3, с. 20-22.

31. Касаткин Г.П. Опыт использования солнечной энергии в Республике Бурятия // Возобновляемая энергия, март 2004, с. 14.

32. Керимов Э.З. Разработка и исследование гелиоветроэнергетической установки с тепловым насосом: Дисс.канд. техн. наук. Ашхабад, 1987. — 157 с.

33. Кобышева Н.В., Костин С.И., Струнников Э.А. Климатология. JL: Гидрометеоиздат, 1980. —337 с.

34. Кобышева Н.В., Наровлянский Г.Я. Климатологическая обработка метеорологической информации. — Л.: Гидрометеоиздат, 1978. — 295 с.

35. Козлов В.Б., Эйсмонт O.A. Моделирование и оптимизация систем теплоснабжения, использующих солнечную энергию // Гелиотехника, 1981, № 6, с. 41-48.

36. Константиновский Ю.А., Заваров А.И., Рабинович М.Д., Ферт А.Р. Использование солнечной энергии для теплоснабжения зданий / Под ред. Сар-нацкого Э.В. Киев: Будивельник, 1985. — 104 с.

37. Кошелев A.A. Нужно и можно ли оценивать ущерб природной среде? // Энергия, экономика, техника, экология, 2004, № 2, с. 14-23.

38. Ларин В. Ветроэнергетика Дании Прорыв в будущее уже произошел // Энергия: Экономика, техника, экология, 2001, № 2, с. 15-21.

39. Лемасов Б.И., Савченко И.Г., Смирнов А.Н., Тарнижевский Б.В. Экспериментальные исследования совместной работы ветро- и гелиоустановок // Гелиотехника, 1978, № 2, с. 46-50.

40. Лосюк Ю.А., Малевич Ю.А., Процкий А.Е. Ветроэнергетика в мире // Известия вузов. Энергетика, 1990, № 6, с. 95-97.

41. Методика определения экономической эффективности технологий и сельскохозяйственной техники. — М.: ВНИИЭСХ, 1998. — 219 с.

42. Методы разработки ветроэнергетического кадастра. — М.: Изд-во АН СССР, 1963 .-96 с.

43. Минин В.А. Основные элементы ветроэнергетического кадастра Севера // Проблемы энергетики Мурманской области и соседних районов: Изд-во Кольского филиала АН СССР, 1980, с. 135-151.

44. Михеев М.А., Михеева И.М. Основы теплопередачи. М^: Энергия, 1973.-319 с.

45. Мышко Ю. Л. Тепловые и гидравлические характеристики систем солнечного горячего водоснабжения в условиях умеренного климата: Дис.канд. техн. наук. М., 1984. - 152 с.

46. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии // Строительные материалы, оборудование, технологии 21 века, 2001, №7, с. 20-21.

47. Никифоров В.А. Математические модели для проектирования гелиосистем теплоснабжения зданий // Гелиотехника, 1987, № 2, с. 52-55.

48. Новая энергетическая политика России / под общей ред. Ю.К. Шафраника. М.: Энергоиздат, 1995. - 510 с.

49. Орлов В.Л. Использование гелиоветроэнергетических установок для энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей Челябинской области. Дисс.канд. техн. наук. Челябинск, 1993. - 227 с.

50. Патент РФ № 2228492. Устройство для горячего водоснабжения/ Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. // БИ 2004, № 13.

51. Перминов Э.М. Возможности дальнейшего развития ветроэнергетики в РАО «ЕЭС России» // Энергетик, 2001, № 12, с. 23-24.

52. Пилюгина В.В., Гурьянов В.А. Применение солнечной и ветровой энергии в сельском хозяйстве. — М.: 1981.- 60 с.

53. Потемкин В.Г. Введение в Matlab. М.: Диалог - МИФИ, 2000.247 с.

54. Рабинович М.Д. Современное состояние и направления развития систем солнечного теплоснабжения в Украине и мире // Нетрадиционная энергетика в XXI веке. Доклады 2-ой Международной конференции. Киев, 2001, с. 62-69.

55. Рабинович М.Д., Ферт А.Р. Исследование гелиосистем горячего водоснабжения на математических моделях // Гелиотехника, 1980, № 2, с. 39-46.

56. Рекомендации по расчету и проектированию систем горячего водоснабжения с солнечными водонагревательными установками. — Ташкент: АН УзбССР. ФТИ, 1977. 24 с.

57. Ретроспективный анализ способов получения и распределения тепловой и электрической энергии в Челябинской области. Научный отчет. Челябинск (ЧГАУ), 1997. - 118 с.

58. Романов A.A., Земцов A.C. Необходимость технического перевооружения электроэнергетики России // Промышленная энергетика, 2002, № 3, с. 3-5.

59. Саплин JI.A. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: Дис.д-ра техн. наук. Челябинск, 1999.-239 с.

60. Саплин JI.A., Шерьязов С.К., Пташкина-Гирина О.С., Ильин Ю.П. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников / Учебное пособие. — Челябинск, 2000. 203 с.

61. Сейиткурбанов С. Комбинированные гелиоветроэнергетические установки. Ашхабад: Ылым, 1991. - 144 с.

62. Сейиткурбанов С., Сергеев В.А., Кутлиев Г.К. Разработка математической модели и оптимизация основных параметров комбинированных гелиоветроэнергетических агрегатов // Гелиотехника, 1989, № 5, с. 67-72.

63. СНИП- II- 34-76. Ч. II. Нормы проектирования. М.: Стройиздат, 1978.-63 с.

64. Советов Б.Я., Яковлев С.А. Моделирование систем. — 2-е изд., пере-раб. и доп. -М.: Высш. шк., 1998. 319 с.

65. Сокольский А.К., Метлов Г.Н. Применение ветроэнергетических установок для отопления автономных сельскохозяйственных объектов // Энергосберегающие технологии в сельскохозяйственном производстве. Научные труды. Том 64. М.: ВИЭСХ, 1985, с. 29-36.

66. Сокольский А.К. Гибридные системы автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей // Энергоснабжение в сельском хозяйстве. Тезисы докладов международной научно-технической конференции. Часть 2. -М.: ВИЭСХ, 1998, с.168-170.

67. Справочник по климату СССР. Вып. 9. Ч. 1. Солнечная радиация, радиационный баланс и солнечное сияние. — 2-ое изд. — JI.: Гидрометеоиздат, 1966.-70 с.

68. Справочник по климату СССР. Вып. 9. Ч. 2. Л., 1965. - 362 с.

69. Стребков Д.С., Пинов А.Б. Развитие фотоэлектричества в России // Возобновляемая энергия, февраль 2001, № 1, с. 6-7.

70. Стребков Д.С., Тихомиров A.B. Энергетическое обеспечение и энергосбережение в агропромышленном комплексе // Энергосбережение в сельском хозяйстве. Тезисы докладов международной научно-технической конференции. Часть 1.-М.: ВИЭСХ, 1998, с. 5-7.

71. Тарнижевский Б.В. О точности определения среднемесячных и годовых сумм радиации // Труды ГГО. Вып. 96, 1959, с. 125-132.

72. Тарнижевский Б.В. Определение показателей работы солнечных установок в зависимости от характеристик радиационного режима // Теплоэнергетика, 1960, № 2, с. 18-26.

73. Тарнижевский Б.В. Оценка эффективности применения солнечного теплоснабжения в России // Теплоэнергетика, 1996, № 5, с. 15-18.

74. Тарнижевский Б.В. Состояние и перспективы использования нетрадиционных возобновляемых источников энергии в России // Промышленная энергетика, 2002, № 1, с. 52-56.

75. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии: Пер. с англ. — М.: Энергоатомиздат, 1990. 392 с.

76. Тверитин A.B. Перспективы использования возобновляемых энергоресурсов в сельском хозяйстве / Обзорная информация. — М.: 1983. — 66 с.

77. Тихомиров A.B. Перспективы повышения эффективности использования энергоресурсов в сельском хозяйстве // Энергопотребление в сельском хозяйстве. Научные труды. Т.68 -М.: ВИЭСХ, 1987, с. 40-43.

78. Трушевский С.К., Суханов А.К. Пластмассовый солнечный коллектор. Опыт разработки и внедрения в серийное производство // Международный симпозиум «Автономная энергетика сегодня и завтра». Сб. докл. Ч. 1. — СПб., 1993, с. 58-59.

79. Умаров Г.Я., Раббимов Р.Т., Авезов Р.Р., и др. Использование низкопотенциальных солнечных установок. — Ташкент: ФАН, 1976. — 100 с.

80. Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования. ВСН 52-86 / Госгражданстрой. М.: ГУП ЦПП, 1999. — 16 с.

81. Федянин В.Я. Комбинированная автономная энергосистема с использованием ВИЭ для юга Западной Сибири // Возобновляемая энергия, №4, 1998, с. 42-44.

82. Фомичев В.Т., Шиян И.Р. Определение угла наклона гелионагрева-телей //Техника в сельском хозяйстве, 1988, № 1, с. 7-9.

83. Фотоэнергетика мира // Возобновляемая энергия, февраль 2001, с.1.5.

84. Харченко H.B. Индивидуальные солнечные установки. М.: Энер-гоатомиздат, 1991. — 208 с.

85. Черных И. В. SIMULINK: среда создания инженерных приложений / Под общ. ред. В.Г. Потемкина. М.: ДИАЛОГ-МИФИ, 2003. -496 с.

86. Шафеев А.И. Численное моделирование систем солнечного теплоснабжения индивидуального жилого дома (вычислительная программа Solav. Сравнение с f-методом) // Гелиотехника, 1991, № 5, с. 61-65.

87. Шерьязов С.К. Горячее водоснабжение сельскохозяйственного производства в условиях Южного Урала с использованием солнечной энергии. Дис. канд. техн. наук. — Челябинск, 1990. — 180 с.

88. Шерьязов С.К. Исследование часовой суммы солнечной радиации в условиях Южного Урала // Материалы XLII научно-технической конференции ЧГАУ. Ч. 3. Челябинск, 2003, с. 209-213.

89. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Гелиоветроэнергетическая установка для горячего водоснабжения // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 3-й международной научно-технической конференции. -М.: ГНУ ВИЭСХ, 2003, с. 107-109.

90. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Имитационная модель гелиовет-роэнергетической установки теплоснабжения // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 4-й международной научно-технической конференции. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2004, с. 107-109.

91. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Определение корреляционной связи между солнечной и ветровой энергией в условиях Южного Урала // Материалы XLIII научно-технической конференции ЧГАУ. Ч. 2. Челябинск, 2004, с. 265-269.

92. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Разработка имитационной моделигелиоветроэнергетической установки для теплоснабжения сельскохозяйственных потребителей // Материалы XLIII научно-технической конференции ЧГАУ. Ч. 2. Челябинск, 2004, с. 269 - 275.

93. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Совместное использование солнечной и ветровой энергии для горячего водоснабжения сельскохозяйственных потребителей // Материалы XLII научно-технической конференции ЧГАУ. Ч. 3. Челябинск, 2003, с. 28-32.

94. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Совершенствование метода расчета теплоэнергетической системы, основанной на солнечной и ветровой энергии // Вестник ЧГАУ, Челябинск, 2005, т. 44, сЛ'43-146.

95. Шерьязов С.К., Ахметжанов P.A. Оптимальные значения основных параметров систем теплоснабжения, основанных на гелио- и ветроэнергетических установках // Ползуновский вестник, вып. 4 /АлтГТУ. Барнаул, 2005, с. 105-108.

96. Шефтер Я.И. Ветроэнергетика: стратегия развития, новые разработки и их использование // Конверсия в машиностроении, 1995, № 5, с. 5-10.

97. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. 2-ое издательство, перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат., 1983.- 200 с.

98. Ярас Л., Хоффман Л., Ярас А., и др. Энергия ветра: Пер. с англ. -М.: Мир, 1982.- 256 с.

99. Bauman В., Fimreite D. Parallel generation in Southern Wisconsin.-ASAE, 1980, paper № 80-3041, p.10.

100. Big energy savings from wind power claim.- The Scottish Farmer, 1981, v. 88, №4851, p. 24.

101. Blacksmith windmolen op landbouwrai. Pluimveehouderij, 1982, уЛ2, № 3, p. 29.

102. Dynamischer Trend bei Solaraniagen. Stand und Perspektiven.// Flüssiggas, 1999, № 6, p. 32-36.

103. Eerste zeeuwse wingmolen in zeeland staat op pluimveebedrijt.- Pluim-vee houderij, 1982, v. 12, № 10, p. 25.

104. Erneubare Energitarien in Kombinierten Warmeversorgungssysteinen in der Landwirtschaft / Zebergx V. A., Schipkovs P. J. // Papi 16th Int. Corrf. CIGM. Budapest, 14th-21st Oct., 1990. Sec. 4. CIGK. Budapest, 1990, p. 193-197.

105. Flint R. How to erect your own water puping wind mill.- Countiysige, 1979, v. 63, №6, p. 66-70.

106. Harvey H. J., Thomas R.B. Greenhouse heating using solat and wind energy.- Energy Conservation and Use of Renewabte Energies in the Bio- Industries, Oxford, 1980, p. 231-246.

107. Hybridkraftwerk Pellworm Strom aus Sonnenenergie und Windkraft / Petersen Wilhelm // DE: Elektromeister + dtsch. Elektrohandwerk. 1996. - 71, № 9, p. 40-42.

108. Justin B. A short review of some U.K. solar energy installations.- Sun at Work in Britain, 1981, № 12/13, p. 3-11.

109. Klein S.A., et all. Trasient simulation program. Engineering experiment station / Report № 38. University of Wisconsin. Madison, 1974, p. 3-16.

110. Low risk alternative puts wind power at more farms disposal / Faulkner Andrew//Farmers Weekly. 1992.- 117, № 21, p.58.

111. Morthorst P.E., Jensen H.J. Economic of wind turbines. Wind energy in Demark: research and development / Ministry of Energy, Danish Energy Agency, 1990, p. 54-55.

112. New windmill will catch lightest breeze.- Farm Industry News Midwest, 1982, v. 15, №5, p. 30.

113. Turbines catch their second wind / Ashley S. // Mech. Eng. 1993. 114, № 11, p. 10-12.

114. Vetrne elektramy / Pazi-a Emil // Mech. ierned. 1994. - 44, № 5, p. 1617.

115. Wenn die Sonne heist und kocht. Steiner Peter. // Kultur und Technik, 2000, № 3, p. 54-57.

116. Whiler A. Solar adiation Graps // Solar Energy, 1956, № 9, p. 165.

117. Wieneke F. Stang und Aussichten der Solartechnik in der landwirtschaft.- Grundlagen der langtechnik, 1980, Bd. 30, № 1, S. 1-6.

118. Wind energy in Russia and CIS // Wind erections, 1994, № 3, p. 19.

119. Wind generators help heat house // Wallaces Farmer, 1980, v. 105, № 18, p. 147.

120. Windenergie und Danemarks Energiepolitik / Andersen Danlemann, Jemming Jorgen // Wind Kraft J. und Natur. Energien ( Wind-kraft J.), 1998, № 2, p. 22-23.

121. Windenergienutzung in Deutsch land // Vik- mitt, 1998, № 2, p. 39-41.

122. Windstaerke 10. Wie bis zum Jahr 2020 10 % des weltweiten Elektrizi-taetsver brauchs durch Windenenergie gedeckt werden und 1.7 Mio. Arbeitsplaetze entstehen. Eine Sudie // Wind kraft J. und Natur. Energien, 1999, № 5, p. 48-49.

123. Wirtschaftlichkeit mit «Kalter» Solarwarme /Hlimn Othenar // Sonne-nenerg. Sol. (Schweiz). 1994. № 3, p. 37-41.