автореферат диссертации по процессам и машинам агроинженерных систем, 05.20.02, диссертация на тему:Повышение уровня энергообеспеченности потребителей сельской местности с использованием источников возобновляющейся энергии

Введение

1. Состояние вопроса и задачи исследования.

1.1. Описание объекта.

1.2. Потребители электроэнергии в поселке Моссака.

1.3. Ресурсы возобновляющейся энергии.

1.3.1. Климатические условия Республики Конго.

1.3.2. Характеристика источников возобновляющейся энергии. Общие сведения.

1.3.3. Технические средства возобновляющейся энергии для условий Конго.

1.3.3.1. Солнечные коллекторы.

1.3.3.2. Солнечные батареи.

1.3.3.3.Ветроэнергетика.

1.3.3.4. Гидроэнергетика. 57 1.4. Постановка задачи.

2. Исследование модели системы энергообеспечения потребителей от солнечных батарей.

2.1. Схема экспериментальной установки.

2.2. Методика обработки информации.

2.3. Результаты эксперимента.

3. Исследование ветроэнергетической установки.

3.1. Схема экспериментальной установки.

3.2. Методика обработки информации.

3.3. Результаты эксперимента.

4. Расчет электрических нагрузок с учетом развития энерговооруженности деревни Моссака. Расчет мощности и количества источников возобновляющейся энергии.

4.1. метод расчета электрических нагрузок.

4.2. Энергетическая характеристика потребителей.

4.3. Энергосберегающие мероприятия. 113 4.3.1. Компактные люминесцентные лампы.

4.3.2. Использование изолированных проводов.

1.4. Рекомендуемая схема электроснабжения деревни Моссака.

4.5. Нормы удельной мощности для сельских потребителей.

4.6. Выводы.

5. Расчет мощности автономных источников электроснабжения.

5.1. Расчет количества солнечных батарей и выбор количества аккумуляторов для обеспечения бытовых энергопотребителей.

5.2. Определение площади солнечного коллектора для горячего водоснабжения жилого дома.

5.3. Расчет количества аккумуляторных батарей для энергоснабжения потребителей от ВЭУ.

5.4. Расчет микрогидроэлектростанции.

5.4.1. Выбор места расположения микрогидроэлектростанции (микро ГЭС).

5.4.2. Гидрологические и водохозяйственные расчеты.

5.4.3. Выбор напора и определение мощности микроГЭС.

5.5. Выводы.

6. Технико-экономическое обоснование применения возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственных районах Конго.

6.1. Методика технико-экономического обоснования применения возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производстве.

6.2. Выводы.

ОБЪЕКТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Объектами исследований являются солнечные батареи и ветроэнергетическая установка, работающие в реальных условиях, бытовое энергопотребление сельских территорий Республики Конго.

ПРЕДМЕТ ИССЛЕДОВАНИЙ. Предметом исследований являются закономерность функционирования объектов исследования.

МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ. Поставленные в работе задачи решаются методом физического моделирования с использованием программы обработки информации «Excel» и статистических методов обработки информации.

НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Научная новизна положений, изложенных в работе, представлена следующими результатами теоретических и экспериментальных исследований:

1. Выполнен сбор и обработка информации об энергонасыщенности типового сельскохозяйственного объекта Республики Конго.

2. Разработана методика оценки параметров нетрадиционных источников энергообеспечения с адаптацией к условиям Республики Конго.

3. Разработаны временные нормы потребления электроэнергии в сельской местности Республики Конго.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ. Результаты теоретических и экспериментальных исследований могут быть использованы при разработке проектов сельской электрификации Республики Конго, о чем подготовлено предложение Представительству Республики Конго в России. Создана методическая основа для осуществления проекта по использованию возобновляющейся энергии.

РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ ИССЛЕДОВАНИЙ. Результаты теоретических и экспериментальных исследований использованы при разработке рекомендаций по применению источников возобновляющейся энергии Солнца, ветра и воды в сельскохозяйственных районах Республики Конго и при разработке временных норм потребления электроэнергии в сельской местности. Осуществлено энерго-обеспечение реальных объектов в Учебно - опытном хозяйстве СПбГАУ «Пушкинское» и в монастыре на острове Коневец Ленинградской области.

АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы доложены на научных конференциях СПбГАУ в 1997 и1998 г. г. и в школе молодых ученых по использованию возобновляемой энергии в МГУ в октябре 1999 г.

ПУБЛИКАЦИИ. Основное содержание диссертации отражено в 4печатных трудах.

ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа изложена на 164 листах машинописного текста, содержит 18 таблиц, 63 ил-пюстрации, состоит и введения, 6 глав, выводов по работе, списка лите-эатуры, включающего 49 наименований, в том числе 4 на иностранных языках, приложения на 44 листах.

ВЫВОДЫ ПО РАБОТЕ

1. Анализ современного состояния энергообеспечения сельских территорий в Республике Конго подтвердил актуальность научных разработок, посвященных использованию возобновляющихся источников энергии.

2. Разработанная и использованная в настоящих исследованиях автоматизированная система сбора и обработки данных при испытаниях нетрадиционных технических средств электроснабжения может рассматриваться как база для организации и проведения подобных предэксплуатационных исследований в Республике Конго.

3. Установленные в процессе исследований основные параметры и характеристики солнечных батарей могут перенесены без существенных поправок и использованы в условиях Республики Конго при проектировании установок электроснабжения (КПД, соотношение емкости аккумуляторных батарей и средней суточной мощности энергопотребления и др.).

4. Подтверждена целесообразность использования компактных люминесцентных ламп в качестве источников света в схемах электроснабжения от автономных маломощных источников без дорогостоящих инверторов.

5. Предложена ненормативная методика расчета суточных графиков электропотребления бытовых приборов, позволяющая получить весь комплекс энергетических параметров, необходимых для проектирования системы автономного энергообеспечения от автономного источника.

6. Полученный опыт проектирования электроснабжения типичных для Конго сельских жилых помещений дал возможность составить удельные нормы нагрузок, которые позволят осуществить масштабное проектирование для населенных пунктов и регионов.

7. Проектирование малой гидроэлектростанции не выявило существенных особенностей, связанных с местоположением страны, поэтому в Конго могут быть использованы проекты, выполненные в других странах.

8. Подтверждена целесообразность использования в сельских регионах Конго линий электропередачи 0,38 кВ, выполненных изолированными проводами, для повышения надежности и безопасности электроснабжения потребителей.

9. Отсутствие необходимой базы данных для экономических расчетов вынудило автора ограничиться изложением подробной методики экономического обоснования проектов, которая может быть легко откорректирована и использована для реальных условий.

1. Аверьянов В. К. и др. Альбом для проектирования установок горячего водоснабжения. СПб - Тула, 1992 г. , с. 5 - 29.

2. Алферов Ж.И., Андреев В. Н. Перспективы фотоэлектрического метода преобразования солнечной энергии.// Преобразование солнечной энергии М.: 1981г. С. т.- 20.

3. Алферов Ж.И., Бородин А.В. Земные профессии Солнца М.: «Советская Россия». 1981 г. С. 27-42.

4. Атлас теплового баланса земного шара. М., 1963 г.

5. БСЭ, т. 7. М.: издательство БСЭ, 1952 г., с. 344 - 364.

6. БСЭ, т. 10.-М.: издательство БСЭ, 1952 г. , с. 355- 362.

7. БСЭ, т. 11. М.: издательство БСЭ, 1952 г. , с. 596 - 599.

8. БСЭ, т. 49. М.: издательство БСЭ, 1957 г. , с. 79 - 86.

9. Валов В. М., Казанджан Б. И. Системы солнечного теплоснабжения. -М.: «МЭИ», 1991 г. с. 11 -20.

10. Васильев А. Н., Ландскан А. П. Полупроводниковые фотопреобразователи. М.: Сов. Радио. - 1971 г. - С. 80 -86.

11. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М.: ГИ физико - математической литературы, 1962 г. С. 84 - 94.

12. Глухов В. В., Лисочкина Т. В. , Некрасова Т. П. Экономические основы экологии. СПб: Специальная литература, 1995 г. с. 65-71.

13. Данилевский В. В. История гидросиловых установок России до XX века. М. - Л.:Рабочий. 1940 г. с. 14 - 17.

14. DE LA LUMIERE DU SOLEIL A L'ENERGIE ELECTRIQUE. PHOTOWATT INTERNATIONAL S. A. , 38300 BOURGOIN JALLIEU, FRANCE.

15. Зуев H. В. , Шерикс П. Э. Методика проектирования современных ветроустановок малой мощности. - Сборник трудов СПбГАУ. В печати.

16. Зуев Н. В. , Шерикс П. Э., Этокабека А. - Ж. - Методика и результаты испытаний экспериментальной ветроустановки мощностью 1,5 кВт. - Сборник трудов СПбГАУ. В печати.

17. Зуев Н. В. , Шерикс П. Э., Этокабека А. Ж., Бале Т. Э. Н. -Методика и результаты испытаний экспериментальной фотогальванической энергоустановки мощностью 100 Вт. - Сборник трудов СПбГАУ. В печати.

18. Карпов В. Н. Термодинамические аспекты методологии энергосбережения в сельскохозяйственных электро-технологиях оптического облучения. Известия РАН. Энергетика. М. 1994 г. № 1. С. 66-74.

19. Климаты Африки. Л. 1967 г.

20. Кнорринг Г. М. и др. Справочная книга для проектирования электрического освещения. СПб.: Энергоатомиздат. 1992 г. 79с.

21. L'ENTREPRISE. Р F ОТО WATT INTERNATIONAL S. А. , 38300 BOURGOiN JALLiEU, FRANCE.

22. Осад и h Б. A. SPS Американские мечты об энергии из космоса. Энергия: экономика, техника, экология. - 1993 г. - ИЗ. -С.12 -17.

23. PHOTOVOLTAIC MODULE PWX 500 Т, PFOTOWATT INTERNATIONAL S. A. , 38300 BOURGOiN JALLiEU, FRANCE. C. 4 6.

24. Преобразование солнечной энергии. Под ред. H. H. Семенова M. 1981 г. - 187 с.

25. Радченко Г. Ф., Олейников И. Н. Народная Республика Конго. М. : Мысль. 1975 г. С. 5 - 20.

26. Ребане К. К. Энергия, энтропия, среда обитания. М.: Знание. 1985 г. с.19-20.

27. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ). № 3 М.: АО РОСЭП. 1996.

28. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ). № 5 М.: АО РОСЭП.1996.

29. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ). № 9 М.: АО РОСЭП.1997.

30. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения сельского хозяйства (РУМ). № 9 М.: АО РОСЭП.1998.

31. Соколовский Д. Л. Гидрологические расчеты при устройстве водных заграждений. -1943.

32. Стребков Д. С. и др. Использование энергии Солнца. М.: Нива России, 1992 - 48 с.

33. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М.: Энергоатомиздат, 1990. - 392 с.

34. Технический проект Пожеревицкой ГЭС на реке Судома в Псковской области. Л. 1945 - 46 г.

35. Тлецов А. X. Методы оценки характеристик ветроэнергетических и гелиоустановок сельскохозяйственных объектов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. Челябинск. 1997 г. 241 247 с.

36. Уделл С. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. М.:3нание, 1980 г.

37. Установка ветроэнергетическая УВЭ 500. Руководство по эксплуатации.

38. Фатеев Е. М. Ветродвигатели и ветроустановки. М.: Сель-хозгиз, 1956 г. 165- 185 с.

39. Федеральная целевая программа развития энергетической системы агропромышленного комплекса России на основе использования нетрадиционных источников энергии на 1995 2000 г. г. «Возобновляемая энергетика села - 2000». МСХ и ПР. - М, 1994.

40. Федоров М. И., Корнейчук С. К. Физика полупроводников. Вологда, ВПИ,1995 г.

41. Федоров М. И., Масленников С. В. , Ахмедов X. М. Солнечные элементы с гетеропереходом из арсенида галия и фталоциа-нина меди. Электронная техника. Сер. Материалы, вып. 4 (258) 8 -1991 С. 24-27.

42. Финансирование работ по фотоэлектричеству в США . Photovol taie Jnsiders Rept. - 1994. - 13 № 7. - С. 5.

43. Фонаш С., Ротворф А., Казнерски Л. и др. Современные проблемы полупроводниковой фотоэнергетики. М.: Мир, 1988. - 307 С.

44. Hammond D. Развитие рынка фотоэлектрических изделий. Ргос. 14 th World Entergy End. Congr. and Environ. Eng. Conge., Atlanta. Oct. 23 -25.- 1991. Atlanta. Gao - 1992. - С. 605 - 608.

45. Харченко H. В. Индивидуальные солнечные установки. М.: Энергоатом издат, 1991 г.

46. Шокли В., Квиссер X. Полупроводниковые фотоэлементы и преобразователи излучения. М.: Мир, 1965-511 С.

47. Энергетическая программа НПО «Ранд». НПО «Ранд», 1997.

48. Этокабека А. Ж. Возможность использования солнечной энергии для повышения уровня энергообеспечения сельского населения в странах Африки (Конго). Депонирование 101 ВС 99.