Нетрадиционные источники энергии при энергоснабжении автономных потребителей

Для построения математической модели работы автономной энергоустановки прежде всего необходимо обеспечить возможность моделирования первичных возобновляемых источников энергии с характерной для

Нетрадиционные источники энергии при энергоснабжении автономных потребителей

Дипломная работа

Физика

Другие дипломы по предмету

Физика

Сдать работу со 100% гаранией

Содержание

 

Аннотация

Введение

. Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

1.1 Использование энергии ветра

1.2 Ветроэнергетика в России

1.3 Перспективы

2. Экономические аспекты ветроэнергетики

3. Экологические аспекты ветроэнергетики

4. Определение потребностей потребителей

.1 Жилой дом

.2 Школа

4.3Детское дошкольное учреждение

5. Моделирование систем на базе традиционных источников энергии

.1 Использование программной среды TRNSYS для проектирования систем тепло- и электроснабжения автономных потребителей

.2 Схема системы электроснабжения от дизель-генератора и теплоснабжения от водогрейной котельной

.3 Схема системы электроснабжения от дизель-генератора и теплоснабжения от водогрейной котельной с использованием утилизационного тепла дизель-генератора

. Моделирование систем на базе энергии ветра

.1 Схема системы тепло- и электроснабжения на базе ветроэлектрической установки и котельной

.2 Схема системы тепло- и электроснабжения на базе ветроэлектрической установки и котельной с использованием утилизационного тепла дизель-генератора

.3 Схема системы электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной и теплоснабжения от котельной

.4 Схема системы тепло- и электроснабжения на базе ветрокомпрессорной установки с бескомпрессорной газовой турбиной (с использованием утилизации теплоты)

Заключение

Список литературы

 

 

Аннотация

 

Данная дипломная работа посвящена актуальной тематике -использованию нетрадиционных источников энергии при энергоснабжении автономных потребителей, имеющих ограниченное количество собственных энергоресурсов. В качестве нетрадиционного источника энергии используется энергия ветра. Для комплексного расчета энергетической эффективности и определения расхода топлива в различных схемах энергоснабжения было проведено моделирование в программной среде TRNSYS.

 

 

Annotation

graduation work devotes to a relevant theme - using renewable sources of energy at energy supplying of remote consumers, which have limited quantity of their own energy resources. As renewable source of energy is used energy of the wind. There were modeling at software environment of TRNSYS for integrated calculation of the energy effectiveness and determination of the oil consumption in various schemes of energy supplying.

 

 

Введение

 

В настоящее время для энергоснабжения автономных потребителей используется система, где электрическая энергия вырабатывается на дизельной электростанции (ДЭС), а тепловая - на водогрейной котельной. Для более эффективной работы данная схема энергоснабжения может быть дополнена и улучшена. В качестве дополнительно используемых ресурсов могут быть использованы возобновляемые источники энергии. К примеру, энергия ветра.

Использование энергии ветра не только помогает решить многие проблемы энергоснабжения удаленных объектов, но и получить независимость от местных энергоснабжающих организаций.

Ветроэнергетика - отрасль энергетики, специализирующаяся на использовании энергии ветра - кинетической энергии воздушных масс в атмосфере. Энергию ветра относят к возобновляемым видам энергии, так как она является следствием деятельности солнца.

Энергия ветра издавна использовалась людьми. В XVI веке в городах Европы начинают строить водонасосные станции с использованием гидродвигателя и ветряной мельницы. Толедо - 1526 г., Глочестер - 1542 г., Лондон - 1582 г., Париж - 1608 г., и др.

Первая в мире современная ветроэлектростанция с горизонтальной осью мощностью 100 кВт была построена в 1931 году в Крыму.

1. Лопасти турбины

. Ротор

. Направление вращения лопастей

. Демпфер

. Ведущая ось

. Механизм вращения лопастей

. Электрогенератор

. Контроллер вращения

. Анемоскоп и датчик ветра

. Хвостовик анемоскопа

. Гондола

. Ось электрогенератора

. Механизм вращения турбины

. Двигатель вращения

. Мачта

 

Автономные ветрогенераторы состоят из генератора, хвостовика, мачты, контроллера, инвертора и аккумуляторной батареи. У классических ветровых установок - 3 лопасти, закреплённых на роторе. Вращаясь ротор генератора создаёт трёхфазный переменный ток, который передаётся на контроллер, далее ток преобразуется в постоянное напряжение и подаётся на аккумуляторную батарею.

 

 

1. Современные методы генерации электроэнергии из энергии ветра

 

Современные ветрогенераторы работают при скоростях ветра от 3-4 м/с до 25 м/с. Мощность ветрогенератора зависит от площади, заметаемой лопастями генератора. Например, турбины мощностью 3 МВт (V90) производства датской фирмы Vestas имеют общую высоту 115 метров, высоту башни 70 метров и диаметр лопастей 90 метров. В августе 2002 года компания Enercon построила прототип ветрогенератора E-112 мощностью 4,5 МВт. До декабря 2004 года турбина оставалась крупнейшей в мире. В декабре 2004 года германская компания REpower Systems построила свой ветрогенератор мощностью 5,0 МВт. Диаметр ротора этой турбины 126 метров, вес гондолы - 200 тонн, высота башни - 120 м. В конце 2005 года Enercon увеличил мощность своего ветрогенератора до 6,0 МВт. Диаметр ротора составил 114 метров, высота башни 124 метра. Компания Clipper Windpower разрабатывает ветрогенератор мощностью 7,5 МВт для офшорного применения.

Наибольшее распространение в мире получила конструкция ветрогенератора с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения, хотя кое-где ещё встречаются и двухлопастные. Были попытки построить ветрогенераторы так называемой ортогональной конструкции, то есть с вертикальным расположением оси вращения. Считается, что они имеют преимущество в виде очень малой скорости ветра, необходимой для начала работы ветрогенератора. Главная проблема таких генераторов - механизм торможения. В силу этой и некоторых других технических проблем ортогональные ветроагрегаты не получили практического распространения в ветроэнергетике.

Наиболее перспективными местами для производства энергии из ветра считаются прибрежные зоны. В море, на расстоянии 10-12 км от берега (иногда и дальше), строятся офшорные ветряные электростанции. Башни ветрогенераторов устанавливают на фундаменты из свай, забитых на глубину до 30 метров. Могут использоваться и другие типы подводных фундаментов, а также плавающие основания. Первый прототип плавающей ветряной турбины построен компанией H Technologies BV в декабре 2007 года. Ветрогенератор мощностью 80 кВт установлен на плавающей платформе в 10,6 морских милях от берега Южной Италии на участке моря глубиной 108 метров.

 

1.1 Использование энергии ветра

 

Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. В 2008 году суммарные мощности ветряной энергетики выросли во всём мире до 120 ГВт. Ветряные электростанции всего мира в 2007 году произвели около 200 млрд кВт·ч, что составляет примерно 1,3% мирового потребления электроэнергии. Во всём мире в 2008 году в индустрии ветроэнергетики были заняты более 400 тысяч человек. В 2008 году мировой рынок оборудования для ветроэнергетики вырос до 36,5 миллиардов евро, или около 46,8 миллиардов американских долларов.

В 2007 году в Европе было сконцентрировано 61% установленных ветряных электростанций, в Северной Америке 20%, в Азии 17%.

Данные по установленным мощностям ветроустановок в некоторых странах мира приведены в таблице 1, а значения суммарных мощностей установленных ветроустновок в мире приведены в таблице 2.

Некоторые данные по зарубежным странам:

Страны Евросоюза в 2005 году вырабатывали из энергии ветра около 3% потребляемой электроэнергии. В Дании 20% электроэнергии вырабатывается за счет ветра. В Германии установлено самое большое количество ветряных генераторов. Португалия и Испания в некоторые дни 2007 года из энергии ветра вырабатывали около 20% электроэнергии.

 

Таблица 1

Суммарные установленные мощности ветроустановок, МВт, по странам мира 2005-2007 г. (Данные Европейской ассоциации ветроэнергетики (EWEA))

Страна2005 г., МВт2006 г., МВт2007 г., МВт2008 г., МВтГермания18428206222224723903Испания10028116151514516754США9149116031681825170Китай12602405605012210Украина77,3868989Россия1415,516,516,5

Таблица 2

Суммарные установленные мощности ветроустановок, МВт, и прогноз Всемирной ассоциации ветроэнергетики (WWEA) до 2010 г.

19992000200120022003200420052006200720082009 прогноз2010 прогноз136961803924320311643929047686590047390493849120791140000170000

марта 2008 года в Испании из энергии ветра было выработано 40,8% всей электроэнергии страны [14]. В 2007 году в США из энергии ветра было выработано 48 млрд. кВт*ч электроэнергии, что составляет более 1% электроэнергии, произведенной в США за 2007 год. В США ветрогенераторами вырабатывается самое большое количество энергии.

Техасский миллиардер Пикенс намерен построить в Западном Техасе самую большую ветряную электростанцию. Этот проект является частью так называемого плана Пикенса по вложению 1 млрд. долларов в создание «ветряного коридора» от Дакоты до Техаса.

Только за последний год в Китае количество электроэнергии, вырабатываемой ветром, удвоилось.

 

 

1.2 Ветроэнергетика в России

 

На сегодняшний день Россия отстает от других стран как по установленным ветроэнергетическим мощностям, так и по темпам роста отрасли. На конец 2008 года в России было 16,5 МВт ВЭС. Внедрение новых в

Похожие работы

1 2 3 4 5 > >>