Использование автономного энергоснабжения в открытых пространствах

Размещено на http://www.allbest.ru/

ДВФУ

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АВТОНОМНОГО ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ В ОТКРЫТЫХ ПРОСТРАНСТВАХ

Сурай А.А., Распопова И.В.

г. Владивосток

Аннотация

автономный энергоснабжение открытый пространство

Исследование посвящено разработке собственного проекта, отвечающего всем требованиям открытого пространства, включающего в себя систему автономного энергоснабжения. Обозначена проблема использования его в открытых пространствах, описана ее актуальность. Установлены объекты исследования: солнечные электрогенераторы и ветрогенераторные станции, а также морские микроводоросли, способные преобразовывать био-водород в энергию. Проанализированы их свойства, достоинства и недостатки, рассмотрены оригинальные проекты, включающие в себя приведенные выше системы, что входит в поставленные задачи исследования. Подробно описан предложенный проект, его месторасположение, аспекты включения солнечных батарей и предпосылки к его реализации.

Ключевые слова: автономное энергоснабжение, энергообеспечение, солнечные электрогенераторы (батареи), ветрогенераторы, микроводоросли.

Annotation

Suray A. A., Raspopova І. V. Vladivostok, Russia

USING OF AUTONOMOUS POWER SAVING IN OPEN SPACES.

research is dedicated to development of own project, which replies to all requirements of open space, and including the system of autonomic electric power supply. The problem of using it in open spaces is designated. Autonomous power supply systems are not enough introduced into the open space today. These constructions are not originality. In this article we will consider options for using these systems in open spaces. Established research facilities: solar power generators and wind generator stations and also marine microalgae, which are able to transform bio-hydrogen into energy. Analyzed their characteristics and also advantages and disadvantages. Reviewed original projects, which include the above system. It was clarified of what kind of areas the forms of autonomous power supply system must be used. The project is described in detail, its location, the inclusion of solar panels and the preconditions for its implementation. Its main function - charging different devices and distribution of Wi-Fi network. Object shape is closely related to environment and functionality of that object. Technical aspects addressed. Solar panels oriented to the south. The slope of the power generators in terms of forementioned 43.105 degrees of tilt to the surface, which corresponds to indicator latitude. Also take into account the factor of sufficient lighting batteries for normal operation. The most important in open spaces - a combination of composition, technology and environment, it is should be aimed at the maintenance of ecology. In our project we have achieved this.

Keywords: autonomous energy supply, electric power supply, solar power generators (batteries), wind turbines, microalgae.

Введение в исследование

Проблема. Автономное энергоснабжение не получает достаточного развития в архитектуре открытых пространств, также они не отличаются оригинальностью использования в этих пространствах.

Актуальность. Проблема достаточного и оригинального внедрения систем энергоснабжения в открытые пространства, безусловно, актуальна на сегодняшний день. Временно или на постоянной основе могут использоваться различные автономные системы для обеспечения людей электроэнергией в среде, удалённой от различных электростанций и генераторов. Они являются самостоятельными технологическими комплексами, в состав которых входит оборудование, вырабатывающее достаточное количество электричества и способное обеспечить потребности в нем на бытовом уровне.

Объект исследования. Наиболее удобными, экологичными и малозатратными видами автономного электроснабжения можно назвать: солнечные электрогенераторы, ветрогенераторные станции и морские микроводоросли, способные преобразовывать био-водород в энергию.

Предмет исследования. Варианты использования данных автономных систем в открытых пространствах.

Цели и задачи. Задачи: анализ свойств и видов автономного энергоснабжения, рассмотрение оригинальных проектов, включающих в себя автономное энергообеспечение открытых пространств. Цель: разработать оригинальный проект, включающий в себя автономное энергоснабжение.

Анализ некоторых видов электроснабжения

Солнечные электрогенераторы (солнечные батареи) имеют ряд преимуществ: не требуют топлива, работают постоянно, обеспечивают бесшумность, надежность, общедоступность и т.д. Но также у солнечных панелей есть и ряд ограничений: низкая эффективность для использования в отопительных системах, необходимость высокой энергоэффективности, необходимость достаточной интенсивности света. В основном в открытых пространствах устанавливаются батареи с низкой парусностью. Таким образом на них не скапливаются снег и дождевая вода, а значит зимой они не нуждаются в очистке.

Интересным проектом является появившийся недавно в Сингапуре парк "Сады у залива" [1] (рис. 1,2). Его отличительными элементами являются уникальные деревья (их всего 18). Некоторые из них покрыты солнечными батареями (расположенными сверху «кроны») и производят энергию, другие выполняют функцию воздухообмена. Кроме того, деревья образуют вертикальные сады, так как на них были посажены «ползучие» растения. Высота деревьев достигает 50 м. Энергия, собранная с помощью солнца днем, производит освещение парка вечером.

Рис. 1 Рис. 2

Турбины новой модели вращаются при скорости ветра 2 метра в секунду, традиционным же требовалось 4 метра в секунду. Это преимущество также делает возможным использование «ветровых деревьев» в городах

Рис. 3 Рис. 4

Ветрогенераторные станции и основные плюсы: независимость от внешних факторов, экономия, экологичность для окружающей среды. Минусы данных станций: недолговечность аккумуляторов, используемых в генераторах (15 лет), шумы, а также то, что человек не может обеспечить постоянный воздушный поток, соответственно, они находятся в прямой зависимости от погоды. Ветрогенератор желательно устанавливать вдали от зданий и сооружений на открытых пространствах.

Инженеры французской компании NewWind R&D решили обновить привычную конструкцию и вид ветрогенераторов, сделав их похожими на деревья [2] (рис. 3,4). Усовершенствованные ветрогенераторы могут быть установлены в городах, так как работают бесшумно и имеют вид почти настоящих деревьев. Их конструкция состоит из 11-метрового стального белого ствола и 72 миниатюрных турбин из поливинилхлорида -- «листьев», окрашенных в различные оттенки зелени.

Морские водоросли как источник энергии. В биомассе водорослей, находящихся в океане, заключается огромное количество энергии. Для выработки топлива могут подойти как прибрежные водоросли, так и фитопланктон. Уменьшение экономических затрат - один из важнейших плюсов в получении биотоплива посредством микроводорослей, еще двумя плюсами являются очищение воды и пригодность для производства органического бензина.

Архитектурная фирма Бельгии Vincent Callebaut предложила проект Hydrogenase [3] (рис. 5, 6). Транспортная система будущего, представляющая собой экологически чистые летательные аппараты в открытом пространстве. Водород может использоваться в качестве топлива. Получение его в необходимом количестве обеспечит вид морских водорослей, которые под воздействием солнечного света способны превращать углекислый газ, растворенный в воде, в водород. Ферма с морскими водорослями является своеобразной биохимической электростанцией, не требующей сложного обслуживания. Данная конструкция является одновременно доком и заправочной станцией для летательного аппарата.

Рис. 5

Рис. 6

Разработка проекта с солнечными электрогенераторами

В данной статье мы разрабатываем концепцию создания открытого пространства с активным использованием солнечных батарей (рис. 7, 8). В основе композиционного решения всего пространства лежит идея подчинения конструктивных элементов, ориентирующих его, основной функции: возможность размещать на них панели из высокотехнологичных материалов, генерирующих природные факторы для производства электроэнергии. Приёмы формообразования тесно связаны с функциональностью и окружающей средой, что позволит реализовать все вопросы удобного и комфортного использования данного рекреационного пространства преподавателями, студентами и гостями ДВФУ. Для этого был выбран данный участок территории кампуса, на котором рельеф и ориентация по сторонам света позволяет обеспечить достаточную инсоляцию. С этой целью лицевая сторона солнечных батарей, расположенных на массивных, круглых элементах конструкции, ориентирована на юг, а наклон электрогенераторов выставлен в показателях 43,105 градусов наклона к поверхности, что соответствует значению показателя широты, на которой они находятся, также учтен фактор достаточного освещения батарей для нормального функционирования. В данном пространстве люди смогут удовлетворить конкретные потребности: заряд различных устройств, использование сети wi-fi, раздаваемой посредством энергии солнечных электрогенераторов.

Рис. 7 Рис. 8

Заключение

В открытых пространствах проблемы с электроснабжением возникают из-за удалённости от источников энергии. В таких случаях решением проблемы является автономное энергоснабжение. В каждой системе есть свои плюсы и минусы, выбор системы зависит от общей идеи, выбранной местности, материальных ресурсов и многих других факторов. Поэтому важно сохранять гармоничное сочетание вышеуказанных пунктов при разработке подобных проектов и, в первую очередь, грамотное согласование композиции, технологий и окружающей среды. В предложенном нами проекте данные пункты гармонизированы. Создание таких концепций вносит вклад в развитие архитектуры, направлено на поддержание экологии, а также такие открытые пространства являются полезными объектами для людей.

Список используемых источников и литературы

1. Варламов, LiveJoumal [Электронный ресурс]. URL: http://var- lamov.ru/ll 80106.html_(qaTa обращения 10.12.2016.)

2. Алена Демина, FORUMHOUSE [Электронный ресурс]. URL: https://www.forumhouse.ru/articles/other/5784 (дата обращения 15.12.2016.)

3. Moduspones, TRENDCLUB [Электронный ресурс]. URL: http://trendclub.ru/blogs/futurodrom/4452 (дата обращения 15.12.2016.)

Размещено на Allbest.ru