Анализ влияния метеорологических факторов на энергетические характеристики солнечных элементов

При разработке систем преобразования солнечной энергии необходимо проводить натурные испытания наземных солнечных батарей в реальных условиях работы. Однако на естественном наземном излучении могут выполняться и квалификационные измерения, причем не только батарей наземного применения, но и космического. В этом случае, конечно, для определения плотности потока излучения применяется эталонный солнечный элемент, отградуированный для соответствующих стандартных условий. Необходимо подчеркнуть, что при использовании эталонных элементов наземное солнечное излучение при конкретных условиях фактически предстает как излучение, имитирующее стандартное (наземное и космическое). Например, если применяется коллимирующее устройство, то наземное излучение в летний полдень в высокогорье при сухой атмосфере ш малом количестве аэрозолей по своей близости к космическому может превосходить даже самые высококачественные имитаторы. Спектральное распределение энергии наземного солнечного излучения при воздушной массе т=1,03 измерено в условиях Столовой горы, в Калифорнии, на высоте около 2300 м над уровнем моря (рис. 4.13) [47]. В течение 1 мин плотность потока излучения на Столовой горе изменяется не более чем на 0,5%. Близкие к этим- условия измерений характерны и для высокогорной станции Государственного астрономического института им. П, К. Штернберга (около 3000 м над уровнем моря), где ежегодно проводится градуировка эталонных солнечных элементов [48].

Рисунок 3.12 Типичное спектральное распределение энергии наземного солнечного излучения в высокогорных условиях (2300 м над уровнем моря; атмосферное давление 585 мм рт. ст; толщина слоя осажденных паров воды 5 мм, озона 2,5 мм; концентрация частиц пыли в воздухе 200 см^-3; m=1,03).

Стандартное спектральное распределение энергии наземного излучения рассчитано на основе среднего содержания всех компонент атмосферы. Такие условия не характерны ни для одного из сезонов года, однако во многих случаях естественное излучение оказывается к стандартному ближе, чем излучение высококачественных наземных имитаторов.

Измерение характеристик наземных солнечных элементов и батарей на естественном излучении можно проводить тремя способами: помещая батарею горизонтально, устанавливая ее с наклоном к югу на угол, близкий к широте местности, или с помощью системы слежения, располагая по нормали к прямому потоку. Эталонный солнечный элемент во всех случаях должен устанавливаться в одной плоскости с измеряемой батареей.

Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Первый -- наиболее прост, позволяет избежать попадания излучения, отраженного от грунта, но измерения можно проводить лишь при большой высоте Солнца [32]. Второй метод ближе к условиям реальной работы солнечных батарей, но требует защиты от излучения, отраженного подстилающей поверхностью. Измерения по третьему методу обычно проводятся с применением коллимирующих тубусов. Он дает наиболее воспроизводимые результаты, однако необходимость использования следящей системы и коллимирующих устройств не позволяет применять его для больших батарей.

При любом методе плотность потока излучения во время измерений не должна отличаться от стандартной более чем на 20%. Это позволяет уменьшить ошибку при расчете параметров элементов или батареи в стандартных условиях. Температура элементов и батарей при измерениях должна быть близка к стандартной. Если для отдельных элементов это выполнить легко, то для батарей равномерную термостабилизацию в большинстве случаев осуществить трудно. Чаще используется точное измерение истинной температуры. При этом батарея должна быть хорошо защищена от ветра, чтобы обеспечить однородность температуры по всей площади. Расчет параметров элементов и батарей при стандартных температуре и освещенности может проводиться по формулам, приводимым в работе [32].

4. Экологические аспекты использования солнечной энергии

Зарубежные оценки прямых социальных затрат, связанных с вредным воздействием тепловых электростанций на здоровье людей и окружающую среду, дают около 75% мировых цен на топливо и энергию. Это своего рода «экологический налог», который платит общество за несовершенство энергетических установок. Поэтому этот налог должен быть включен в стоимость энергии для формирования государственного фонда энергосбережения и создание новых экологически чистых технологий для энергетики. Именно такой «экологический» налог в размере от 10% до 30% стоимости нефти введен в Швеции, Финляндии, Нидерландах и других странах. С этой точки зрения, возобновляемые источники энергии становятся конкурентоспособными.

Еще одним аргументом в пользу ВИЭ является неэффективность централизации электроснабжения в условиях огромной территории (2,7 млн. кв. км) и низкой плотности населения Казахстана (5,5 чел/кв.км), поскольку это приводит к значительным потерям энергии при ее транспортировке удаленным потребителям. В свою очередь, использование возобновляемой энергетики может снизить затраты на энергоснабжение удаленных населенных пунктов и строительство линий электропередачи.

Международное сообщество признало связь негативных экологических последствий изменения климата с увеличением выбросов СО при сжигании угля, нефти и газа. Двуокись углерода (СО₂), высвобождаемая при сжигании угля, нефти и бензина в процессе получения тепла, электроэнергии и обеспечения работы транспортных средств, поглощает тепловое излучение поверхности нашей планеты, нагретой Солнцем и создает так называемый парниковый эффект, который в свою очередь приводит к глобальному потеплению. Согласно прогнозных данных энергетической ассоциации уровень выбросов парниковых газов будет постоянно расти.



Рисунок 4.1 Выбросы парниковых газов, млрд. т. СО₂.

Одно из ведущих мест в комплексе существующих в мире экологических проблем принадлежит энергетики, основанной на традиционных источниках энергии. В связи с этим, при вовлечении в практическое использование возобновляемых источников в первую очередь обращается внимание на экологический аспект их воздействия на окружающую среду.

Существует мнение, что выработка электроэнергии за счет возобновляемых источников представляет собой абсолютно экологически чистыми. Это не совсем верно, так как эти источники энергии обладают принципиально иным спектром воздействия на окружающую среду по сравнению с традиционными энергоустановками на органическом, минеральном и гидравлическом топливе, причем в некоторых случаях воздействия последних представляют даже меньшую опасность. К тому же определенные виды экологического воздействия нетрадиционных возобновляемых источников энергии (НВИЭ) на окружающую среду не ясны до настоящего времени, особенно во временном аспекте, а потому изучены и разработаны еще в меньшей степени, чем технические вопросы использования этих источников.

Таблица 3 Сопоставительные эколого-экономические показатели энергетического производства

Показатель	Традиционные источники энергии	Нетрадиционные источники энергии
	Угольная ГЭС	Газомазутная ГЭС	ГЭС	АЭС	Солнечная	Ветровая	Геотермальная	Биомасса
Объем вредных выбросов в атмосферу. кг.'(МВт*ч)	20...25	2...15	--	--	--	--	Менее 1	3...10
Потребление свежей воды, м/(МВт*ч)	40...60	25...35	--	70...90	--	--	--	20
Сброс загрязненных сточных вод кг/(МВт*ч)	0.5	0.2	--	до 0.5	0.02	0.01	0.1	0.2
Объем твердыхотходов, кг (МВт*ч)	200...500	0.2	--	0.2	--	--	--	0.2
Изъятие земель. га/(МВт*ч)	1.5	0.5... 0.8	100	2.0	2...3	1--10	0.2	0 л...0.3
Затраты на охрану природы, тг. кВт установленной мощности	350... 800	50...400	7.5	2000	--	5.0	2.5... 5.0	75... 100
Прогнозируемое увеличение себестоимости. 1 кВт*ч электроэнергии под влиянием природоохранных затрат, %	20...30	8...25	1.0	15...40	1.0	1...3	3...I0	--
Количество сбрасываемой с охлаждающей водой теплоты. ГДж/( МВт*ч)	-7500	- 4500	--	7300	--	--	--	1500
Стоимость энергии. долл./(кВт*ч)	0.02... 0.04	0.025	--	0.1	1.0... 2.0	0.05... 0.1	--	0.01
Удельные капитальные вложения, долл./кВт ФЭС Солнечная ТЭС	1000... 1500	1000... 1500	1500	2000	100 - 800	1500	2000	--

Преобразование энергии нетрадиционных возобновляемых источников в наиболее пригодные формы ее использования - электричество или тепло - на уровне современных знаний и технологий обходится довольно дорого. Однако во всех случаях их использование приводит к эквивалентному снижению расходов органического топлива и меньшему загрязнению окружающей среды.

Сегодня предприятия энергетического сектора Казахстана являются самым крупным источником загрязнения атмосферы. Ежегодно они выбрасывают в атмосферу более миллиона тонн вредных веществ и около 70 млн. тонн двуокиси углерода. По данным Международного энергетического агентства (МЭА), Казахстан занимал третье место в мире по удельным выбросам парниковых газов по отношению к ВВП (6,11 кг на $1 ВВП). Приблизительная оценка экономического ущерба от загрязнения окружающей среды только угольной энергетикой составляет в Казахстане порядка $3,4 млрд. в год. Таким образом, игнорирование использования альтернативной энергетики и централизация энергоснабжения приводят к нерациональному использованию энергетических ресурсов, снижению экономичности и надежности энергоснабжения, а также наносит ощутимый вред экологии и здоровью людей.

Экологические последствия развития солнечной энергетики.

Отнесение солнечных станций к экологически чистым электростанциям нельзя назвать полностью обоснованным в силу недостаточной изученности данного возобновляемого источника и последствий его использования. В лучшем случае к экологически чистой можно отнести конечную стадию - стадию эксплуатации солнечных электростанций (СЭС), и то относительно.

Солнечные станции являются достаточно землеемкими. Удельная землеемкость СЭС изменяется от 0,001 до 0,006 га/кВт с наиболее вероятными значениями 0,003-0,004 га/кВт. Это меньше, чем для ГЭС, но больше, чем для ТЭС и АЭС. Также солнечные станции весьма материалоемки (металл, стекло, бетон и т.д.), к тому же в приведенных значениях землеемкости не учитываются изъятие земли на стадиях добычи и обработки сырья. В случае создания СЭС с солнечными прудами удельная землеемкость повысится и увеличится опасность загрязнения подземных вод рассолами.

Солнечные концентраторы вызывают большие по площади затенения земель, что приводит к сильным изменениям почвенных условий, растительности и т. д.

Нежелательное экологическое действие в районе расположения станции вызывает нагрев воздуха при прохождении через него солнечного излучения, сконцентрированного зеркальными отражателями. Это приводит к изменению теплового баланса, влажности, направления ветров; в некоторых случаях возможны перегрев и возгорание систем, использующих концентраторы, со всеми вытекающими отсюда последствиями. Применение низкокипящих жидкостей и неизбежные их утечки в солнечных энергетических системах во время длительной эксплуатации могут привести к значительному загрязнению питьевой воды. Особую опасность представляют жидкости, содержащие хроматы и нитриты, являющиеся высокотоксичными веществами.

Гелиотехника косвенным образом оказывает влияние на окружающую среду. В районах ее развития должны возводиться крупные комплексы по производству бетона, стекла и стали. Во время изготовления кремниевых, кадмиевых и арсенидогелиевых фотоэлектрических элементов в воздухе производственных помещений появляются кремниевая пыль, кадмиевые и арсенидные соединения, опасные для здоровья людей.

Космические СЭС за счет СВЧ-излучения могут оказывать влияние на климат, создавать помехи теле- и радиосвязи, воздействовать на незащищенные живые организмы, попавшие в зону его влияния. В связи с этим необходимо использовать экологически чистый диапазон волн для передачи энергии на Землю.

5. Охрана труда

Охрана труда -- учение о сохранении жизни и здоровья работников в процессе рабочей деятельности, включающей в себя правовые, социально-экономические, организационно-технические, санитарно-гигиенические, лечебно-профилактические, реабилитационные и остальные мероприятия.

Условия труда -- комплексность факторов производственной среды и трудового процесса, оказывающих влияние на трудоспособность и самочувствие работника.

Профессиональным заболеванием (профзаболеванием) называется заболевание, которое развивается в результате воздействия на работающего специфических для данной работы вредных производственных факторов.

Частным случаем профессионального заболевания является профессиональное отравление. Профзаболевание обычно возникает в результате более или менее длительного периода работы в неблагоприятных условиях, поэтому в отличие от травмы точно установить момент возникновения заболевания нельзя.

Основные понятия.

Совокупность действий работников с использование средств работы, необходимых с целью трансформирывания ресурсов в готовую продукцию, включающих в себя разработку и переработку различных видов материалов, постройку, оказывание различных видов услуг называется производственной деятельностью.

Условия труда, при которых спецвоздействие на работающих вредных и (иначе говоря) опасных производственных факторов исключено либо уровни их воздействия никак не превышают установленных нормативов, называют безопасными.

Рабочее помещение -- пространство, где трудящийся обязан присутствовать или куда ему надо приходить в связи с его работой и которое непосредственно или неявно находится подо контролем работодателя.

Средства индивидуальной и коллективной защиты работников -- технические средства, используемые для предотвращения или уменьшения воздействия на работников вредных и (или) опасных производственных факторов, а также для защиты от загрязнения.

Сертификат соответствия работ по охране труда (сертификат безопасности) -- документ, удостоверяющий соответствие проводимых в организации работ по охране труда установленным государственным нормативным требованиям охраны труда.

Вредный производственный фактор -- производственный фактор, воздействие которого на работника может привести к его заболеванию (ГОСТ 12.0.002-80).

Опасный производственный фактор -- производственный фактор, воздействие которого на работника может привести к его травме.

Травма (несчастный случай) на производстве обычно бывает следствием внезапного воздействия на работника какого-либо опасного производственного фактора при выполнении им трудовых обязанностей или заданий руководителя работ.

Производственные травмы и профессиональные заболевания происходят в результате воздействия на человека опасных и вредных производственных факторов, которые ГОСТ 12.0.003-74 («ССБТ. Опасные и вредные производственные факторы. Классификация) подразделяет на физические, химические, биологические и психофизиологические.

К физическим факторам относят электрический ток, движущиеся механизмы, недопустимые уровни шума и вибрации и др.

Химические факторы -- это вредные для человека вещества.

Биологические -- это бактерии, вирусы, растения или животные.

Психофизиологические факторы -- физические и эмоциональные перегрузки, умственное перенапряжение, монотонность труда. 1

Действие всех опасных и вредных производственных факторов рассматривается в рабочей зоне, т. с. в пространстве высотой до двух метров от поверхности, на которой расположено рабочее место.

Зона, в которой могут действовать опасные и вредные факторы, называется опасной. Она может быть постоянной в пространстве или во времени и переменной Производство работ в переменной опасной зоне характерно для электромонтажного и пусконаладочного персонала.

В зависимости от уровня и продолжительности воздействия некоторые вредные производственные факторы могут стать опасными.

Травмы и профзаболевания приносят обществу большой социальный и материальный ущерб.

5.1 Виды негативных факторов и их воздействия на человека

Человек чувствует себя нормально, если вдыхаемый им воздух чист и не содержит вредных для организма и жизнедеятельности различной пыли, паров и газов. Вредные примеси, содержащиеся в воздухе, могут проникать в организм человека через дыхательные пути, желудочно-кишечный тракт, кожные покровы. При создании новых и перевооружении существующих предприятий предусматривают мероприятия, обеспечивающие условия для нормальной работы, при которых воздух очищается от вредных примесей. Но существуют еще технологические процессы, сопровождающиеся выделением вредных веществ или выполняемые в условиях повышенной запыленности и загрязнения воздуха (землеприготовительные цехи, угле размольные участки, литейные и кузнечные цехи др.). Одним из самых распространенных вредных веществ является пыль. Пыль -- это мелкие частицы твердого вещества, способные находиться в воздухе во взвешенном состоянии Пыль образуется при строительных работах (разборке старых конструкций, дроблении камня и других сырьевых компонентов, транспортировке сыпучих грузов и т. п.), обработке твердых металлов, перегрузке угля и др.

По воздействию на организм человека различают пыли ядовитые (токсичные) и неядовитые (нетоксичные). Ядовитые пыли растворяются в биологической среде организма и вызывают отравления. Например, свинцовая пыль, образующаяся при изготовлении и ремонте свинцовой оболочки кабелей, аккумуляторов, попадая в организм вместе с вдыхаемым воздухом, вызывает изменения в нервной системе, крови, дыхательных путях. Неядовитые пыли оказывают вредное действие на дыхательные пути, являясь причиной заболевания их верхних отделов и легких, действуют на кожу, глаза и уши. Попадая на слизистую оболочку носа, трахеи, бронхов, пыль вызывает разнообразные реакции в зависимости от ее происхождения. Развиваются острые и хронические риниты (насморки). Задерживаясь в дыхательных путях, пыль вызывает катары бронхов, бронхиальную астму.

Вредность воздействия зависит от количества вдыхаемой пыли, размеров и формы пылинок, и их химического состава. Мелкие пылинки размером 0,1...0,2 мкм называются дымом. В легких он не задерживается и выдыхается обратно. Частицы размером 10 мкм и более задерживаются в носоглотке. Наиболее опасны частицы размером 0,2-7 мкм, которые не задерживаются в верхних дыхательных путях, а проникают в легкие и вызывают профессиональные заболевания -- пневмокониозы (силикоз и др.). Силикоз возникает от действия пыли, содержащей двуокись кремния. Пневмокониозы ведут к ограничению дыхательной поверхности легких и изменениям во всем организме человека.

Некоторые производственные процессы сопровождаются выделением вредных веществ, попадающих в воздух рабочей зоны в газо- и пылеобразном состоянии. Например, при монтаже и ремонте аккумуляторных установок выделяются пары кислот или щелочей, при изготовлении электродвигателей и проведении лакокрасочных и пропиточных работ -- пары растворителей, при сварке и пайке -- пары металлов и др. Поступление вредных веществ через органы дыхания - самый распространенный и опасный путь: всасывание ядовитых веществ происходит интенсивно, они попадают в большой круг кровообращения, минуя печень. Поступление ядовитых веществ через желудочно-кишечный тракт несколько менее опасно, потому что большая часть их, всосавшаяся через стенки кишечника, попадает в печень, где задерживается и обезвреживается. Проникающие через неповрежденную кожу ядовитые вещества также весьма опасны, так как попадают в этом случае прямо в большой круг кровообращения и вызывают отравление организма человека.

Тяжесть отравления зависит от концентрации веществ, времени действия, температуры окружающей среды (при высокой температуре воздуха ядовитые пары проникают в организм быстрее). Яды оказывают токсичное действие на организм в целом, но некоторые ядовитые вещества действуют преимущественно на отдельные органы и системы (например, метиловый спирт поражает зрительный нерв; бензол -- кроветворные органы и т. д.).

5.2 Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны

Вредные вещества -- вещества, для которых органами санэпиднадзора установлена предельно допустимая концентрация (ПДК).

Список «Предельно допустимые концентрации вредных веществ в воздухе рабочей зоны» разработан в рамках секции «Промышленная токсикология» проблемной комиссии «Научные основы гигиены труда и профпаталогии».

ПДК -- это Государственный гигиенический норматив для использования при проектировании производственных зданий, технологических процессов, оборудования, вентиляции, для контроля качества производственной среды и профилактики неблагоприятного воздействия на здоровье работающих.

ПДК -- концентрации, которые при ежедневной (кроме выходных дней) работе в течение 8 ч или при другой продолжительности, но не более 41 ч в неделю, в течение всего рабочего стажа не могут вызывать заболеваний или отклонений в состоянии здоровья, обнаруживаемых современными методами исследований в процессе работы или в отдаленные сроки жизни настоящего и последующих поколений. ПДК для большинства веществ являются максимально разовыми, т. е. содержание вещества в зоне дыхания работающих усреднено периодом кратковременного отбора проб воздуха: 15 мин для токсических веществ и 30 мин для веществ преимущественно фиброгенного действия. Для высоко кумулятивных веществ наряду с максимально разовой установлена среднесменная ПДК, средняя концентрация, полученная при непрерывном или прерывистом отборе проб воздуха при суммарном времени не менее 75% продолжительности рабочей смены или концентрация средневзвешенная во времени длительности всей смены в зоне дыхания работающих на местах постоянного или временного их пребывания.

Под воздействием применяемого оборудования и технологических процессов в рабочей зоне создается определенная внешняя среда. Ее характеризуют микроклимат, содержание вредных веществ, уровень шума, вибраций, излучений, освещенность рабочего места.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных ПДК. В соответствии с СН 245--71 и ГОСТ 12.1.007--76 ЕТ все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности:

Первый класс -- чрезвычайно опасные с ПДК < 0,1 мг/м3 (свинец, ртуть --0,001 мг/м3);

Второй класс -- высоко опасные с ПДК = 0,1... 1 мг/м³ (хлор -- 0.1 мг/м3; серная кислота -- 1 мг/м3);

Третий класс -- умеренно опасные с ПДК = 1,1... 10 мг/м3 (спирт метиловый 5 мг/м3; дихлорэтан -- 10 мг/м);

Четвертый класс -- малоопасные с ІІДК> 10 мг/м3 (например, аммиак -- 20 мг/м3; ацетон -- 200 мг/м3; бензин, керосин -- 300 мг/м3; спирт этиловый -- 1000 мг/м3).

По характеру воздействия на организм человека вредные вещества можно разделить на группы: раздражающие (хлор, аммиак, хлористый водород и др.); удушающие (оксид углерода, сероводород и др.); наркотические (азот под давлением, ацетилен, ацетон, четыреххлористый углерод и др.); соматические, вызывающие нарушения деятельности организма (свинец бензол, метиловый спирт, мышьяк).

Согласно требованиям санитарных норм и Системы стандартов безопасности труда, на предприятиях должен осуществляться контроль содержания вредных веществ в воздухе рабочей зоны Там, где применяются высоко опасные вредные вещества первого класса -- контроль непрерывный, с помощью автоматических самопишущих приборов, выдающих сигнал при превышении ПДК. Там, где применяют вредные вещества второго, третьего и четвертого классов, должен осуществляться периодический контроль путем отбора и анализа проб воздуха. Отбор производят в зоне дыхания в радиусе до 0,5 м от лица работающего; берется не менее пяти проб в течение смены.

К вредным веществам однонаправленного действия относят вредные вещества, близкие по химическому строению и характеру биологического воздействия на организм человека.

Примерами сочетаний веществ однонаправленного действия являются:

a. Фтористый водород и соли фтористоводородной кислоты;

b. Сернистый и серный ангидрид;

c. Формальдегид и соляная кислота;

d. Различные хлорированные углеводороды (предельные и непредельные); j

e. Различные бромированные углеводороды (предельные и непредельные);

f. Различные спирты;

g. Различные кислоты;

h. Различные щелочи;

i. Различные ароматические углеводороды (толуол и ксилол, бензол и толуол);

j. Различные аминосоединения;

k. Различные нитросоединения;

l. амино- и нитросоединения;

m. Тиофос и карбофос:

n. Сероводород и сероуглерод;

o. Оксид углерода и аминосоединения;

p. Оксид углерода и нитросоединения;

q. Бромистый метил и сероуглерод.

При одновременном содержании в воздухе рабочей зоны нескольких вредных веществ однонаправленного действия сумма отношений фактических концентраций каждого из них () в воздухе к их ПДК не должно превышать единицы:

(5.1)

В списке ПДК используют следующие обозначения:

n -- пары и/или газы;

a -- аэрозоль;

n+a -- смесь паров и аэрозоля;

+ -- требуется специальная защита кожи и глаз;

О-- вещества с остронаправленным механизмом действия, требующие автоматического контроля за их содержанием в воздухе;

А -- вещества, способные вызывать аллергические заболевания в производственных условиях,

К -- канцерогены;

Ф -- аэрозоли преимущественно фиброгенного действия.

При одновременном выделении в воздух рабочей зоны помещений нескольких вредных веществ, не обладающих однонаправленным характером действия, количество воздуха при расчете обще обменной вентиляции следует принимать по тому вредному веществу, для которого требуется подача наибольшего объема чистого воздуха.

В нашей стране ПДК устанавливают санитарные органы Минздрава. Периодически, в соответствии с уровнем развития медицинских знаний ПДК пересматривают, как правило, в сторону ужесточения. Так, например, до 1968 г. действовали нормы, предусматривающие ПДК бензола 20 мг/м³. Клинико-гигиенические исследования выявили случаи неблагоприятного воздействия таких его концентраций на организм человека. Это послужило основанием к снижению ПДК бензола до 5 мг/м3. В общем, можно сказать, что все предельно допустимые концентрации стремятся к некоторым пределам, называемым обычно предельно допустимыми экологическими концентрациями (ПДЭК). Имеются в виду концентрации вредных веществ, не оказывающие вредного влияния (ближайшего или отдаленного) на экологические системы, т. е. на совокупность живых организмов, среду обитания и их взаимосвязь.

В настоящее время ПДК установлены для воздуха рабочей зоны более чем для 850 веществ. В табл. 1.1 приведены ПДК некоторых вредных веществ в воздухе рабочей зоны и атмосферного воздуха населенных мест.

Таблица 4 ПДК некоторых вредных веществ в воздухе производственных помещений и атмосферном воздухе населенных мест

Загрязняющее вещество	Предельно допустимые концентрации, мг/м3
	Рабочей зоны	Максимальная разовая	Средняя суточная
Азота диоксид	5,0	0,085	0,085
Аммиак	20	0,20	0,20
Ацетон	200	0,35	0,35
Сероводород	10	0,008	0,008
Фенол	5	0,01	0,01
Формальдегид	0,5	0,035	0,012
Хлор	1,0	1,10	0,03
Бензол	5,0	1.50	0,80
Дихлорэтан	10	3,0	1,0
Серы диоксид	10	0,5	0,05
Метанол	5,0	1,0	0,5
Фтористые соединения (в пересчете на фтор,)	0,5	0,02	0,05
Пыль нетоксичная (известняк)	6	0,5	0,05
Этанол	1000	5	5

Другой важнейшей величиной, характеризующей уровень загрязнения атмосферного воздуха, является предельно допустимый выброс ПДВ. В отличие от ПДК, ПДВ является научно-техническим нормативом. Его измеряют во времени и устанавливают для каждого источника организованного выброса при условии, что выброс вредных веществ от данного источника и от совокупности источников района (с учетом перспективы развития промышленных предприятий и рассеивания вредных веществ в атмосфере) не создает приземной концентрации, превышающей ПДК для атмосферного воздуха. Предельно допустимые концентрации выбросов можно получать за счет разбавления отходящих газов -- увеличения мощности вентиляционных систем или строительства более высоких труб.

На предприятиях, где применяют вредные вещества, разрабатывают и внедряют мероприятия по улучшению санитарно-технического состояния. Предусматривается применение новых прогрессивных технологий, исключающих контакт человека с вредными веществами.

5.3 Охрана атмосферного воздуха от загрязнения выбросами промышленных предприятий

На промышленных предприятиях воздух, выбрасываемый в атмосферу из систем местных отсосов обще обменной вентиляции и технологических процессов, содержащий загрязняющие вредные вещества, должен подвергаться очистке, а остаточное количество вредных веществ необходимо рассеивать в атмосфере.

«Методика расчета концентрации в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий» (ОНД-86) Комгидромета РК предусматривает, что концентрации вредных веществ от вентиляционных выбросов данного объекта с учетом фоновых концентраций от других выбросов не должны превышать:

a) В атмосферном воздухе населенных мест предельно допустимых максимальных разовых концентраций вредных веществ (ПДК), установленных Госкомсанэпиднадзором, или 0,8 ПДК -- в зонах санитарно-защитной охраны курортов, крупных санаториев, домов отдыха и в зонах отдыха городов;

b) В воздухе, поступающем в помещение производственных и административно-бытовых зданий через приемные устройства, открываемые окна и проемы, используемые для притока воздуха 0,3 предельно допустимых концентраций вредных веществ для рабочей зоны производственных помещений.

Очистку выбросов пылегазовоздушной смеси можно не предусматривать из систем с естественным побуждением, а также из систем источников малой мощности с искусственным побуждением, если эти выбросы не нарушают требований соответствующего раздела проекта «Охрана атмосферного воздуха от загрязнений».

Для упрощения расчетов по охране атмосферного воздуха введены понятия -- вентиляционный источник малой мощности, и условный источник. Это один источник или условный источник, заменяющий группу источников, находящихся на кровле здания в пределах площади круга диаметром 20 м.

Общий расход пылегазовоздушной смеси таких источников составляет L<10 м³/с.

Условная концентрацияq, мг/м³, по каждому вредному веществу не должна превышать q₁,q₂, q₃, а для пыли, кроме того, не более 100 мг/м³. Значения q₁, q₂, q₃определяют по формулам:

(5.2)

(5.3)

(5.4)

Здесь Н -- высота расположения устья источника над уровнем земли, м; для группы источников высоту определяют, как высоту условного источника равную среднему арифметическому из высот всех источников группы; D -- диаметр устья источника, м; для группы источников диаметр условного источника равен:

(5.5)

если устье источника не круглое, то за D следует принимать диаметр, определяемый по формуле здесь A -- площадь поперечного сечения устья источника, м²; L_con -- условный расход атмосферного воздуха для разбавления выбрасываемых вредных веществ; при расстояниях от источника до границы населенного пункта 50, 100. 300. 500 м и более. Условный расход воздуха равен соответственно 60, 250, 2000, 6000 м³/с; L -- расход пылегазовоздушной смеси для одного конкретного или условного источника, м3/с; l -- расстояние, м, между устьем одного источника и приемным устройством для наружного воздуха по горизонтали: при l< 10 следует принимать l = 10D; при l> 60l = 60D.

Расстояние условного источника от приемного отверстия / для группы і источников равно:

(5.6)

Где l_a, l_b и l_i - расстояние по горизонтали каждого из источников группы, оси струй которых при направлении ветра в сторону рассматриваемого приемного устройства для наружного воздуха вписываются в его габариты.

К--коэффициент, характеризующий уменьшение концентрации вредных веществ в струе, его определяют по приложению 23; СНиП 2.04.05 -- 91; q_n, q_h, q_z -- ПДК вредных веществ соответственно по отношению к воздуху населенных мест и к воздуху рабочей зоны, мг/м³.

Условную концентрацию q для одного источника и условного источника с выбросом вредных веществ, обладающих эффектом суммации действия, приведенную к одному веществу, определяют, мг/м³:

а)при сравнении с q₁ и q₂ по формуле:

(5.7)

б)при сравнении с q₃ по формуле:

(5.8)

Здесь q₁...q_i -- концентрация вредных веществ, мг/м³, обладающих эффектом суммации действия; q_n1…q_ni-- соответственно ПДК_n, и ПДК_w для вредных веществ, обладающих эффектом суммации действия; l, і -- число вредных веществ, обладающих эффектом суммации по отношению к воздуху рабочей зоны.

Из систем обще обменной вентиляции помещений, систем, удаляющих вредные вещества первого и второго классов опасности и местных отсосов вредных и неприятно пахнущих веществ и взрывоопасных смесей выбросы, следует производить через трубы и шахты, не имеющие зонтов, вертикально вверх.

Расстояние от источников выброса систем местных отсосов взрывоопасной парогазовоздушной смеси до ближайшей точки возможных источников воспламенения (искры, газы с высокой температурой и др.) l_z, м, следует принимать, не менее:

(5.9)

Здесь D -- диаметр устья источника, м; q -- концентрация горючих газов, паров, пыли в устье выброса, мг/м³;q_z -- концентрация горючих газов, паров и пыли, равная 10% их нижнего концентрационного предела распространения пламени, мг/м³.

Выбросы от систем вытяжной вентиляции следует располагать отдельно, если хотя бы в одной из труб или шахт возможно отложение горючих веществ или если при смешении выбросов возможно образование взрывоопасных смесей.

Заключение

Сейчас уже никто не сомневается в большом научном и прикладном значении фотоэнергетики и ее оптических и метрологических разделов. Широким фронтом ведутся исследования по разработке новых моделей и конструкций солнечных элементов (в том числе из аморфных сплавов германия с кремнием и кремния с селеном), по расчету и разработке селективных покрытий, и хотя некоторые из более поздних работ просто повторяют исследования, выполненные на 15 лет раньше, в ряде публикаций описаны методы нанесения покрытий, усовершенствованные столь значительно, что они могут быть широко использованы на практике в ближайшем будущем. Перспективны работы по созданию плоских вакуумированных коллекторов, важны исследования, направленные на облегчение космических солнечных батарей, улучшение их радиационной стойкости и устойчивости к повреждающему воздействию лазерного излучения, которое находит все большее применение в технологии и измерениях параметров солнечных батарей.

Конструируются новые имитаторы Солнца, уточняется значение солнечной постоянной. Значительные успехи достигнуты в разработке просветляющих покрытий с переменным по глубине показателем преломления, созданы каскадные тонкопленочные элементы из аморфного и поликристаллического кремния с КПД 12,1%, организуются лаборатории по метрологии солнечных элементов. Входит в повседневную практику измерений параметров наземных солнечных батарей согласованный в международном масштабе спектр солнечного излучения в условиях AM 1,5 со строго фиксированными параметрами атмосферы. Спектральный состав и плотность излучения стандартного наземного солнечного спектра, по отношению к которому следует определять КПД солнечных элементов и батарей, продолжают уточнять.

Сотрудники Института солнечной энергии в штате Колорадо (США) предложили использовать в качестве стандартного спектр прямого солнечного излучения при АМ1,5, незначительно отличающийся от принятого в настоящее время, а также спектр суммарного солнечного излучения при АМ1,5, падающего на поверхность, расположенную под углом 37° к горизонтали. Этот спектр столь значительно обогащен коротковолновым излучением за счет диффузной составляющей излучения и солнечного излучения, отраженного от поверхности Земли (альбедо Земли принято равным 0,2, что его спектральное распределение, определяемое, в частности, «сине-красным отношением», весьма близко к АМО.

Наземные фотогенераторы на практике работают в условиях облучения суммарным, а не прямым потоком солнечного излучения, однако применение суммарного потока для определения КПД встретит значительные методические трудности, связанные, например, с необходимостью учета зависимости коэффициента отражения и фототока солнечных элементов от угла падения солнечных лучей на измеряемую поверхность. В случае перехода на спектр суммарного излучения в качестве стандартного у эталонных и измеряемых солнечных элементов должны быть практически одинаковыми не только спектральная чувствительность, но и угловые спектральные зависимости коэффициента отражения и фототока.

Оптические и метрологические исследования свойств солнечных элементов -- новое и важное в теоретическом и практическом отношении направление в науке о преобразовании энергии.

Без развития исследований по оптике и метрологии солнечных элементов было бы невозможно не только точно определить КПД элементов и батарей в космических и наземных условиях, но и оптимизировать их характеристики применительно к разнообразным условиям эксплуатации.

Список использованной литературы

1. Абдюханов И.М. Разработка основ технологии производства металлургического кремния повышенной чистоты для наземной фотоэнергетики//Статья// Российский химический журнал, 2001, №5-6. - С.107-111

2. Алферов Ж.И., Андреев В.М., Румянцев В.Д. Тенденции и перспективы развития солнечной фотоэнергетики//Физика и техника полупроводников, 2004, т. 38, вып.8, с. 937-948

3. Афанасьев В.П., Теруков В.И., Шерченков А.А. Тонкопленочные солнечные элементы на основе кремния. 2-е изд//СПб.: Изд-во СПбГЭТУ «ЛЭТИ», 2011. - 168 с.

4. Бекиров Э.А., Воскресенская С.Н., Химич А.П. Расчет системы автономного энергоснабжения с использованием фотоэлектрических преобразователей. Методическое пособие для дипломного проектирования//Симферополь - Национальная академия природоохранного и курортного строительства, 2010 г. 83 стр.

5. Бокрис Дж.О'М., Везироглу Т.Н., Смит Д. Солнечно-водородная энергия. Сила, способная спасти мир//Пер. с англ. Дуников Д. О. -М.: Изд-во МЭИ, 2002. 164 с.

6. Виссарионов В.И., Дерюгина Г.В. Солнечная энергетика//М., Изд. дом МЭИ, 2008, 276с.

7. Грилихес В.А. Солнечные космические энергостанции//СПб: Союз, 2006. 182 с.

8. Даффи Дж.А., Бекман У.А. Тепловые процессы с использованием солнечной энергии//М.: Свет, 2007г. -- 413 с.

9. Дрексель Регина, Гамисония Ростом. Сооружение солнечных коллекторов для горячей воды//Практическое руководство. - Публикация: WECF e.V., Женщины Европы за всеобщее будущее, 2010. - 28 с.

10. Ершов А.А. Солнечная энергетика//Москва, "ЗНАНИЕ", 1974 г. 120 с

11. Захидов Р.А, Клычев Ш.И. Максимальная концентрирующая способность параболоцилиндрических зеркал//Статья из международного журнала Гелиотехника. Гелиотехника, 2003, №1

12. Казаченко С.В., Кибовский С.А. и др. Солнечная энергетика//Киев-Симферополь, 2008. - 201 с.

13. Карабаев М.К., Каримов И.Х., Кенисарин М.М., Ткаченкова Н.П. Модель почасового поступления солнечной радиации на горизонтальную поверхность для условий г. Ташкента//Статья опубликована в ж. Гелиотехника, 2008, № 1, С. 48-52.

14. Кенисарин М.М. Способ определения теплопроизводительности плоских коллекторов солнечной энергии//Статья опубликована в ж. Гелиотехника, 2008, № 3, С. 25-27.

15. Кенисарин М.М., Лунд П.Д., Карабаев М.К. Численное моделирование централизованной солнечной системы теплоснабжения с сезонным аккумулированием тепла (ЦССТСАТ)// Статья опубликована в ж. Гелиотехника, 2008, № 2, С. 52-56.

16. Кенисарин М.М., Ткаченкова Н.П. Оценка солнечной радиации по температуре окружающего воздуха//Статья опубликована в ж. Гелиотехника, 2002, № 4, С. 63-67.

17. Кенисарин М.М., Ткаченкова Н.П. Расчет теплопроизводительности плоских коллекторов солнечной энергии//Статья опубликована в ж. Гелиотехника, 2010, № 4, С. 3-7.

18. Кенисарин М.М., Ткаченкова Н.П., Шафеев А.И. Соотношение между диффузной и суммарной солнечной радиацией//Статья опубликована в ж. Гелиотехника, 2010, № 6, С. 3-9.

19. Кенисарин М.М., Шафеев А.И., Филатова Н.А. Корреляция солнечной радиации с часами солнечного сияния//Статья опубликована в ж. Гелиотехника, 2008, № 6, 64-69.

20. Кожухов В.А., Себин А.Б, Семенов А.Ф. Аккумулирование тепловой энергии в системе теплоснабжения теплицы//Статья опубликована в ж. Ползуновский вестник, 2011, № 2, С. 153-155.

21. Колтун М.М.- Оптика и метрология солнечных элементов// М.: Изд-во МЭИ 2005 г. - стр. 280

22. Малевский Ю.Н., Колтун М.М. Солнечная энергетика// М.: МИР, 2009 г, - 196 с.

23. Плесков Ю.В. Фотоэлектрохимическое преобразование солнечной энергии// М.: Химия, 2008. - 176 с.

24. Раушенбах Г. Справочник по проектированию солнечных батарей// Пер. с англ. - М.: Энергоиздат, 2003. - 360 с.

25. Саламов О.М, Мамедов Ф.Ф, Гарибов А.А, Рзаев П.Ф, Исаков Г.И. Исследования энергетических характеристик солнечной установки с параболоцилиндрическим концентратором для тепловой обработки сырой нефти// Статья из международного научного журнала Альтернативная энергетика и экология. АЭЭ №11(31) (2005). стр.7.

26. Тлеуов А.Х. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Часть 1. Использование энергии солнечного излучения// Астана, КазАУ, 2004. - 66 с.

27. Труды Всемирного конгресса Международного общества солнечной энергии - 2007. Том 1// Proceedings of ISES World Congress 2007 - Solar Energy and Human Settlement, Berlin-Heidelberg, Springer, Vol. 1, pp. 1-501.

28. Труды Всемирного конгресса Международного общества солнечной энергии - 2007. Том 2// Proceedings of ISES World Congress 2007 - Solar Energy and Human Settlement, Berlin-Heidelberg, Springer, Vol. 1, pp. 501-1001.

29. Труды Всемирного конгресса Международного общества солнечной энергии - 2007. Том 3// Proceedings of ISES World Congress 2007 - Solar Energy and Human Settlement, Berlin-Heidelberg, Springer, Vol. 1, pp. 1001-1501.

30. Труды Всемирного конгресса Международного общества солнечной энергии - 2007. Том 4// Proceedings of ISES World Congress 2007 - Solar Energy and Human Settlement, Berlin-Heidelberg, Springer, Vol. 1, pp. 1501-2001.

31. Труды Всемирного конгресса Международного общества солнечной энергии - 2007. Том 5// Proceedings of ISES World Congress 2007 - Solar Energy and Human Settlement, Berlin-Heidelberg, Springer, Vol. 1, pp. 2001-2501.

32. Уделл Свен. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии// М., «Знание», 2007. 88 с.

33. Фаренбрух А., Бьюб Р. Солнечные элементы: Теория и эксперимент// Москва, Издательство "Энергоиздат", 2007 год - 280 стр.

34. Чопра К., Дас С. Тонкопленочные солнечные элементы// М.: Мир, 2006- 280 стр.

35. Шперный А.В., Чижов С.Е. Низкопотенциальные и альтернативные источники энергии//Запорожье: Изд-во ЗГИА, 2008. - 36 с.: ил.

36. Деникин А.С., Сокотущенко В.Н.Методические указания по выполнению курсовых работ и курсовых проектов//Дубна : Междунар. ун-т природы, о-ва и человека «Дубна», 2012. -- 24 с.: 1 ил.

37. Дэвис А., Шуберт Р. Альтернативные природные источники энергии в строительном проектировании//Пер. с англ. А. С. Гусева; Под ред. Э. В. Сарнацкого. - М.: Энергоиздат, 2003. - 190 с, ил.

38. Елистратов В.В. Использование возобновляемой энергии//СПб.: Изд-во Политехнического университет, 2008. -- 224 с.

39. Житаренко В.М. Возобновляемые и вторичные источники энергии//М. -- Мариуполь: ПГТУ, 2006. -- 200 с.

40. Иголкин А.А. Источники энергии//М., "Институт российской истории РАН", 2001 - 212 с.

41. Канарёв Ф.М. Начала физхимии микромира//Монография. 12-е издание. Том II. 2010

42. Каюмов-Горький А.А. Экологически чистая энергетика//Горьковский областной совет ВООП и областной экологический молодежный центр, 1990. - 75 с.

43. Кобелев А.В. Повышение эффективности систем электроснабжения с использованием возобновляемых источников энергии//Автореферат. Дисс. на соис. уч. ст. кан. тех. наук Липецк. Изд. ТГТУ, 2004.

44. Копылов А.Е., Зерчанинова И.Л. Механизм зеленых сертификатов возобновляемой энергии и возможности его использования// М., "Институт российской истории РАН", 2001 - 212 с.

45. Кундас С.П. (ред.) Энергосбережение и возобновляемые источники энергии// Минск, МГЭУ им. А. Д. Сахарова, 2011, 160 стр.

46. Леонов В.С. Научные публикации, статьи, выступления// Мн. ПолиБиг, 2007, - 122 с

47. Лидоренко Н.С., Мучник Г.Ф. Электрохимические генераторы// М. : Энергоиздат, 2002. - 448 стр.

48. Лосюк Ю.А., Кузьмич В.В. Нетрадиционные источники энергии// Мн.: УП «Технопринт», 2005. --234 с., илл.

49. Лукутин Б.В. и др. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении// Монография / Б.В. Лукутин, О.А. Суржикова., Е.Б. Шандарова. -М.: Энергоатомиздат, 2008. - 231 с.

50. Маслов И.В. Высокотемпературные топливные ячейки - когенерационные источники энергии будущего// М.: Энергоатомиздат, 2008. - 231 с.

51. Обухов С.Г. Системы генерирования электрической энергии с использованием возобновляемых энергоресурсов// Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. - 140 с.

52. Полищук С.Е., Кушелев А.Ю. Разработка экологически чистых микроволновых источников энергии на основе диэлектрических резонаторов// Тезисы докладов IV международной экологической конференции студентов и молодых ученых (Москва, МГГУ, 16-18.04.2000г. ). В 2-х томах. Том 1. - Смоленск: Ойкумена, 2000. - с.226-228(264с. ).

53. Стычинский З.А., Воропай Н.И. (ред.) Возобновляемые источники энергии: Теоретические основы, технологии, технические характеристики, экономика//М, Книга 2010. - 223с

Размещено на Allbest.ru

...