Сонячна енергетика

Размещено на http://www.allbest.ru/

Зміст

Вступ

Розділ I. Сонячна термодинамічна енергетика

1.1 Станції баштового типу

1.2 Станції параболічного (лоткового) типу

1.3 Станції тарілкового типу

Розділ II. Сонячна фотоенергетика

2.1 Сонячні вакуумні колектори

Розділ III. Енергозберігаючі технології

3.1 Енергозберігаючі матеріали

Висновки

Список використаних джерел та літератури



Вступ

Актуальність теми. Проблема енергозбереження актуальна для всіх країн, галузей і окремих підприємств хоча б тому, що зменшення енергоємності продукції дозволяє знижувати її собівартість і підвищувати конкурентоздатність. Актуальність енергозбереження визначається величиною енергоємності продукції.

Актуальність проблеми посилюється в країнах з обмеженими енергоресурсами, стає надзвичайно актуальною в умовах кризового стану економіки, коли по суті відсутня альтернатива енергозбереженню.

Мета і завдання дослідження. Метою курсової роботи є дослідження сонячних енергетичних систем та застосування їх в енергозберігаючих технологіях.

Я хотів би звернути увагу на те що людству життєво необхідно перейти на альтернативні джерела енергії, тому що з такими темпами забруднення ми не зможемо прожити на планеті більше 100 років і ми можемо використати всі невідновні ресурси які є на нашій планеті.

Об'єктом дослідження є сонячні енергетичні системи та енергозберігаючі технології.

Предметом дослідження є застосування сонячних систеи в енергозберігаючих технологіях.

Структура курсової роботи. Курсова робота складається з вступу, трьох розділів та висновку.



Розділ I. Сонячна електроенергетика

Сонячна енергія може бути перетворена в електричну двома основними шляхами: термодинамічним і фотоелектричним.

При термодинамічному методі електричну енергію за рахунок використання сонячної енергії можна отримати використанням традиційних схем в теплових установках, в яких теплота від згоряння палива замінюється потоком концентрованого сонячного випромінювання. Принципова схема отримання електричної енергії в сонячній теплоелектростанції наведена на мал.1.1.

Існують сонячні теплоелектростанції трьох типів:

- баштового типу з центральним приймачем-парогенератором, на поверхні якого концентрується сонячне випромінювання від плоских дзеркал-геліостатів;

- параболічного (лоткового) типу, де в фокусі параболоциліндричних концентраторів розміщуються вакуумні приймачі-труби з теплоносієм;

- тарілкового типу, коли в фокусі параболічного тарілкового дзеркала розташовується приймач сонячної енергії з робочою рідиною.

Мал. 1.1. Принципова блок-схема сонячної теплоелектростанції

1.1 Станції баштового типу

Станції баштового типу складаються з п'яти основних елементів: оптичної системи, автоматичної системи управління дзеркалами і станцією в цілому, парогенератора, башти і системи перетворення енергії, яка включає теплообмінники, акумулятори енергії і турбогенератори.

Принципова схема сонячної електростанції баштового типу показана на мал.1.2.

Мал. 1.2. Схема електростанції баштового типу

Оскільки у такій електростанції використовується пряме сонячне випромінювання, концентруючі геліостати повинні мати систему слідкування за Сонцем, при цьому кожний з геліостатів орієнтується в просторі індивідуально.

Температура, яку можна отримати на вершині башти з допомогою дзеркальних концентраторів, складає 300-1500°С. В одному модулі можна отримати потужність, яка не перевищує 200 МВт, що пов'язано зі зниженням ефективності перенесення енергії від найбільш віддалених концентраторів на вершину башти.

Світова практика експлуатації станцій баштового типу довела їх технічну можливість і працездатність. Основним недоліком таких установок є значна площа, яку вони займають. Так, для розміщення баштової електростанції потужністю 100 МВт необхідна площа 200 га.

Пуск сучасної сонячної електростанції баштового типу відбувся 30 березня 2007 року в районі Санлукар-ла-Майор недалеко від Севільї (Іспанія) (мал. 1.3). Чудова бетонна башта висотою 115 м і 624 дзеркала геліостатів площею 120 м² кожне забезпечує парою паротурбінну установку потужністю 11 МВт, що достатньо для постачання електроенергією 6000 будівель, економлячи тим самим 18000 тонн вуглеродних викидів за рік.

Мал.1.3 Сонячна електростанція в Севільї (PS1), Іспанія.

Світло від сотень великих дзеркал настільки яскраве, що викликає свічення пилу і вологи в повітрі, завдяки чому і помітні промені, оточуючі красиву білу башту. На передньому плані бачимо розташовані поряд з дзеркалами фотоелектричні панелі з концентраторами. Дзеркала ж, напрямлені на сонячну башту, з цього ракурсу не видні.

Поруч з даною станцією відбувається будівництво ще однієї подібної станції (РS2), але більш потужної. Буде встановлено приблизно 1255 дзеркал. Розрахункова потужність електростанції - 20 МВт. Пуск другої станції зменшить викиди СО2 в атмосферу на 54000 тонн за рік і забезпечить електроенергією біля 18000 будівель. А всього до 2016 року плануються різні за принципом дії сонячні установки, які будуть встановлені на площадці в Санлукар-ла-Майор, матимуть сумарну електричну потужність 300 МВт, що достатньо для задоволення потреб в електроенергії такого міста, як Севілья.

Мал.1.5 Вигляд на станцію PS1 з висоти пташиного польоту. На задньому плані видна площадка, яку готують під PS2 (фото «Solucar»)

Мал. 1.4. Сонячна термодинамічна електростанція «Solar Two»

Демонстраційна сонячна термодинамічна електростанція «Solar Two» (мал. 1.4) працювала з 1981 по 1999 роки в пустелі Мохаве (Каліфорнія, США). Її потужність перевищувала 10 МВт. Сонячну башту цієї станції оточували 1926 геліостатів загальною площею 83000 м 2. Цікаво, що сонячне світло гріло не воду, а проміжний теплоносій - розплавлену суміш натрію і калію. Від неї вже закипала вода, що давала пару для турбін. У 1999 році вчені перебудували цю станцію у гігантський детектор черенковського випромінювання для вивчення дії космічних променів на атмосферу.

1.2 Сонячні електростанції параболічного типу

У сонячних електростанціях параболічного типу (мал. 1.5) використовуються параболічні дзеркала (лотки), що концентрують сонячну енергію на приймальних трубках, які розташовані в фокусі конструкції і вміщують в собі рідинний теплоносій. Ця рідина нагрівається приблизно до 400°С і прокачується через ряд теплообмінників, при цьому виробляється перегріта пара, яка приводить в дію звичайний турбогенератор для вироблення електричної енергії.

Мал. 1.5. Схема сонячної електростанції параболічного типу

Станції параболічного типу використовуються все ширше завдяки більш простій системі слідкування за Сонцем і меншій металоємності. Питома вартість станцій параболічного типу близька до питомої вартості АЕС.

1.3 Станції тарілкового типу

В установках тарілкового типу (мал. 1.6) використовуються параболічні тарілкові дзеркала (схожі за формою на супутникову тарілку), які фіксують сонячну енергію на приймачі, розташованому в фокусі кожної тарілки.

Рідина в приймачі нагрівається до 1000°С і її енергія використовується для вироблення електричної енергії в двигуні Стирлінга або в установці, що працює за циклом Брайтона. Установки мають систему слідкування за Сонцем. Внаслідок ефекту аберації при відхіленні від ідеальної форми та інших конструктивних факторів максимальний діаметр тарілок не перевищує 20 м при потужності до 60-75 кВт. Питома вартість сонячної електростанції тарілкового типу може бути меншою, ніж електростанцій баштового і параболічного типів.

Мал. 1.6. Сонячна установка тарілкового типу:а - схема сонячної установки тарілкового типу;б - сонячна установка потужністю 10 кВт на сонячній електростанції в Almeria (Іспанія)

Мал.1.7 Довгі параболічні (в поперечному перерізі) дзеркала з трубами для розігрівання теплоносія (фото «Solucar»)

Сонячна електростанція компанії «Solucar» в Санлукар-ла-Майор перевіряє на ділі різні технології. Наприклад, параболічні концентратори з двигунами Стирлінга і довжелезні параболічні (в поперечному перерізі) дзеркала з трубами для розігрівання теплоносія (мал.1.7).

Сонячні електростанції найбільш ефективні в районах з високим рівнем сонячної радіації і малою хмарністю. Їх к.к.д. може досягати 20%, а потужність 100 МВт.



Розділ II. Сонячна фотоенергетика

Сонячна фотоенергетика являє собою пряме перетворення сонячної радіації в електричну енергію. Принцип дії фотоелектричного перетворювача базується на використанні внутрішнього фотоефекту в напівпровідниках і ефекту ділення фотогенерированих носіїв зарядів (електронів і дірок) електронно-дірочним переходом або потенційним бар'єром типу метал-діелектрик-напівпровідник.

Фотоефект має місце, коли фотон (світловий промінь) падає на елемент з двох матеріалів з різним типом електричної провідності (дірочної або електронної). Потрапивши в такий матеріал, фотон вибиває електрон з його середовища, утворюючи вільний негативний заряд і «дірку». У результаті рівновага так званого p-n-переходу порушується і в колі виникає електричний струм. Будова кремнієвого фотоелемента показана на мал. 2.1.

Мал. 2.1. Схема кремнієвого фотоелементу

Чутливість фотоелемента залежить від довжини хвилі падаючого світла і прозорості верхнього шару елемента. В ясну погоду кремнієві елементи виробляють електричний струм приблизно силою 25 мА при напрузі 0,5 В на 1 см 2 площі елемента, тобто 12-13 мВт/см 2. Теоретична ефективність кремнієвих елементів складає коло 28%, практична - від 14 до 20%.

При послідовно-паралельних з'єднаннях сонячні елементи утворюють сонячну (фотоелектричну) батарею. Потужність сонячних батарей, що серійно випускаються промисловістю, складає 50-200 Вт. На мал. 2.2 показані фотоелектричні батареї для маяка на о. Зміїний (Україна). На сонячних фотоелектричних станціях сонячні батареї використовуються для створення фотоелектричних генераторів. На мал. 2.3 зображено блок-схему сонячної фотоелектричної станції. Термін служби такої станції становить 20-30 років, а експлуатаційні витрати мінімальні.

Мал. 2.2. Фотоелектрична система енергопостачання комплексу на о.Зміїний потужністю 10 кВт

Мал. 2.3. Блок-схема сонячної фотоелектричної станції

Недоліком плоских фотоелементів для отримання електричної енергії є їх висока вартість (до 5 дол. США/Вт) і значні площі, необхідні для розміщення фотоелектростанції.

Одним із шляхів удосконалення фотоенергетики є створення концентруючих фотоелементів. Система концентрації сонячної енергії складається безпосередньо з концентраторів і системи слідкування за положенням Сонця, бо концентруючі фотоелементи сприймають тільки пряме сонячне випромінювання.

Сьогодні для створення концентруючих сонячних елементів використовують кремній. Так, на основі кремнію в Австралії створені елементи зі степенем концентрації k = 11 і к.к.д. 20%.

Для підвищення ефективності фотоелектричного перетворення сонячної енергії в якості вихідного матеріалу використовують арсенід галія, фотоелектричні втрати якого при високих температурах значно нижчі, ніж у кремнія.

На основі арсеніду галія створено двоі трикаскадні елементи з високою ефективністю роботи при ступені концентрації 1000 і більше. Вже створено лабораторні зразки сонячних елементів площею 0,5 см 2 з k = 500 і к.к.д. 40%.

Прогнози спеціалістів в галузі фотоелектричного перетворення сонячного випромінювання показують, що найбільш перспективними будуть концентратори з k = 1000, які працюють з багатокаскадними арсенідгалієвими сонячними елементами нового покоління.

Одним з ефективних способів використання фотоелементів є фотоелектричний транспорт. Багато фірм створюють автомобілі на сонячних фотоелементах. У 1980 р. побудований перший сонячний літак «Солар Челленджер», який може пролетіти 160 км.

Суттєвим недоліком існуючих сонячних енергетичних установок є нерівномірність їх роботи, що пов'язано зі зміною потока сонячного випромінювання, який досягає поверхні Землі, викликаного погодними умовами, зміною пори року і часом доби.



Мал.2.4. Модульний тип фотоелектричних перетворювачів дозволяє створювати установки будь-якої потужності й робить їх дуже перспективними

Мал. 2.5. Схема сонячної аеростатної електростанції: 1 - прозора оболонка; 2 - поглинаюча оболонка; 3 - паропровід; 4 - трубопровід з водяними помпами; 5 - парова турбіна з генератором; 6 - конденсатор; 7 - ЛЕП.

Сонячні аеростатні електростанції можуть стати одним з можливих нових напрямків, які дозволять більш ефективно використовувати сонячну енергію. Основний елемент сонячних аеростатних електростанцій - аеростат - може бути виведеним на декілька кілометрів над поверхнею Землі, вище хмар, що забезпечить безперервне використання сонячної енергії на протязі дня (мал. 2.5, 2.6).

Принципова схема роботи сонячної аеростатної електростанції (САЕС) з паровою турбіною полягає в поглинанні поверхнею аеростата сонячного випромінювання і нагрівання в результаті водяної пари, що знаходиться всередині (див. мал. 2.5). При цьому оболонка аеростата виконується двошаровою. Сонячні промені, проходячи через зовнішній прозорий шар, нагрівають внутрішній шар оболонки з нанесеним покриттям, яке поглинає сонячне випромінювання. Водяна пара, що знаходиться всередині оболонки, нагрівається тепловим потоком, який потрапляє через оболонку, до 100-150°С. Прошарок газу (повітря) між шарами, виконуючи роль теплоізоляції, зменшує втрати теплоти в атмосферу. Тиск пари практично дорівнює тиску зовнішнього повітря. Водяна пара гнучним паропроводом подається на парову турбіну, потім конденсується в конденсаторі, вода з конденсатора знову подається помпами у внутрішню частину оболонки, де випарюється при контакті з перегрітою водяною парою. К.к.д. такої установки може складати 25%, причому завдяки запасу водяної пари у внутрішній частині аеростата установка може працювати і вночі. При діаметрі аеростата 150 м і розміщенні на висоті 5 км установка може мати потужність 2 МВт.

Такі САЕС можуть розташовуватися в декілька сотень метрів над поверхнею Землі або над поверхнею моря із силовою установкою на платформах з якорем, до платформ також кріпиться аеростат. При розташуванні аеростата на висоті 5-7 км забезпечується робота САЕС незалежно від погодних умов. При цьому силова паротурбінна установка може розташовуватися на землі або в люльці аеростата з передачею електроенергії по кабелю на землю. На сьогодні існує досвід використання таких САЕС на Тайвані.



Мал. 2.6. Аеростатна сонячна електростанція: 1 - оболонка балона аеростата; 2 - тонкоплівкові сонячні елементи; 3 - канат з електричним кабелем; 4 - барабан; 5 - електромотор-редуктор; 6 - інвертор

Перша дослідно-промислова САЕС «Чорна перлина», яка введена в експлуатацію в 2003 р., складається з приймача сонячної енергії у вигляді декількох шарів гнучких сферичних оболонок. Значною перевагою конструкції є те, що пара, яка нагнітається компресором в розділений на відсіки простір між прозорою і поглинаючою оболонками, завдяки автоматизованій системі клапанів циркулює тільки на освітленій стороні. Така САЕС потужністю 5 МВт займає площу 0,3 км 2. В іншій САЕС «Чорний місяць», введеній в дію в 2005 р., центр оболонки діаметром 300 м знаходиться на висоті 450 м, що дозволяє різко скоротити площу, яка використовується. На основі позитивного досвіду експлуатації таких САЕС Тайвань передбачає їх широке будівництво.

Іншим можливим напрямом використання в ХХІ ст. сонячної енергії є створення орбітальних електростанцій із сонячними батареями, які акумулюють енергію Сонця і перетворюють її в мікрохвильове або лазерне випромінювання, спрямоване до Землі, де воно сприймається спеціальними антенами і потім перетворюється на електричну енергію.

В якості перетворювачів сонячної енергії в електричну зазвичай служать сонячні елементи, які з'єднуються разом, утворюючи сонячні батареї.

У космосі, де не існує атмосфери, хмар, зміни дня і ночі, на одиницю площі потрапляє цілодобово сонячної енергії в десять разів більше, ніж на земній поверхні. Дослідницькі роботи відносно сонячних орбітальних електростанцій почалися в 70-ті роки ХХ століття в США, СРСР та інших країнах.

У теперішній час роботи над створенням таких станцій проводяться у США, Росії, Японії та інших країнах з використанням новітніх науково-технічних досягнень в фотоелектричній енергетиці, електрониці й робототехніці. При цьому подальшого вирішення потребують такі технічні питання, як зниження маси орбітальних електростанцій, витрат на виведення обладнання в космос тощо.

Японія передбачає на рівні 2030 р. зібрати на орбіті на висоті 36 тис. км сонячну електростанцію, яка буде передавати електроенергію на Землю у вигляді мікрохвильового променя, прийом її буде здійснюватися наземною антеною. Важливим досягненням є отримання недавно вченими з Японського космічного агентства елементів, які перетворюють енергію сонячного випромінювання в лазерний пучок з к.к.д. 42%.

Для реалізації таких складних і вартісних проектів, як створення сонячних орбітальних електростанцій, важливішим фактором є міжнародне співробітництво.



2.1 Сонячні вакуумні колектори

Вакуумні сонячні колектори використовуються для підігріву теплої ужиткової води і центрального опалення в домашньому господарстві, готелях, пансіонатах, лікарнях, а також плавальних басейнах.

Вакуумні сонячні колектори дозволяють економити на підігріву теплої ужиткової води від 50% до 60% за рік, а в літні місяці, навіть до 85-90%. В інші місяці вакуумні сонячні колектори підсилюються опалювальним котлом. Переваги вакуумного сонячного колектора особливо помітні в перехідні і зимові місяці, коли сонячне випромінювання слабке, а також в технологічних установках, де потрібні вищі температурні параметри.

Переваги сонячних вакуумних колекторів

- конструкція із нержавіючої сталі, яка гарантує довговічність вакуумних сонячних колекторів;

- отримання більшої кількості теплової енергії по відношенню до плоских сонячних колекторів;

- значне енергозбереження на нагрів теплої ужиткової води і центрального опалення;

- можливість підключення батареї вакуумних сонячних колекторів до існуючої системи приготування теплої ужиткової води і опалення;

- охорона навколишнього середовища шляхом обмеження спалювання традиційного палива;

- приємна для погляду і естетично оформлена конструкція, яка дозволяє виконати монтаж вакуумних сонячних колекторів в будь якому місці домоволодіння (дах, фасад, газон).

Приблизна технічна характеристика вакуумного колектора

1. Загальна поверхня вакуумного сонячного колектора - 1,951 м2

2. Активна поверхня (апература) -1,723 м2

3. Розміри (дв. х шир. х вис.) -1640 х 1190 х 120 мм

4. Вага кг. - 56

5. Об'єм рідини в вакуумному сонячному колекторі - 2,3 л.

6. Вакуумні труби (кремнієво - борне скло) - 14 шт.

7. Підйомна конструкція - нержавіюча сталь сорт. 1.4301

8. Дзеркало відбивача - нержавіюча дзеркальна сталь сорт. 1.4501

9. Максимальна температура - 210°С.

10. Максимальний тиск - 10 бар.

11. Ізоляція банки резервуара - мінеральна вата ущільнена спеціальною алюмінієвою фольгою.

Насправді суть роботи сонячних колекторів доволі проста. Будь-який сонячний колектор, незалежно від його типу чи конструкції, перетворює енергію Сонця в теплову енергію для опалення, гарячого водопостачання, нагрівання басейну тощо. Втім, геліосистеми з використанням високоефективних вакуумних сонячних трубок здатні працювати цілий рік на відміну від плоских геліоколекторів. Вакуумна теплова трубка виготовляється зі спеціального зміцненого боросилікатного скла. Зовнішня труба такого колектора є прозорою, а внутрішня - покрита високоякісним селективним покриттям, яке забезпечує максимальне поглинання сонячного тепла при мінімальному рівні рефлекції (тобто, мінімальному рівні відбиття сонячних променів назад у атмосферу).

Для уникнення теплових втрат між зовнішньою та внутрішньою трубками передбачено вакуум. Для того, що підтримувати вакуум, застососвують барієвий газопоглинач, який в виробничих умовах підлягає впливу високих температур. Через це нижній край вакуумного термосу покривається шаром чистого барію, який поглинає СО, СО₂, N₂, O₂, H₂O та H₂, що можуть виділятися з труби в процесі зберігання та експлуатації. Цей шар є дуже добрим візуальним детектором стану вакууму в трубі геліоколектора. Цебто, коли вакуум порушується, барієвий шар зі сріблястого робиться білим. Такий індикаторний механізм дає можливість легко визначити, чи ціла труба в вакуумному сонячному колекторі, а чи має тріщину. сонячний теплоелектростанція енергозберігаючий колектор

Абсорбування сонячного тепла проходить у мідній трубці, яка розташована всередині вакуумної труби. Спосіб передачі тепла від мідної трубки до головного теплопроводу сонячного колектора також простий. Мідна труба є порожнистою і містить всередині запатентовану неорганічну й зовсім нетоксичну рідину. При нагріванні ця рідина закипає і починає випаровуватися. Це відбувається навіть при мінусових температурах, окільки в трубці, як ви пам"ятаєте, створено вакуум. Нагріта пара піднімається до верхнього наконечника (конденсатора) теплової трубки, де передає тепло теплоносію (антифризу), що циркулуює в трубі теплопровода. Потім пара конденсується й стікає вниз - процес починається знову.

Сонячний водонагрівач з вакуумними трубами показує задовільні результати навіть у хмарні дні, тому що труби сонячного колектора здатні поглинати енергію інфрачервоних променів, які проходять через хмари.

Мал. 2.7 Принцип роботи сонячного колектора



Розділ III. Енергозберігаючі технології

Одним із дієвих способів зменшити вплив людини на природу є збільшення ефективності використання енергії - енергозберігаючі технології. Справді, сучасна енергетика, заснована в першу чергу на використанні викопних видів палива (нафта, газ, вугілля), надає найбільш масивне вплив на навколишнє середовище. Починаючи від видобутку, переробки і транспортування енергоресурсів і закінчуючи їх спалюванням для отримання тепла та електроенергії - все це дуже згубно відбивається на екологічному балансі планети.

Основна роль у збільшенні ефективності використання енергії належить сучасним енергозберігаючим технологіям. Після енергетичної кризи 70-х років XX століття саме вони стали пріоритетними у розвитку економіки Західної Європи. При цьому їх впровадження, крім очевидних екологічних плюсів, несе цілком реальні вигоди - зменшення витрат, пов'язаних з енергетичними затратами.

Енергозбереження зараз стає одним із пріоритетів політики будь-якої компанії, що працює у сфері виробництва чи сервісу. І справа тут навіть не стільки в екологічних вимогах, скільки в цілком прагматичному економічному факторі.

Зокрема, добре себе зарекомендували частотно-регульовані електроприводи з вбудованими функціями оптимізації енергоспоживання. Суть полягає в гнучкому зміні частоти їх обертання залежно від реального навантаження, що дозволяє заощадити до 30-50% споживаної електроенергії. При цьому найчастіше не потрібна заміна стандартного електродвигуна, що особливо актуально при модернізації виробництв.

Режим енергозбереження особливо актуальне для механізмів, які частину часу працюють зі зниженою навантаженням, - конвеєри, насоси, вентилятори і т.п. Окрім зниження витрати електроенергії, економічний ефект від застосування частотно-регульованих електроприводів досягається шляхом збільшення ресурсу роботи електротехнічного і механічного устаткування, що стає додатковим плюсом. Такі енергозберігаючі електроприводи і засоби автоматизації можуть бути впроваджені на більшості промислових підприємств.

Енергозберігаючий ефект заснований на тому, що світло включається автоматично, саме коли воно потрібно. Вимикач має оптичний датчик і мікрофон. Вдень, при високому рівні освітленості, освітлення відключено. При настанні сутінків відбувається активація мікрофона. Якщо в радіусі до 5 м виникає шум (наприклад, кроки чи звук дверей), світло автоматично включається і горить, поки людина знаходиться в приміщенні. Зрозуміло, такі системи освітлення були б не повними без використання енергозберігаючих ламп.

Їх можна розділити на дві групи по сферах використання: потужні енергозберігаючі лампи великих розмірів, призначені для освітлення офісів, торгових майданчиків, кафе, і компактні лампи зі стандартними цоколями для використання в квартирах . Економія електроенергії із застосуванням таких ламп досягає 80%, не кажучи вже про те, що в порівнянні зі звичайними лампами їх час життя у багато разів більше.
До числа найбільш "ненажерливого" устаткування, використовуваного в житлових і офісних приміщеннях, відноситься практично вся кліматична техніка, насамперед, кондиціонери.

Зрозуміло, боротьба за енергоефективність не могла пройти повз цієї категорії побутових пристроїв. Визнаними авторитетами в області зниження енергоємності систем вентиляції та кондиціонування є компанії Hoval (Ліхтенштейн) і Dantherm (Данія). У своїй продукції застосовують новітні технології і конструкторські розробки, що дозволяють зменшити енерговитрати при збереженні високої продуктивності.
Наприклад, відмітною особливістю агрегатів виробництва Hoval є використання патентованого повітророзподільника, що забезпечує формування припливної струменя з далекобійністю від 3,5 до 18 м за рахунок автоматично регульованого положення лопаток, закручуються повітряний потік. Основною перевагою такої конструкції є висока енергетична ефективність завдяки поліпшеним показниками організації повітрообміну, рециркуляції повітря і рекуперації тепла. Якими ж шляхами можна підвищити енергоефективність у комунальній сфері?

На думку фахівців компанії ROCKWOOL, світового лідера в області виробництва негорючої теплоізоляції, слід виділити три основні напрямки енергозбереження. По-перше, це зниження втрат на етапі вироблення і транспортування тепла - то є підвищення ефективності роботи ТЕС, модернізація ЦТП з заміною неекономічного обладнання, застосування довговічних теплоізоляційних матеріалів при прокладанні та модернізації теплових мереж. По-друге, підвищення енергоефективності будівель за рахунок комплексного застосування теплоізоляційних рішень для зовнішніх огороджувальних конструкцій (в першу чергу, фасадів і покрівель). Зокрема, штукатурні системи утеплення фасадів ROCKFACADE дозволяють скоротити тепловтрати через зовнішні стіни не менш ніж у два рази. І, по-третє, використання радіаторів опалення з автоматичним регулюванням і систем вентиляції з функції рекуперації тепла. Якими ж шляхами можна підвищити енергоефективність у комунальній сфері? На думку фахівців компанії ROCKWOOL, світового лідера в області виробництва негорючої теплоізоляції, слід виділити три основні напрямки енергозбереження.

По-перше, це зниження втрат на етапі вироблення і транспортування тепла - то є підвищення ефективності роботи ТЕС, модернізація ЦТП з енергозберігаючі технології заміною неекономічного обладнання, застосування довговічних теплоізоляційних матеріалів при прокладанні та модернізації теплових мереж. По-друге, підвищення енергоефективності будівель за рахунок комплексного застосування теплоізоляційних рішень для зовнішніх огороджувальних конструкцій (в першу чергу, фасадів і покрівель). Зокрема, штукатурні системи утеплення фасадів ROCKFACADE дозволяють скоротити тепловтрати через зовнішні стіни не менш ніж у два рази. І, по-третє, використання радіаторів опалення з автоматичним регулюванням і систем вентиляції з функції рекуперації тепла. В останні роки все енергоефективні технології об'єднуються в концепцію так званого пасивного будинку, тобто житла, максимально дружнього навколишньому середовищу. У Західній Європі зараз будуються пасивні будинки з енергоспоживанням не більше 15 Квт, ч/м3 рік, що більш ніж у 10 разів економічніше типової вітчизняної "хрущовки".

Можна сказати, що такі будівлі - це майбутнє світового будівництва, адже вони фактично опалюються за рахунок тепла, що виділяється людьми і електроприладами. Таким чином, дозволяють вирішити відразу кілька завдань: зекономити значну частину енергоресурсів, підвищити ефективність виробництва і зменшити навантаження на навколишнє середовище.

3.1 Енергозберігаючі матеріали

Мінераловатні матеріали - це теплоізоляційні матеріали, які виготовлені з каменю і шлаків. Дані матеріали є вату, сировиною для якої слугують базальтові породи, вапняк, доломіт та інші. Шлаковату виробляють з відпрацювання виробів кольорової та чорної металургії. Дані матеріали мають ряд незаперечних якостей - висока тепло і звукоізоляція, стійкість до впливу вологи, тепла, рідин. Вони негорючі, легкі, екологічні. Монтаж таких матеріалів досить простий, так як вони легко піддаються зміні форм і розмірів. Матеріали на основі мінеральної вати використовуються в протипожежних системах. Дані вироби часто використовуються при створенні фасадних систем утеплення як звичайна мокра штукатурка, а так само можуть служити як навісного теплоізоляційного шару у фасадах і стінах. Застосовуються мінеральноватні матеріали при утепленні як внутрішніх, так і зовнішніх стін.

Матеріали для теплоізоляції з скловати мають схожі властивості з мінералованими виробами, але є і ряд відмінностей. Через те, що волокна скла більш довгі і товсті, скловата більш пружна і міцна, вона легко піддається деформації та приймає більш відчутні форми. Даний вид ізоляції так само володіє високими звукоізоляційними властивостями. Вироби з скловолокна не схильні до впливу агресивних середовищ, хімічних речовин і мікроорганізмів, тому термін їх служби практично необмежений. Скловата так само негорюча. Скловата добре підійде для внутрішнього утеплення будь-яких конструкцій. Скловолокно це більш пружний і еластичний матеріал, ніж скловата. Він так само володіє всіма позитивними якостями скловати. На основі скловолокна був створений утеплювальний матеріал Izover KT11, який може бути використаний для широкого застосування в різних типах будинків. Даним матеріалом можна утеплювати як цегляні і дерев'яні, так і бетонні стіни. Упаковка даного матеріалу дозволяє його транспортування і зберігання без особливих проблем. Ще одним сучасним теплоізоляційним матеріалом є пінополістирол екструдований. Плити з пінополістиролу мають низьку теплопровідність, причому досить високою щільністю. Даний факт дозволяє застосовувати цей матеріал не тільки як утеплювач, але і як конструктивний матеріал, з якого може бути складено частину стіни або стелі.

Так само пінополістирол володіє низькою гігроскопічністю, тобто не вбирає вологу. Пінополістирол, який випускається під торговою маркою URSA, важкозаймисті і володіє хорошими звукоізоляційними якостями. Спінений поліетилен використовується для тепло-, гідро - і звукоізоляції будівельних і промислових об'єктів. Продукція випускається у вигляді рулонів, матів, джгутів і порожнистих труб стандартних товщин і діаметрів. Наприклад, ізоляція для труб Стенофлекс-400 (Росія) і Тубекс (Чехія) представляє собою оболонки з подовжнім розрізом, які одягаються поверх труб і склеюються спеціальним скотчем, клеєм або з'єднуються скобами. Ці матеріали легко ріжуться, тому за допомогою спеціальних шаблонів можна, навіть не маючи спеціальних навичок, без особливих зусиль зробити ізоляцію на коліна, вентилі, відгалуження. Пенополіетілени мають хороші показники теплопровідності - 0,04 Вт / (м * К), при температурі + 25 ° С. Опір дифузії пари (або паропроникність) - 4600, лінійна температурна усадка - не більше 1,5%. Завдяки закритій структурі осередків, матеріал не боїться води: водопоглинення - менше 0,8% після 7 діб перебування у воді.

Спінений поліетилен володіє хімічною стійкістю до масел, будівельних матеріалів, біологічно не розкладається. Робочі температури цієї ізоляції - 50 ° С + 90 ° С, термін служби досягає 25 років. Така ізоляція називається "відбиває". Фольговані матеріали не тільки дозволяють одягнутися інженерні комунікації в "естетичну упаковку", але й запобігти теплові втрати, збільшити термін служби устаткування. Основна відмінність ізоляції зі спіненого каучуку - це розширений температурний діапазон (-200 ° С + 175 ° С), більш високі показники опору дифузії пари (7000, а для деяких модифікацій - вище 10000) і чітке розділення типів ізоляції для конкретно виконуваних завдань: від кріогенних установок до захисту паропроводів з температурою до + 175 ° С. Показник теплопровідності синтетичного каучуку - 0,036 Вт / м * К при 0 ° С.

Товщина стінок трубної ізоляції зі спіненого каучуку представлена ??ширшою лінійкою тіпоразмеров. Крім того, ізоляція труб з наднизькими температурами носія можлива тільки за допомогою цього матеріалу, т.к він характеризується високим показником опору проникності пари і спеціальними добавками, що дозволяють окремим маркам витримувати температуру до - 200 ° С. Використання матеріалів на спіненої основі дає комплексний захист інженерних мереж. Виходячи з параметрів ізоляційних матеріалів, можна оцінити економічну доцільність використання того чи іншого типу ізоляції в різних видах інженерних систем. У системах гарячого водопостачання з температурою носія до 90 ° С добре зарекомендувала себе ізоляція на основі спіненого поліетилену. Товщину стінок можна розрахувати за допомогою комп'ютерних програм, які надаються виробниками ізоляції. При температурі носія понад 90 ° С необхідно використовувати ізоляцію на основі спіненого каучуку, оскільки поліетилен не здатний довго витримувати такі температурні режими без втрати властивостей. У системах холодного водопостачання основною проблемою стає захист труб від конденсату. З цим добре справляється каучукова ізоляція, але з економічної точки зору зручніше використовувати ізоляцію з пінополіетилену з фольгированним шаром. Фольга служить відмінним паробарьером.

Для ізоляції трубопроводів і повітроводів систем кондиціонування застосовується спінений каучук або відображає ізоляція. Установка цих матеріалів дозволяє підвищити ефективність системи, збільшити її довговічність і понизити рівень шуму відповідно до вимог СНіП 23-03-2003. У системах холодопостачання і особливо в криогенних системах необхідне застосування виключно спеціалізованих марок вспененного каучуку, здатних витримувати низькі і наднизькі температури. Це зумовлено їх високим опором дифузії водяної пари.



Висновки

В курсовій роботі я дізнався дуже багато про сучасну сонячну енергетику та енергозберігаючі технології. Можна сказати абсолютно точно що зважаючи на забруднення яке людство за останні 100 років спричинило на планеті нам необхідно переходити на альтернативні джерела енергії. Одним з цим джерел є енергія сонця у якої є багато переваг.

Переваги

· загальнодоступність і невичерпність джерела;

· теоретично, повна безпека для навколишнього середовища.

Недоліки

· залежність від погоди і часу доби;

· висока вартість конструкції;

· необхідність періодичної очистки дзеркальної поверхні від пилу;

· нагрівання атмосфери над електростанцією.

Перспективи

Згенерована на основі сонячного випромінювання енергія зможе до 2050 року забезпечити 20-25% потреб людства в електриці і скоротить викиди вуглекислоти. Як вважають експерти Міжнародного енергетичного агентства (IEA), сонячна енергетика вже через 40 років при відповідному рівні поширення передових технологій буде виробляти близько 9 тисяч терават-годин - або 20-25% всієї необхідної електрики, і це забезпечить скорочення викидів вуглекислого газу на 6 млрд тонн щорічно.

Сонячні вакуумні колектори є досить дешевими і чудово можуть застосовуватися у нас на Закарпатті та і у всій Україні. Вакуумний колектор для дому який нагріваю від 500 до 1000 літрів води на добу коштує до 1000 доларів США. В порівнянні з ціною на інші технології він є досить дешевим.



Список використаної літератури

1. Лаврус В.С. Джерела енергії. - М., Наука і, 1997.

2. Нетрадиційні джерела. - М.: Знання, 1982.

3. Оптимістичний погляд у майбутнє енергетики світу /Під ред. Р. Кларка: Пер. з анг. - М.:Энергоатомиздат, 1994.

4. Кондаков А.М. Альтернативні джерела - 4/06 - М.: Педагогіка. 2006.

5. Наноматеріали. Нанотехнології.Наносистемная техніка. Збірник статей під редакцієюП.П. Мальцева, М., Техносфера, 2006.

6. Пул Ч., Оуенс Ф. Нанотехнології, - М., Техносфера, 2006.

7. Бабієв Г.М., Дероган Д.В., Щокін А.Р. Перспективи впровадження нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в Україні. // ЕЛЕКТРИЧНИЙ Журнал,- Запоріжжя: ВАТ "Гамма",1998 №1, - С.63-64.

Размещено на Allbest.ru

...