Всесезонный электрогелиоводонагреватель с вертикальным коллектором
Оценка применения комбинированных систем с возобновляемыми источниками энергии для снижения уровня энергопотребления на предприятии. Подтверждение целесообразности применения вертикального расположения коллектора всесезонного электрогелиоводонагревателя.
Рубрика | Физика и энергетика |
Вид | статья |
Язык | русский |
Дата добавления | 29.04.2017 |
Размер файла | 15,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
В современных экономических условиях необходимо вести наиболее выгодную и рациональную политику хозяйствования, совершенствуя технологический процесс, создавая наиболее выгодные условия труда и при этом поддерживая рентабельность хозяйства на необходимом уровне. При достаточно протяженных линиях электропередачи, характерных для сельского хозяйства, стоимость потребляемой энергии становится недопустимо высокой. В этих условиях централизованное энергоснабжение становится проблематичным.
На смену централизованному энергоснабжению могут прийти комбинированные системы с возобновляемыми источниками энергии (ВИЭ), в частности, солнечная энергия, за счет которой можно получать электрическую и тепловую энергию.
Солнечная энергия уверенно завоевывает устойчивые позиции в мировой энергетике. К преимуществам солнечной энергетики относится солнечная энергия - это экологически чистый источник энергии, позволяющий использовать его во всевозрастающих масштабах без негативного влияния на окружающую среду.
В нашей стране около трети энергоресурсов расходуется на теплоснабжение. Снижение этой доли сельскими децентрализованными потребителями может быть обеспечено за счет круглогодичного использования солнечных водонагревательных установок. Для достижения вышеназванной цели необходимо заменить традиционное крепление солнечных коллекторов на крышах зданий (из-за оснащения их противоснегоскатными устройствами) на вертикальное на стенах зданий.
Наиболее эффективно использование солнечных водонагревательных установок в южных районах страны, где имеет место большее поступление солнечной радиации, и солнечные водонагревательные установки могут работать практически круглый год. Успех внедрения установок возобновляемой энергетики во многом зависит от их энергетической эффективности, конструкции, стоимости, удобства эксплуатации и надежности работы [1, 2]. Солнечный коллектор использует энергию солнечного излучения для нагрева воды. Особенность коллекторов состоит в том, что воспринимающая поверхность обработана компонентами, которые обеспечивают максимальное тепловосприятие за счет их избирательности к тепловому спектру солнечного потока, и они нагревают воду, проходящую по трубкам внутри. коллектор электрогелиоводонагреватель энергия
Однако недостаточная изученность пространственного распределения солнечного излучения с учетом прямых, рассеянных и отраженных потоков для зоны установки солнечного коллектора обуславливает актуальность проводимой в этом направлении работы.
С учетом вышеизложенных особенностей разработана методика экспериментального определения пространственного поступления солнечной энергии для условий южных регионов России с учетом прямых, отраженных и рассеянных потоков солнечного излучения.
Мощность солнечного излучения, попадающего на гелиоколлектор, зависит от ориентации его по отношению к Солнцу.
Для энергетической оценки поступления солнечной радиации Е на поверхность коллектора в зависимости от отклонения плоскости датчика пиранометра от вертикали г в течение светового дня каждый час производились замеры облученности с помощью разработанного прибора.
Угол солнцестояния измеряли между направлением на Солнце и проекцией этого направления на горизонтальную поверхность, азимутальный угол солнечного коллектора - между направлением на юг и проекцией нормали к коллектору на горизонтальную поверхность.
Получены экспериментальные данные, обработка которых показала, что наибольшее поступление солнечной радиации приходится на диапазон углов отклонения солнечного коллектора от вертикальной плоскости 40-70 градусов. При горизонтальном расположении коллектора (угол 90 градусов) происходит снижение уровня солнечной радиации до 40 %. При вертикальном расположении коллектора (угол 0 градусов) снижение уровня солнечной радиации составляет в среднем 15-30 %. Такое снижение облученности представляется вполне оправданным на фоне существенных конструктивных и эксплуатационных выгод от вертикального расположения коллектора, к которым, в частности, относятся удобство крепления на стене и экономия полезной площади земельного участка.
Всесезонный комбинированный электрогелиоводонагреватель для крестьянских и фермерских хозяйств использует солнечную радиацию вертикальной плоскости. Правильная ориентация гелиоприемников в пространстве для систем солнечного водонагрева дает возможность получить дополнительное количество энергии в течение года, тем самым повысить его КПД и эффективность использования. Особенно это важно при использовании всесезонного электрогелиоводонагревателя. Для оценки возможности вертикального расположения коллекторов для круглогодичного использования солнечной энергии проанализируем пространственное распределение солнечного излучения по коэффициенту КВ - отношению радиации, попадающей на перпендикулярную солнечным лучам поверхность, к радиации, поступающей на вертикальную поверхность [2] (рис. 5, 6). Как видно из рисунка 6 в период с апреля по сентябрь только два месяца (апрель и сентябрь) не выгодно вертикальное расположение коллектора.
Целесообразность горизонтального расположения солнечного коллектора оцениваем благодаря анализу пространственного распределения солнечного излучения по коэффициенту КГ - отношению радиации, попадающей на перпендикулярную солнечным лучам поверхность, к радиации, поступающей на горизонтальную поверхность.
Как видно из результатов исследований, большинство месяцев года характеризуются коэффициентом КГ, значительно превосходящим единицу.
Это свидетельствует о том, что целесообразно разрабатывать конструкции солнечных электростанций с другим углом наклона солнечного коллектора.
Выполненные наблюдения подтверждают целесообразность вертикального расположения коллектора всесезонного электрогелиоводонагревателя, так как только в летние месяцы, когда требуется ограничение нагрева коллектора всесезонного электрогелиоводонагревателя, коэффициент КВ существенно превышает единицу, что и требуется обеспечить. Зато зимой и в межсезонье коэффициент КВ близок единице, что и подтверждает правильность конструкторского решения.
Благодаря использованию современной гелиотехники с апреля по октябрь можно отказаться от потребления газа и электроэнергии для приготовления горячей воды, а в зимние месяцы - сэкономить на энергоносителях от 40 до 60 %.
Внедрение разработанной конструкции электрогелиоводонагревателя наиболее эффективно, по сравнению с существующими, за счет сокращения расходов на электроэнергию и ущерба при устранении отказов системы. При различных источниках финансирования чистый дисконтированный доход составит от 5,93 до 23,77 тыс. руб. за 20 лет эксплуатации, срок окупаемости достигает от 4 до 5,5 лет.
Список литературы
1. Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии / Р.А. Амерханов. - М.: Колос-Пресс, 2003. - 532 с.: ил.
2. Воронин С.М. Перспективы резервных ветроэлектростанций / С.М. Воронин, Л.В. Бабина // Методы и технические средства повышения эффективности использования электрооборудования в промышленности и сельском хозяйстве: Сборник трудов по материалам 74 науч.-прак. конф. СтГАУ. - Ставрополь, 2010. - С. 19-21.
3. Эрк А.Ф. Использование активных и пассивных солнечных коллекторов в системах солнечного водонагрева в северо-западном регионе РФ / А.Ф. Эрк, А.В. Никитин // Энергосберегающие технологии и технические средства для их обеспечения в сельскохозяйственном производстве: Междунар. науч.-прак. конф. молод. ученых, г. Минск, 25-26 августа 2010 г. / РУП НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства. - Минск, 2010. - С. 277-280.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Характеристика Солнца как источника энергии. Проектирование и постройка зданий с пассивным использованием солнечного тепла, способы уменьшения энергопотребления. Виды концентрационных станций, конструкции активной гелиосистемы и вакуумного коллектора.
реферат [488,8 K], добавлен 11.03.2012Экономия энергии как эффективное использование энергоресурсов за счет применения инновационных решений. Знакомство с особенностями применения современных энергосберегающих технологий в строительстве. Общая характеристика альтернативных источников энергии.
курсовая работа [35,3 K], добавлен 27.03.2019Преимущества использования солнечной энергии для отопления и горячего водоснабжения жилых домов. Принцип действия солнечного коллектора. Определение угла наклона коллектора к горизонту. Расчет срока окупаемости капитальных вложений в гелиосистемы.
презентация [876,9 K], добавлен 23.06.2015Тепловой расчет площади теплопередающей поверхности вертикального парогенератора. Расчет режимных и конструктивных характеристик ступеней сепарации пара. Определение толщины стенки коллектора на периферийном участке. Гидравлический расчет первого контура.
курсовая работа [456,5 K], добавлен 13.11.2012Оценка стоимости конденсаторных установок и способы снижения потребления реактивной мощности. Преимущества применения единичной, групповой и централизованной компенсации. Расчет экономии электроэнергии и срока окупаемости конденсаторных установок.
реферат [69,8 K], добавлен 14.12.2012Гидротермальные и петротермальные ресурсы геотермальной энергии. Главные преимущества источника энергии. Понятие и краткая характеристика сущности HDR-технологии. Мощность петротермальных паровых турбогенераторов, главные перспективы применения энергии.
реферат [21,5 K], добавлен 14.01.2013Исследование электроснабжения объектов альтернативными источниками энергии. Расчёт количества солнечных модулей, среднесуточного потребления энергии. Анализ особенностей эксплуатации солнечных и ветровых установок, оценка ветрового потенциала в регионе.
курсовая работа [258,8 K], добавлен 15.07.2012Типовые источники энергии. Проблемы современной энергетики. "Чистота" получаемой, производимой энергии как преимущество альтернативной энергетики. Направления развития альтернативных источников энергии. Водород как источник энергии, способы его получения.
реферат [253,9 K], добавлен 30.05.2016Обзор развития современной энергетики и ее проблемы. Общая характеристика альтернативных источников получения энергии, возможности их применения, достоинства и недостатки. Разработки, применяемые в настоящее время для нетрадиционного получения энергии.
реферат [4,5 M], добавлен 29.03.2011Количество солнечной энергии, попадающей на Землю, ее использование человеком. Способы пассивного применения солнечной энергии. Солнечные коллекторы. Технологический цикл солнечных тепловых электростанций. Промышленные фотоэлектрические установки.
презентация [3,3 M], добавлен 06.12.2015Направления применения плазмы в технике и технологии. Управляемые термоядерные реакции, основные пути их осуществления. Принцип извлечения энергии из ядер легких элементов. Лазерный термояд. Получение электроэнергии из тепловой энергии плазменного потока.
реферат [90,4 K], добавлен 15.07.2014Источники энергии и их виды. Способы экономии энергии. Основные условия снижения энергозатрат в зданиях: приборный учет ресурсов, комплексное использование энергосберегающего оборудования и автоматизация управления всех инженерных систем здания.
контрольная работа [123,3 K], добавлен 12.04.2012Ветроэнергетика: история развития, ветер как источник энергии. Принципы преобразования энергии и работы ветродвигателя. Энергия Мирового океана: альтернативная океаническая энергетика, тепловая энергия океана-идеи Д'Арсонваля и работы Клода.
дипломная работа [313,6 K], добавлен 02.11.2007Составление возможных вариантов конфигурации сети. Расчёт перетоков мощности. Оценка целесообразности применения напряжения 220 кВ. Определение активного сопротивления участков. Выбор трансформаторов на подстанции. Расчет режима максимальных нагрузок.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 27.11.2012Сущность когенерационной технологии и основные условия для ее успешного применения. Сферы применения когенерационных установок. Преимущества использования когенерации. Классификация когенерационных систем по типам основного двигателя и генератора.
реферат [455,4 K], добавлен 16.09.2010Ветроэлектростанции, их характеристики. Разновидности геотермальных электростанций, их применения в децентрализованных системах электроснабжения. Основные способы преобразования энергии биотопливa в электроэнергию. Классификация солнечных электростанций.
реферат [202,6 K], добавлен 10.06.2014Сущность и принципы ветроэнергетики как ее отдельной отрасли, специализирующейся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в атмосфере в другую форму энергии. География ее применения, а также основные закономерности работы оборудования.
презентация [2,1 M], добавлен 18.10.2015Системы преобразования энергии ветра, экологические и экономические аспекты ее использования. Характеристика и особенности применения волновых энергетических установок. Разница температур воды и воздуха как энергоресурс. Приливные электростанции.
реферат [1,6 M], добавлен 03.01.2011Возобновление как преимущество альтернативных источников энергии. Энергетическая и сырьевая проблемы в России. Энергия солнца, ветра, приливов, глубинное тепло Земли, топливо из биомассы. Исследования в области применения биотоплива вместо нефти.
реферат [25,8 K], добавлен 05.01.2010Самостоятельный и несамостоятельный разряды в газах. Описание установки для измерения тока ионного тока тлеющего разряда. Модель физического процесса. Построение графиков, отображающих зависимость ионного тока тлеющего разряда от расстояния до коллектора.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 14.09.2012