Обзор возобновляемых источников энергии. Расчет коэффициента замещения органического топлива солнечной системой

 

 

Содержание

 

Введение	3
Глава 1. Характеристики возобновляемых источников энергии и основные аспекты их использования в России	5
1.1 Возобновляемые источники энергии	5
1.2 Преимущества возобновляемых источников  энергии в сравнении с традиционными	6
1.3 Наиболее распространенные возобновляемые  источники энергии	7
Глава 2. Обзор возобновляемых источников энергии. Расчет коэффициента замещения органического топлива солнечной системой	8
2.1 Расчет коэффициента замещения органического топлива солнечной системой	8
2.1.1 Поправочный коэффициент для условий Советского района	8
2.1.2  Суммарная солнечная радиация Эβ на наклонную поверхность по месяцам года	12
2.1.3  Определение количества полезного тепла Qпол по месяцам	14
2.1.4 Определение коэффициента замещения	17
Заключение	22
Список используемой литературы	24

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

 

На современном этапе развития цивилизации экономический рост в любой стране самым тесным образом связан с функционированием топливно-энергетического комплекса. При этом наиболее конкурентоспособными являются те страны, где энергетические ресурсы используются в максимальном объеме и с высокой степенью эффективности. Экономика России базируется на невозобновляемых углеводородных топливно-энергетических ресурсах, причем, в большей степени, чем в большинстве промышленно развитых стран мира

Разведанные запасы традиционных углеводородных ресурсов в России пока позволяют обеспечивать текущие потребности национальной экономики и получать существенные доходы от экспорта энергоносителей. В то же время с каждым годом наблюдается ухудшение горно-геологических условий добычи горючих полезных ископаемых. С начала 90-х годов прошлого века восполнение запасов углеводородных ресурсов отстает от темпов роста их добычи.

В перспективе будут постоянно возрастать требования к защите окружающей среды при сжигании традиционных углеводородных ресурсов. Снижение энергоемкости российской экономики в отличие от ведущих промышленно развитых стран не являлось следствием комплексного проведения энергосберегающих мероприятий. В данном случае сыграли свою роль факторы, связанные со спадом производства, глобальным потеплением климата, повышением доли природного газа в энергетическом балансе и изменением структуры производства ВВП в сторону увеличения доли производства услуг. Производство услуг обычно менее энергоемко по сравнению с производством товаров.

Если разрыв в уровне энергоемкости ВВП будет сохраняться, то это несомненно окажет негативное воздействие на конкурентоспособность российских товаров на мировом рынке.

Уже в ближайшей перспективе все большую часть прироста национальных потребностей России в топливе и энергии необходимо будет обеспечивать за счет мероприятий по энергосбережению. В основных положениях Энергетической стратегии России до 2020 года энергосбережение предполагается в основном осуществлять за счет организационных и технологических мероприятий, направленных на более эффективное использование традиционных видов топливно-энергетических ресурсов.

Следует, однако, подчеркнуть, что энергосбережение - это не только внедрение технологий, позволяющих увеличить эффективность использования традиционных энергоносителей, но также и диверсификация энергобаланса за счет использования альтернативных источников энергии. К сожалению, последнему аспекту в стратегии энергосбережения уделяется недостаточно внимания.

В стратегическом плане среди альтернативных источников энергии наиболее важную роль будут играть возобновляемые источники энергии (ВИЭ). Среди них особый интерес представляют нетрадиционные возобновляемые источники энергии (НВИЭ): энергия солнца, ветра, тепла земли, малых рек, океана, биомассы и торфа.

Объектом исследования данной работы являются возобновляемые источники энергии. Предмет исследования – возможности использования возобновляемых источников энергии. Расчёт коэффициента замещения  f солнечной системой на базе СК «АРГО» органического топлива в жилом доме на 5 человек.

Цель работы заключается в анализе расчета коэффициента замещения солнечной системы.

Для достижения указанной цели необходимо решить ряд задач:

1.Рассмотреть классификацию возобновляемых  источников энергии

2.Провести расчет коэффициента замещения солнечной системы.

 

Глава 1. Характеристики возобновляемых источников энергии и основные аспекты их использования в России

 

1.1 Возобновляемые  источники энергии

 

Это виды энергии, непрерывно возобновляемые в биосфере Земли. К ним относится энергия солнца, ветра, воды (в том числе сточных вод), исключая применения данной энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях. Энергия приливов, волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов. Геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей. Низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с применением особых теплоносителей. Биомасса, включающая в себя специально выращенные для получения энергии растения, в том числе деревья, а также отходы производства и потребления, за исключением отходов, полученных в процессе использования углеводородного сырья и топлива. А также биогаз; газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов; газ, образующийся на угольных разработках.

Теоретически возможна и энергетика, основанная на использовании энергии волн, морских течений, теплового градиента океанов (ГЭС установленной мощностью более 25 МВт). Но пока она не получила распространения.

Способность источников энергии возобновляться не означает, что изобретен вечный двигатель. Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) используют энергию солнца, тепла, земных недр, вращения Земли. Если солнце погаснет, то Земля остынет, и ВИЭ не будут функционировать.

 

 

1.2 Преимущества  возобновляемых источников энергии  в сравнении с традиционными

 

Традиционная энергетика основана на применении ископаемого топлива, запасы которого ограничены. Она зависит от величины поставок и уровня цен на него, конъюнктуры рынка.

Возобновляемая энергетика базируется на самых разных природных ресурсах, что позволяет беречь невозобновляемые источники и использовать их в других отраслях экономики, а также сохранить для будущих поколений экологически чистую энергию.

Независимость ВИЭ от топлива обеспечивает энергетическую безопасность страны и стабильность цен на электроэнергию

ВИЭ экологично чисты: при их работе практически нет отходов, выброса загрязняющих веществ в атмосферу или водоемы. Отсутствуют экологические издержки, связанные с добычей, переработкой и транспортировкой ископаемого топлива.

В большинстве случаев ВИЭ-электростанции легко автоматизируются и могут работать без прямого участия человека.

В технологиях возобновляемой энергетики реализуются новейшие достижения многих научных направлений и отраслей: метеорологии, аэродинамики, электроэнергетики, теплоэнергетики, генераторо- и турбостроения, микроэлектроники, силовой электроники, нанотехнологий, материаловедения и т. д. Развитие наукоемких технологий позволяет создавать дополнительные рабочие места за счет сохранения и расширения научной, производственной и эксплуатационной инфраструктуры энергетики, а также экспорта наукоемкого оборудования.

 

 

1.3 Наиболее распространенные  возобновляемые источники энергии

 

И в России, и в мире - это гидроэнергетика. Около 20% мировой выработки электроэнергии приходится на ГЭС.

Активно развивается мировая ветроэнергетика: суммарные мощности ветрогенераторов удваиваются каждые четыре года, составляя более 150 000 МВт. Во многих странах ветроэнергетика занимает прочные позиции. Так, в Дании более 20% электроэнергии вырабатывается энергией ветра.

Доля солнечной энергетики относительно небольшая (около 0,1% мирового производства электроэнергии), но имеет положительную динамику роста.

Геотермальная энергетика имеет важное местное значение. В частности, в Исландии такие электростанции вырабатывают около 25% электроэнергии.

Приливная энергетика пока не получила значительного развития и представлена несколькими пилотными проектами.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Глава 2. Обзор возобновляемых источников энергии. Расчет коэффициента замещения органического топлива солнечной системой

 

2.1 Расчет коэффициента замещения органического топлива солнечной системой

 

Рассчитать: 1. Коэффициенты пересчёта Rпр , R∑ 

2. Суммарную  солнечную радиацию Эβ на наклонную          поверхность по месяцам года

3. Количество  полезного тепла Qпол  по месяцам

4. Годовой  и помесячный коэффициент замещения  f

Советский район: широта 52,30, долгота 107,70 . Расчёт для поверхности 900  к горизонту.

Жилой дом на 5 человек S= 72 м2

 

2.2.1 Поправочный коэффициент для условий Советского района

Отношение потока Эт , падающего по нормали на наклонную поверхность, к соответствующему потоку радиации Э, падающему на горизонтальную поверхность, может быть выражено через углы θz и θт и поток радиации Эn , падающей в рассматриваемом направлении, следующим образом:

Кпр= (1)

 (2)

   (3)    

 

Где - зенитный угол между направлениями на Солнце и вертикалью; - зенитный угол между направлением на Солнце и нормалью к поверхности с углом наклона ; - склонение, т.е. угловое положение Солнца в солнечный полдень относительно плоскости экватора (+ для северного полушария); - широта местности; - часовой угол, равный 0 в солнечный полдень: каждый час соответствует 150 долготы причём значения часового угла до полудня считаются + , а после полудня -; - угол между рассматриваемой плоскостью и горизонтальной поверхностью.

Рассчитываем поправочный коэффициент для условий Орска.

 

Январь

Кпр=    (4)

 

К10пр== 6,19

 

 

   К11пр== 4,08

 

   К12пр== 3,48

 

   К13пр== 3,33

 

  К14пр== 3,48

 

  К15пр== 4,08

 

   К16пр== 6,19

                                                                                Таблица №1

Данные почасовых значений Кпр по месяцам года

время	β = 900
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
9	-	4,73	1,58	0,65	0,32	0,19	0,24	0,48	1,09	2,89	-	-
10	6,19	2,91	1,49	0,79	0,5	0,37	0,42	0,64	1,15	2,20	4,87	9,8
11	4,08	2,44	1,44	0,86	0,59	0,47	0,52	0,73	1,17	1,98	3,5	5,23
12	3,48	2,26	1,43	0,9	0,64	0,53	0,57	0,77	1,18	1,88	3,07	4,23
13	3,33	2,22	1,42	0,91	0,66	0,54	0,59	0,79	1,18	1,86	2,96	4
14	3,48	2,26	1,43	0,9	0,64	0,53	0,57	0,77	1,18	1,88	3,07	4,23
15	4,08	2,44	1,44	0,86	0,59	0,47	0,52	0,73	1,17	1,98	3,5	5,23
16	6,19	2,91	1,49	0,79	0,5	0,37	0,42	0,64	1,15	2,2	4,87	9,8
17	-	4,73	1,58	0,65	0,32	0,19	0,24	0,48	1,09	2,89	-	-
18	-	-	1,96	0,66	0,33	0,2	0,23	0,4	1,01	2,9	-	-
средн	4,4	2,98	1,53	0,91	0,55	0,41	0,44	0,66	1,19	2,19	3,69	6,07