WWW.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 14 |

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский ...»

-- [ Страница 3 ] --

- внедрение новых высокопроизводственных и точных мето дов исследований.

Обеспечение заповедных территорий новыми энергетическими установками на основе ВИЭ снизит негативное воздействие дизель ных и бензиновых электростанций на природную среду вокруг кор донов.

Ориентировочное электропотребление одного кордона на хо зяйственно-бытовые нужды может составлять 13 МВт.ч/год. По тенциальные возможности возобновляемых источников энергии практически повсеместно могут удовлетворить такую потребность.

Вместе с тем метеорологические условия на большей части территории России таковы, что использование автономных систем электроснабжения в течение года на базе какого-либо одного вида возобновляемого источника энергии, например, солнца или ветра, энергетически и экономически не эффективно. Это связано с тем, что из-за больших сезонных перепадов скоростей ветра и прихода солнечной радиации (СР), источник энергии приходиться рассчиты вать на худшие условия. В результате завышается мощность источ ника, значительно удорожается вся система электроснабжения и, кроме того, установленная мощность каждого источника в отдель ности, большую часть года полностью не используется.

Применение комбинированной электрической системы на ос нове фотоэлектрических установок (ФЭУ) и ветроэнергетических установок (ВЭУ) может оказаться во многих случаях целесообраз ным, вследствие того, что пик прихода СР, приходится на минимум скорости ветра и наоборот, откуда вытекает возможность использо вать установки в составе гибридной системы значительно меньших мощностей и, следовательно, меньших стоимостей, в сравнении с одиночными системами. Помимо этого, из-за использования двух различных источников энергии (солнце и ветер), надежность выра ботки электроэнергии системой в целом значительно повышается, одновременно возникает возможность использовать аккумулятор ные батареи (АБ) меньшей, относительно одиночных систем, емко сти. Это положительно сказывается на общих затратах при произ водстве электроэнергии в автономных условиях.

Оптимально построенная комбинированная система может обеспечить практически постоянную выработку электроэнергии в течение года (рис. 1).

При использовании ВИЭ в отдельности при той же нагрузке, их сезонная выработка изменяется в несколько раз, что приводит к увеличению затрат и не экономичному использованию установлен ной мощности.

Рис. 1. Выработка энергии комбинированной системой Применение комбинированных солнечно-ветровых электростан ций с дизельгенератором в качестве резерва для автономного электро снабжения маломощных потребителей является предпочтительным для России, поскольку этот тип энергетического оборудования позволяет оптимизировать энергетические и технико-экономические параметры установок в зависимости от климатических, экономических и эксплуа тационных условий.

Для обеспечения гарантированного электроснабжения кордонов и приютов в ГПЗ и НП предлагается использовать комбинированную солнечно-ветродизельную (бензиновую) электростанцию мощностью до 2 кВт, разработанную в ГНУ ВИЭСХ, - КЭС-1,5.

Комбинированная электростанция КЭС-1,5 обеспечивает элек троснабжение потребителей за счет трех источников энергии: Солнца, ветра и жидкого топлива. Преимущественно использование возобнов ляемых источников энергии позволяет сократить число часов работы бензогенератора (БГ) и, таким образом, получить экономию жидкого топлива. Для обеспечения гарантированного электроснабжения потре бителя в состав электростанции должна быть включена АБ, способная осуществлять автономное электроснабжение в течение 2-3 суток. По скольку потребителю требуется переменное напряжение 220 В часто той 50 Гц, а АБ должна подзаряжаться в период работы БГ, то электро станция комплектуется зарядно-инвертирующим блоком. Учитывая более высокую стоимость фотоэлектрических модулей по сравнению с ветроэлектрическими установками (ВЭУ) при одинаковой мощности, приоритет при выборе базового источника возобновляемой энергии должен быть отдан ветру. Это особенно важно для северных регионов страны, где солнце может быть использовано только в летний период.

комбинированную электростанцию предлагается комплектовать двумя ВЭУ мощностью 500 Вт. Схема солнечно-ветробензиновой электро станции приведена на рисунке 2.

Электростанция работает следующим образом: ветроэлектри ческие установки ВЭУ1 и ВЭУ2 включены параллельно и независимо друг от друга. Они вырабатывают переменный ток, который поступает в блоки управления БУ1 и БУ2 соответственно, где он трансформирует ся и выпрямляется до напряжения заряда аккумуляторной батареи АБ.

Солнечная фотобатарея (ФБ) состоит из двух отдельных параллельно работающих частей ФБ1 и ФБ2, каждая из которых подключена к соот ветствующему блоку управления БУ1 и БУ2.

Рис. 2. Структурная схема солнечно-ветробензиновой электростанции Инвертор И обеспечивает питание потребителей переменным током стандартной частоты. Подзаряд аккумуляторной батареи АБ при работе бензогенератора БГ осуществляется с помощью зарядного устройства ЗУ.

В том случае, когда скорость ветра соответствует рабочему диапазону ВЭУ (1, 2), вырабатываемый электрический ток после вы прямления поступает на заряд АБ. В солнечную погоду ток от фото батарей ФБ1 и ФБ2 также будет поступать на заряд АБ.

Контроль и защита АБ от перезаряда и глубокого заряда осу ществляется автоматически блоками управления БУ1 и БУ2. Подклю чение нагрузки через инвертор И обеспечивает потребителя качест венной электроэнергией с напряжением 220 В с частотой 50 Гц.

При разряде АБ до установленного уровня напряжения про исходит автоматическое отключение нагрузки. В этом случае потре битель должен вручную включить бензогенератор БГ с тем, чтобы обеспечить питание нагрузки и подзаряд АБ через ЗУ. Инвертор от ключается от питания нагрузки, что исключает возможность парал лельной работы БГ и инвертора И. При работающем БГ ток от ВЭУ (1, 2) и фотобатарей ФБ1 и ФБ2 поступает на подзаряд АБ.

Аналогично работают комбинированные электростанции и большей мощности (до 200 кВт), но в них запуск и останов дизельге нератора осуществляется автоматически по уровню напряжения АБ.

Приняв годовое электропотребление на кордоне Wрасч = кВтч/год, можно гарантировать относительно высокий уровень ком фортности для условий автономного электроснабжения.

А это та выработка электроэнергии за год, которое обеспечи вает комбинированная солнечно-ветродизельная электростанция мощностью до 2 кВт в регионах, где среднегодовая скорость ветра превышает 4,0 м/с, т.е. практически на всей территории России.

Одной из главных особенностей электростанции КЭС-1,5 яв ляется ее способность обеспечить гарантированное электроснабжение автономного потребителя и дать ему возможность пользоваться бы товым холодильником.

Проведенный технико-экономический анализ показал, что применение КЭС-1,5 для автономного электроснабжения обеспечива ет годовой экономический эффект не менее 16 тыс. руб. на установку при сроке окупаемости не более 2,5 лет.

По программе Минприроды РФ предполагается в первую оче редь оснастить возобновляемыми источниками энергии 33 ГПЗ и НП (табл.1), где насчитывается 196 кордонов, приютов и пикетов. Реали зация программы потребует установки ветроагрегатов общей мощно стью 408 кВт, солнечных фотоэлектрических электростанций пиковой мощностью 172 кВт и микроГЭС – 116 кВт.

Внедрение установок возобновляемой энергетики позволит сократить потребление жидкого топлива до 500 т/год и улучшить эко логические условия заповедных территорий (табл.2).

ВЫВОДЫ

1. Экономический суммарный потенциал ВИЭ заповедных территорий (ГПЗ и НП) в 700 раз превышает потребности этих объек тов даже с учетом перспективы развития.

2. Первоочередное внимание следует обратить на использо вание ВИЭ для организации надежного электроснабжения маломощ ных потребителей – кордонов, постов, водопойных пунктов, туристи ческих стоянок и т.д., где можно широко использовать ветроэнерге тические и ли фотоэлектрические установки, а также их комбинацию.

3. Использование гидравлической энергии малых рек и во дотоков будет иметь ограниченный характер, поскольку организовать требуемые перепады напоров без строительства плотин можно только в горных и предгорных зонах.

Название Госу дарственного природного запо ционального пар Байкало-Ленский Байкальский Баргузинский баскунчакский Брянский лес Буреинский Даурский Жигулевский Кавказский Катунский Керженский Лазовский Лапландский Магаданский Олекминский Оренбургский Печоро-Илычский Сихотэ-Алинский Сихондинский Таймырский Тебердинский Тигирекский Забайкальский Кенозерский Куршская коса Шушенский бор Сокращение выбросов различных вредных веществ в ГПЗ и НП за счет использования ВИЭ Тип энерго 4. На кордонах и приютах в ГПЗ и НП предлагается устано вить ВЭУ общей установленной мощностью 408 кВт, СЭУ – 172 кВт и микроГЭС – 116 кВт.

5. Внедрение энергетического оборудования на базе ВИЭ в ГПЗ иНП, участвующих в Программе, обеспечит годовую выработку электроэнергии в размере 1172 тыс. кВт.ч при одновременном сокра щении выбросов парниковых газов и пыли.

6. Для реализации намеченных мероприятий по внедрению ВИЭ на кордонах и приютах ГПЗ и НП, участвующих в Программе, необходимо приобрести оборудование ВИЭ, на сумму около 80 млн.

руб., причем эти затраты окупятся за срок не более 5 лет.

1. Концепция использования ветровой энергии в России. / Под ред. П.П.

Безруких П.П. - М., 2005.

2. Ресурсы и эффективность использования возобновляемых источников энергии в России. С.- Петербург: «Наука», 2002.

3. Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: стратегия, ресурсы, технологии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2005.

ПЕРСПЕКТИВЫ ПРИМЕНЕНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ

ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ В ПАСТБИЩНОМ

ЖИВОТНОВОДСТВЕ

Канд. техн. наук Р.С. Суюнчалиев, канд. техн. наук В.А. Гурьянов, канд. техн. наук. М.С. Тургенбаев (ГНУ ВИЭСХ) В пастбищном животноводстве, в частности в овцеводстве, которое в РФ в последние годы начало возрождаться, имеются хо рошие предпосылки для применения в быту и производственных процессах возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в том числе ветровой, солнечной, тепла грунта и др.

К таким предпосылкам можно отнести отсутствие электри ческих сетей в местах содержания овец, продолжающееся повыше ние цен на жидкое топливо и появление на рынке технических средств, использующих ВИЭ. Например, ЦНИИ прибор наладил выпуск ветроэлектрических установок УВЭ -200 и УВЭ-500 мощно стью 200 и 500 Вт. ГНУ ВИЭСХ разработал мобильную фотоэлек трическую станцию мощностью 150-200Вт.

Задача науки выявить возможные направления эффективного использования ВИЭ, обосновать их экономическую целесообраз ность и разработать технические решения, способствующие этому использованию.

Можно выделить три направления возможного применения ВИЭ в пастбищном животноводстве.

1.Для быта, в том числе для освещения, питания радио- и те леприемников, аппаратов связи и др.

2. Для водоподьема из скважин и шахтных колодцев (ветро механические, ветроэлектрические, солнечные водподьемники). Не которые фирмы уже выпускают такие установки. Например, фирма «Суевиа» (Германия) разработала пастбищный водоподьемник с по гружным электронасосом мощностью 50 Вт, имеющим питание от двух аккумуляторных батарей, подзаряжаемых от двух фотоэлек трических батарей и поднимающим воду с 20 м.

3. Для производственных процессов.

Рассмотрим возможные технические решения средств элек тромеханизации для этого направления.

Стрижка овец. Грубошерстных и полугрубошерстных овец стригут два раза в год весной и осенью, тонкорунных и полутонко рунных – один раз в весенне-летний период Стрижка овец с помо щью современных стригальных аппаратов позволяет повысить про изводительность труда в сравнении с ручным в 3,5-4 раза, более ка чественно снимать шерсть. Применяемые стригальные аппараты имеют питание, как правило, от сети 220В. Поэтому для их исполь зования в случае отсутствия электрических сетей требуется инвер тор, преобразующий постоянный ток в переменный напряжением 220 В. Это усложняет возможность питания стригальных агрегатов от аккумуляторных батарей. Более рационально использовать стри гальный аппарат с приводом от электродвигателя постоянного тока разработанный в ВИЭСХ. В состав его входят: подвесной электро двигатель, гибкий вал пониженного сечения и стригальная машинка.

Электродвигатель постоянного тока мощностью 140 Вт. имеет необ ходимую частоту вращения вала и момент на валу при напряжении 22-24 В.

Агрегат подключен к аккумуляторным батареям по схеме, в которую входят: источник электрической энергии, автоматическое зарядное устройство, две аккумуляторные батареи и ключевой ста билизатор напряжения.

Источник электрической энергии предназначен для подзаряд ки аккумуляторных батарей. Для этого может использоваться сеть однофазного переменного тока 220 В, ветроэлектрическая установка или фотоэлектрическая станция. Автоматическое зарядное устрой ство поддерживает ток зарядки аккумуляторов и отключает их по достижении напряжения каждой батареи 14,5-15 В. Аккумулятор ные батареи соединяются последовательно. Чтобы с ними было удобно работать целесообразно использовать небольшие батареи массой 10-15 кг и емкостью по 40-50 А.ч. каждая.

Ключевой стабилизатор напряжения предназначен для под держания напряжения, питающего электродвигатель, в пределах 24 В. и отключения аккумуляторных батарей при снижении их на пряжения ниже 22 В.

Двух аккумуляторных батарей, работающих без подзарядки, при условии их разрядки на 30 % хватит на 3,6 часа непрерывной работы, что позволит остричь до 30-35 голов.

Особенно эффективно использовать агрегат на подстрижке (удаление загрязненных клочков шерсти у овец) перед окотом и вы ходом на пастбища после стойлового периода. В этом случае удоб но аккумуляторные батареи устанавливать на небольшой тележке и обрабатывать овец непосредственно в загоне Агрегат может работать от сети переменного тока. Для этого он комплектуется выпрямителем–преобразователем напряжения с 220 до 24 В.

Как дополнение к агрегату разработано устройство для за точки режущих пар стригальных машинок, которое имеет привод от электродвигателя агрегата.

Поение овец в стойловый период. Поение овец зимой в стойловый период водой, подогретой до +8-10 градусов, позволяет снизить простудные заболевания, повысить привесы овец и повы сить усвояемость кормов На многих овцефермах нет напорного водопровода, нет электроснабжения, что затрудняет внедрение автопоения животных.

В ВИЭСХ разработана незамерзающая система поения овец на не больших фермах, в которой применяется циркуляционный насос малой мощности, обеспечивающий подачу воды в поилки с необхо димой интенсивностью и получающий привод от аккумуляторных батарей.

Для этих целей хорошо подходит насос с электродвигателем постоянного тока серии «Изосун» (Дания), имеющий мощность 80 Вт и максимальный напор 4,5 м. Чтобы вода не замерзала она циркулирует по системе, проходя через резервную емкость, заглуб ленную в грунт, и получая от него тепло.

Так как мощность привода насоса незначительна он может работать без подзарядки аккумуляторных батарей, обслуживая одну 4-х местную поилку на 200 голов, до 1-1,2 суток. Но более эффек тивно применять режимное поение, подавая воду в поилки несколь ко раз в день на непродолжительное время с дальнейшим сливом ее в заглубленный накопитель системы и отключением насоса, в том числе в ночное время.

В условиях жаркого климата в этой системе поения можно охлаждать воду путем ее циркуляции по заглубленному водопро воду и накопителю.

Охлаждение воды должно уменьшить риск развития инфек ционных заболеваний, благотворно сказаться на физиологическом состоянии животных.

Обогрев ягнят. Окот в овцеводстве РФ проходит как пра вило в зимне–весенний период. Новорожденные ягнята часто под вергаются воздействию сырого холодного воздуха и сквозняков. Это способствует их ослаблению и болезням. В соответствии с зоотех ническими требованиями температура воздуха в зоне обитания яг нят должна быть +8-12 0С, влажность не более 75 %, скорость дви жения воздуха не более 0,2 м/с. Практикуют различные меры защи ты молодняка от холода: устраивают различные тепляки, применя ют инфракрасные лампы мощностью 250-500 Вт, разрабатываются различные электрообогревающие установки в том числе коврики, блоки с вмонтированными электропроводами и др.

Анализ всех этих методов обогрева показывает, что в усло виях отсутствия электрических сетей можно значительно улучшить условия содержания ягнят, затрачивая небольшое количество энер гии. Главное это уменьшить теплоотдачу кожного покрова ягнят в окружающую среду и снизить потери тепла, которое они выделяют.

Ягненок в возрасте 3…30 дней выделяет при температуре окружающего воздуха 10 0С. 35-100 Вт тепловой энергии. Исполь зовать эту энергию и защитить ягнят от сквозняков можно с помо щью укрытий, имеющих теплозащитные стенки и теплоаккумули рующий лежак Создать в этих укрытиях комфортные условия можно путем внутреннего освещения, которое привлекает ягнят в укрытие, где они, находясь длительное время, обогревают друг друга.

Для освещения укрытия площадью 0,5-1,0 м 2, в котором может разместиться до 10-20 голов, можно использовать светильни ки мощностью 15-20 Вт с питанием их от аккумуляторных батарей, подзаряжаемых от ВИЭ. В укрытии можно смонтировать ультра фиолетовые облучатели мощностью 15-30 Вт, которые включаются на непродолжительное время попеременно с лампами освещения.

Выпойка ягнят при искусственном выращивании. Часть ягнят гибнет в первые дни жизни из-за проблем с кормлением, вы званным тем, что у матки много ягнят и на всех не хватает молока, матка погибла или не принимает ягненка и т.д.

Доля таких ягнят может составлять 10-20%. Разработана технология выращивания ягнят с 1-2 до 42-45-ти дневного возраста.

Предусматривается размещение ягнят в клетках по 8-10 голов, при готовление жидкого заменителя молока из воды и порошка и подача его в теплом виде дозировано до 8 раз сутки в сосковые поилки.

ВИЭ могут быть использованы для приготовления смеси и нагрева ее перед кормлением.

В ВИЭСХ разработан смеситель порошка и воды, имеющий емкость 20 л и. мощность привода 250 Вт. В нем можно приготав ливать заменитель молока два раза в день, обслуживая 20 ягнят.

Привод смесителя работает 2 раза по 4 -5 мин с разрядкой аккуму ляторов на 1,3-1,6 А.ч. в день.

Кормовая смесь находится в смесителе в охлажденном виде и подается в поилки за 1-1,5 часа до кормления ( без доступа ягнят к соскам) в количестве 1-2 л. В поилке она греется до +25-30 град. в течение времени между кормлениями. Это позволяет применять на греватели мощностью не более 15-20 Вт. В результате аккумулятор ные батареи разрядятся в течение дня в расчете на одну поилку на 5,2-6,6 А.ч.

Охрана животных. ВИЭСХ совместно с НИИ радиофизики разработал систему сигнализации о беспокойном поведении овец в ночное время в случае появления хищников или человека. Основой является ошейник, надеваемый на животное, в котором смонтирован датчик, реагирующий на резкие движения животных и посылающий радиосигнал на приемное устройство, расположенное рядом, кото рое в свою очередь посылает сигнал хозяину фермы. Это приемно передающее устройство может питаться от аккумуляторной батареи, подзаряжаемой от ВИЭ. Так как расстояние от животных до этого устройства небольшое, то в ошейнике можно использовать батарей ку малой емкости и габаритов.

Пастьба. В некоторых странах применяют электрические изгороди для пастьбы животных, в которых генератор импульсов питается от солнечных элементов.

Возможно применение ВИЭ для питания других электрифи цированных аппаратов малой мощности, в том числе для вычесы вания пуха в козоводстве, обрезки копыт, а также дежурного ос вещения и др.

ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СОЛНЕЧНОЙ

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ ДЛЯ ПЕРЕДВИЖНЫХ ПАСЕК

Канд. техн. наук С.М. Воронин, канд. техн. наук А.Э. Калинин Передвижные пасеки являются уникальными объектами электроснабжения. Так, на передвижных пасеках не могут использо ваться топливные электростанции из-за вредных выбросов выхлоп ных газов и производимого шума. Ветроэлектростанции являются стационарными сооружениями, требующими фундамента, и также не могут использоваться для электроснабжения передвижных пасек.

Кроме того, шум, производимый ветроэлектростанциями, оказывает вредное воздействие на пчел. Формально могут использоваться электрохимические аккумуляторы с зарядкой их в стационарных условиях и последующей доставкой. Однако регулярная замена ак кумуляторов для передвижной пасеки не всегда осуществима из-за отсутствия дорог с твердым покрытием к месту ее расположения.

Наиболее приемлемым вариантом электроснабжения пере движной пасеки является солнечная электростанция на фотоэлек трических преобразователях (ФЭП) с аккумуляторным резервом.

Однако и этот вариант имеет проблемы, заключающиеся в высокой стоимости солнечных электростанций. Стоимость солнечных элек тростанций можно уменьшить путем увеличения коэффициента ис пользования энергии солнечного излучения за счет периферийных устройств (концентраторов, систем слежения и т.п.).

На основании изложенного целью работы стало снижение стоимости электроэнергии, вырабатываемой солнечной электро станцией для передвижной пасеки.

Передвижные пасеки комплектуются из мобильных модулей, расположенных на автотракторных прицепах. Каждый модуль со держит 20 – 25 ульев и может быть оборудован помещением для де журного персонала. Для серийного освоения автономных солнечных электростанций для передвижных пасек необходимо иметь данные о нагрузке в виде усредненных или типичных графиков. Кроме того, наличие таких графиков является необходимым условием конкрети зации параметров автономной солнечной электростанции.

На передвижной пасеке могут иметь место потребители энер гии, представленные в таблице 1. Освещение применяется только в бы товой комнате дежурного персонала, наружное постоянное освещение пасеки не допускается технологией содержания пчел. Бытовые прибо ры (минителевизор, радиоприемник) применяются периодически. Ав тохолодильник используется постоянно с циклом работы 1/3 (1/3 рабо ты, 2/3 простоя).

Производственными потребителями являются медогонка и электронож. Рекомендуется применять медогонку с приводом ПЭМ-60.

Электрический привод ПЭМ-60 для медогонки предназначен для ис пользования, как на крупных, так и на малых, любительских, пасеках при производстве товарного меда в полевых и стационарных условиях.

Электропривод работает в импульсном режиме, подталкивая медогон ку. Время работы привода в течение часа составляет 13,3 минуты, за рабочий день 10 часов откачивается 10 ульев (1 улей/час).

Потребители электроэнергии модуля передвижной пасеки на 20 – 25 ульев Анализируя состав потребителей электроэнергии, видно, что все они могут потреблять электроэнергию постоянного тока. Следова тельно, для автономной солнечной электростанции передвижной пасе ки не нужен инвертор напряжения.

Бытовые потребители электроэнергии и освещение, в основ ном, работают в ночное время, то есть в период отсутствия энергии солнечного излучения. Медогонка и электронож, напротив, исполь зуются в дневное время. Причем при пуске медогонки возникает пусковой ток, что необходимо учитывать при обосновании схемы электроснабжения. Учитывая, что электродвигатель работает в им пульсном режиме, то всплески тока будут происходить достаточно часто.

Еще одной особенностью работы потребителей энергии пе редвижной пасеки является то, что медогонка и электронож (основ ные производственные потребители) работают с июня по сентябрь.

В октябре пасека переводится на зимнее содержание, и последняя отгонка меда производится в стационарных условиях от централизо ванной системы электроснабжения. Очевидно, наиболее напряжен ным периодом будет сентябрь, так как интенсивность солнечного излучения и продолжительность солнечного сияния в этот период меньше, чем летом. Кроме того, в этот же время увеличивается пе риод использования освещения. График работы потребителей элек троэнергии в этом месяце приведен на рисунке 1.

Мощность, Вт Рис. 1. График работы потребителей электроэнергии (сентябрь) На основании анализа нагрузок потребителей электрической энергии, характеристик солнечного излучения, периферийных уст ройств и преобразователей энергии Солнца в электроэнергию, наибо лее конкурентоспособной солнечной электростанции будет система, с концентраторами солнечного излучения и двумя аккумуляторами. В данной электростанции аккумуляторы работают в квазибуферном ре жиме, который предусматривает их поочередную зарядку от батареи фотоэлектрических преобразователей и разрядку на дневных потреби телей электроэнергии при отключении их от ФЭП. Такой вариант авто номной солнечной электростанции позволяет исключить прямую связь ФЭП с потребителями электроэнергии.

Расчет параметров солнечной электростанции производится исходя из следующих положений.

Емкость заряженной аккумуляторной батареи должна обес печить работу дневных производственных потребителей в течение периода, требуемого для зарядки второй аккумуляторной батареи с учетом работы ночных потребителей электроэнергии. Причем во время зарядки второй аккумуляторной батареи должна обеспечи ваться работа дневных бытовых потребителей от источника энергии для зарядки (батареи ФЭП). Учитывая принятый график работы пе редвижной пасеки, это условие можно записать следующим обра зом:

где: СА – емкость батареи аккумуляторов, А.ч;

UАР, UАЗ – напряже ние разряда и заряда аккумулятора соответственно, В;

NДПj, NНБ j – мощность j-того дневного и ночного производственного потребителя соответственно, Вт;

tДПj, tНБj – время работы j-того соответственно дневного и ночного производственного потребителя в течение суток, час;

NСЭi – мощность солнечной электростанции в i-тый период суток, Вт;

ti – продолжительность i-того периода суток, час;

А – к.п.д. ак кумулятора;

kЗАП – коэффициент запаса мощности;

n – количество дней, предшествующих производственному циклу.

Если задать время работы дневных производственных и ноч ных бытовых потребителей электроэнергии, то решение системы уравнений (1) не представляет трудностей. Искомое время работы можно определить исходя из технологии получения меда.

Так как производительность электропривода медогонки ог раничена, то параметры автономной солнечной электростанции удобно вести в расчете на 10 пчелиных ульев (откачка в течение од ного дня, продолжительность цикла 10 часов). Рабочему циклу бу дет предшествовать разрядка аккумулятора на ночные бытовые по требители в течение одной ночи перед откачкой меда. На основании этого можно из первого уравнения системы (1) определить необхо димую емкость аккумулятора.

В расчете на один цикл минимальная емкость аккумулятора составляет 25 А.ч. При средней продолжительности откачки меда два дня достаточная емкость аккумулятора 50 А.ч.

Мощность батареи фотоэлектрических преобразователей, необходимая для зарядки аккумулятора до требуемой емкости, рас считывается по второму уравнению системы (1). С учетом того, что время работы ФЭП, предшествующее циклу откачки в сентябре, со ставляет не менее 28 дней, суммарное время работы фотоэлектриче ских преобразователей равно 28 * 15 = 420 часов. При к.п.д. аккуму лятора 0,75 достаточная мощность ФЭП составит 20 Вт. Требуемая площадь ФЭП определяется исходя из следующих положений.

Электроэнергия, вырабатываемая фотоэлектрическими пре образователями, равна:

где NСИi – интенсивность солнечного излучения в i-тый период, Вт/м2;

FФЭП – площадь фотоэлектрических преобразователей, м2.

Учитывая известную зависимость мощности и энергии, по лучаем:

На рисунке 2 приведен график интенсивности солнечного излучения на фиксированную площадку, гарантированной с вероят ностью 0,9. При этом принято, что параболоцилиндрический кон центратор имеет коэффициент концентрации 8,5 и будет работать только при интенсивности солнечного излучения не более 120 Вт/м2, так как при более высоких значениях интенсивности к.п.д. ФЭП бу дет снижаться. На рисунке 3 приведен график зависимости мощно сти фотоэлектрических преобразователей от площади батареи.

Интенсивность солнечного Мощность, Вт Рис. 3. Зависимость мощности ФЭП от площади солнечных батарей 1 – требуемая среднесуточная мощность ФЭП;

2 – мощность ФЭП с концентратором солнечной энергии;

3 – мощность ФЭП В соответствии с приведенной интенсивностью солнечного излучения, получаем, что площадь батарей фотоэлектрических пре образователей, вычисленная по условиям достаточности, должна быть не менее 0,4 м2 без концентраторов солнечного излучения, и 0,3 м2 с применением концентраторов в утренние и вечерние часы.

Таким образом, применение концентраторов солнечного из лучения позволит уменьшить площадь батареи фотоэлектрических преобразователей более чем на 30%. Кроме того, повышается на дежность электроснабжения, так как обеспечивается зарядка акку мулятора и в пасмурную погоду.

ЭНЕРГОГЕНЕРИРУЮЩИЙ КОМПЛЕКС НА БАЗЕ

КОМБИНИРОВАННОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВИЭ В МАРГТУ

Канд. физ.-мат. наук Е.В. Левин (ОАО «Аквасервис», Москва), д-р техн. наук Ю.Н. Сидыганов, Д.Н. Шамшуров, студ. И.В. Эштуков (Марийский ГТУ, г. Йошкар-Ола), канд. техн. наук И.И. Тюхов (ГНУ ВИЭСХ) Целый ряд процессов, происходящих в современном мире, подталкивает человечество к более активному использованию аль тернативных и децентрализованных источников энергии. Потребно сти в возобновляемых источниках энергии (ВИЭ) с течением време ни будут только увеличиваться, поэтому разработка оптимальных экологически чистых источников энергии и систем на их основе яв ляется актуальной задачей. Не менее важной задачей является под готовка и обучение специалистов в этой области.

В Марийском ГТУ при поддержке Роснауки выполняются работы по развитию центра коллективного пользования (ЦКП) «Экология, биотехнологии и процессы получения экологически чис тых энергоносителей (ЭБЭЭ)». Для ЦКП создается лабораторный энергогенерирующий комплекс, предназначенный для проведения исследований по отработке оптимальных способов совместного ис пользования нескольких альтернативных возобновляемых источни ков энергии. К альтернативным источникам энергии, используемым в комплексе, относятся энергия солнца, энергия ветра, биотопливо, водород и различные малопотенциальные тепловые источники энер гии. Исследования предназначены для решения следующих основ ных задач:

- уменьшением экологических проблем, связанных с накоп лением парниковых газов в атмосфере Земли при использовании традиционных ископаемых энергоресурсов;

- снижением экологических и технико-экономических про блем, связанных с добычей, переработкой и транспортировкой ис копаемых энергоносителей;

- обеспечением частичной естественной возобновляемости энергопотенциала;

- снижением проблем хранения и переработки органических отходов производственной и жизненной деятельности.

Одной из главных областей применения ЦКП является соз дание научно-технического задела, необходимого для разработки проектов по автономному энергообеспечению малых и средних хо зяйствующих и жилых субъектов.

Целью выполнения работы является разработка оборудова ния, необходимого для создания исследовательской лаборатории для проведения полного цикла работ по отработке оптимальных спосо бов построения малых и средних энергопроизводящих предприятий на основе совместного использования ВИЭ. Работы выполняются для создания нормативной базы построения малых и средних энер гопроизводящих предприятий (энергонезависимых хозяйствующих субъектов) и замещения ископаемой части энергоносителей (нефть, уголь, природный газ) на ВИЭ.

Лабораторный энергогенерирующий комплекс кроме реше ния исследовательских задач предназначен для подготовки и обуче ния специалистов в области проектирования и эксплуатации энерго генерирующих предприятий.

Лабораторный энергогенерирующий комплекс в соответст вии с требованиями, установленными техническим заданием:

• включает энергопроизводящие и энергоаккумулирующие модули, работающие на различных альтернативных источниках энергии;

• базовыми источниками энергии являются биотопливо, по лучаемое при переработке органической части коммунальных и производственных отходов, энергия ветра, энергия солнца, водород;

• комплекс включает несколько независимых энергоблоков.

Энергопроизводящими установками являются ветряной электроге нератор, солнечные батареи, электрохимический генератор на осно ве топливных элементов, работающих на водороде, электрогенера тор и теплогенератор, работающие на биотопливе;

• в состав комплекса также входят тепло- и электроаккуму ляторы, электролизерный генератор водорода, аккумулятор водоро да, специальное коммутирующее, распределительное и измеритель ное электрооборудование;

• приборное оснащение комплекса позволяет исследовать кумулятивный экономический и технический эффект, достигаемый от совместного использования нескольких различных энергопроиз водящих установок;

• суммарная установленная тепловая и электрическая мощ ность комплекса составляет не менее 15,3 кВт. При этом суммарная установленная электрическая мощность составляет не менее 3, кВт и суммарная установленная тепловая мощность составляет не менее 11,85 кВт.

• конструкция комплекса предусматривает возможность его подключение к реальным нагрузочным объектам.

Лабораторный энергогенерирующий комплекс эксплуатиру ется в условиях, приближенных к реальному энергопотребляющему объекту. С этой целью он входит в состав научно-исследовательской лаборатории МарГТУ, формируемой на территории Ботанического сада за пределами городской черты и имеющей индивидуальное энергоснабжение.

Принципиальная схема выбранной конструкции лаборатор ного энергогенерирующего комплекса приведена на рис.1.

Основными элементами энергогенерирующего комплекса являются шесть энергоблоков, использующих пять ВИЭ: солнечную энергию, энергию ветра, малопотенциальное тепло (тепло окру жающего воздуха, грунтовое тепло и накопленное тепло), энергию биогазового топлива в виде метансодержащего биотоплива и энер гию биотоплива в виде биоводорода.

Четыре из шести энергоблоков служат для производства электрической энергии. Сюда относятся солнечные модули, ветро энергетическая установка, электрохимический генератор на основе топливных элементов и газовый электрогенератор. Для питания электрохимического генератора используется водород и атмосфер ный воздух, а для питания газового электрогенератора – биогаз или природный газ. Природный газ не является возобновляемым источ ником энергии и используется в энергопроизводящем комплексе только в случае необходимости. Электрохимический генератор ком плекса может использовать очищенный водород любого происхож дения, полученный в результате электролиза воды за счет использо вания собственных энергоресурсов генерирующего комплекса или биоводород, производимый в фотобиореакторе.

Разработана биогазовая установка (БГУ) предназначена для переработки и утилизации сельскохозяйственных отходов органиче ского происхождения с получением биогаза и жидких высококаче ственных органических удобрений в условиях анаэробной фермен тации. Так же установка может быть использована для переработки стоков бытовой канализации индивидуальных хозяйств.

Принцип работы БГУ заключается в переработке органиче ских отходов в условиях отсутствия кислорода (анаэробных услови ях). Анаэробное сбраживания (ферментация) осуществляется в гер метичной емкости цилиндрической формы (реакторе, метантенке).

Два тепловых энергоблока основаны на использовании теп лового насоса и газового теплового котла, производящих тепловую энергию, которую подают прямо потребителю или накапливают в жидкостном теплоаккумуляторе. Источником дополнительной теп ловой энергии, утилизируемой в жидкостном теплоаккумуляторе, является газовый электрогенератор. На газовом электрогенераторе снимают тепло в виде нагретых выхлопных газов.

Блок солнечной электроэнергетики содержит десять солнеч ных модулей, каждая из которых имеет установленную мощность 100 Вт.

Блок ветроэнергетики включает две независимых ветроуста новки с установленной электрической мощностью 1000 Вт (по Вт каждая) от двух российских производителей. Номинальное вы ходное напряжение постоянного тока составляет 24 В.

Блок электрохимического генератора включает: генератор чистого водорода;

электролизер;

электрохимический источник тока.

Энергию возобновляемых источников этот блок получает от солнечного и ветроэнергетического блоков. Для аккумулирования во дорода применяется металлогидридный аккумулятор водорода. Ос новные технические характеристики блока: выходная мощность элек трохимического генератора – 100Вт;

суммарная производительность по водороду - 20 л/час;

потребление водорода –120л/час (накопленный водород может использоваться для снижения пиковых нагрузок);

ре сурс непрерывной работы при полностью заполненном аккумуляторе водорода и подключенном генераторе водорода - 4 часа;

выходные на пряжения – 6, 12, 24 и 48 В;

суммарная потребляемая мощность – Вт;

требуемое напряжение питания: АС –220В, DC – 12В. Основное назначение генератора – резервный источник энергии и зарядное уст ройство для аккумуляторов. Для этого он снабжен системой задания выходного постоянного тока со стабилизированным напряжением 6, 12, 24 и 48В. На дисплее генератора производится индикация текущего напряжения, тока, температуры и давления.

Потребитель Рис. 1. Принципиальная схема энергогенерирующего комплекса Основным источником тепловой энергии энергогенерирую щего комплекса является газовый тепловой котел, номинальной мощностью 7 кВт, питаемый производимым в анаэробных биореак торах биогазовым топливом. Биогаз является сложной многокомпо нентной смесью, содержащей кроме метана - двуокись углерода (до 50%), сероводород (до 1%), метан (до 1%) и ряд других газовых компонентов. При производстве тепловой энергии из биогазового топлива (при сжигании биогаза) основными негативными факторами являются сравнительно невысокая калорийность (содержание мета на ниже 95%) и присутствие высокоактивных примесей в виде ам миака и сероводорода. Присутствие аммиака и сероводорода при водит к образованию их оксидов, выбросы которых подлежат кон тролю. Используемый в газовом тепловом котле биогаз подвергается предварительному обогащению по метану и очистке от кислых газов на специальных устройствах. В качестве подобных устройств ис пользуются адсорбционные колонны на основе цеолита и силикаге ля и контакторные газоразделительные устройства.

В составе энергогенерирующего комплекса котел эксплуати руется при его питании биогазовым топливом, для чего биогазовое топливо должно быть осушено, очищено от токсичных примесей (сероводород) и обогащено до требуемого содержания метана. В ка честве альтернативного варианта (временное отсутствие биогазового топлива) котел может быть подключен к магистрали природного газа с соблюдением всех существующих нормативных требований.

В рамках данной работы разработан и изготовлен тепловой насос, отличающийся возможностью автоматического реверсирова ния тепловых потоков во вторичных контурах с применением элек тромагнитных клапанов и многоточечным контролем температуры для расширения возможностей комплекса.

ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЙ БЕЗОТХОДНЫЙ

ГЕЛИОБИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС

(Туркменский политехнический институт, г. Ашхабат) В Туркменистане имеются довольно широкие возможности применения возобновляемых источников энергии для автономных потребителей, особенно в сельской местности. В сфере сельскохо зяйственного производства применение нетрадиционных источни ков энергии и энергосберегающих установок (теплонаносные уста новки, биогазовые и др.) позволят решить проблему развития жи вотноводства, птицеводства и сельского хозяйства. В удаленных от источников энергоснабжения районах использование возобновляе мых источников энергии является практически единственной аль тернативой и позволяет значительно улучшить социально-бытовые условия населения. Туркменистан активно поддерживает и участву ет в программах мирового сообщества по сокращению антропоген ного воздействия на окружающую среду, снижению вредных выбро сов в атмосферу, являющихся одной из главных причин глобального потепления климата.

Разработанный авторами автономный безотходный гелио биотехнологический комплекс (БГК) состоящий из комбинирован ной гелиобиотеплицы, теплонасосной и биогазовой установок, элек трогенератора и жилого помещения, предназначен для одновремен ного производства животноводческой или птицеводческой и сель скохозяйственной продукции. Весь процесс производства происхо дит по замкнутому циклу в которой все биологические и технологи ческие отходы непрерывно перерабатываются и вновь используются [3,4, 8].

На рис. 1 наглядно показан процесс производства сельскохо зяйственной продукции и утилизации их отходов.

Данная компоновка комплекса способствует существенному снижению расходу органического топлива, уменьшению вредных выбросов в атмосферу, улучшению социально-бытовых условий об служивающего персонала и успешному решению продовольствен ной программы.

Рис. 1. Безотходный гелиобиотехнологический комплекс с автономным энергоснабжением: 1.Гелиобиотеплица (ГБТ);

2. Теплонасосная установ ка (ТНУ);

3. Газомоторный привод (ГМП);

4.Биогазовая установка (БГУ);

5. Электрогенератор (ЭГ);

6. Жилищное помещение (ЖП) Основным элементом данного комплекса является гелиобио теплица в которой одновременно производиться растительная и птицеводческая продукция. Для стимулирования жизнедеятельности растений и птиц и повышению их продуктивности необходимо в гелиотеплице создать благоприятный микроклимат, который должен отвечать всем зоогигиеническим требованиям в течении всего года.

Птицы особенно чувствительны к изменениям микроклимата в по мещении, что сказывается на яйценоскости, количестве яичной мас сы на одну курицу в день и расхода комбикорма на 1 кг яичной мас сы. На рис. 2 показано влияние температуры воздуха в птичнике на продуктивность кур и потребление ими кормов [5]. Согласно НТП СХ4-69 расчетные параметры воздуха должны соответствовать сле дующим условиям: температура (12-16 )OС, относительная влаж ность (60-70)% и скорость движения воздуха(0,3-0,6) м/с. Допусти мые концентрации углекислоты в принципе не должны превышать (1,8-2,0) л/м3, аммиак 0,01 мг/л и сероводорода 0,005 мг/л [1, 3, 4, 8, 10].

Рис. 2. Влияние температуры воздуха в БГК на продуктивность кур - яйценоскость (%);

- количество яичной массы на одну кури цу в день, г;

- расход комбикорма на 1 кг яичной массы, кг Основным показателем климата в культивационном отсеке, где находятся растения, являются температура и влажность воздуха.

Температурный режим определяется системой отопления и действия солнечной радиации. Влажность воздуха обуславливается интенсив ностью испарения с поверхности почвы и испарение воды растения ми. Влажность зависит от температуры воздуха и с увеличением температуры она повышается. Важным параметром для стимулиро вания жизнедеятельности растений является газовый состав. По скольку в процессе фотосинтеза растения поглощают углекислый газ и солнечный свет, а выделяют кислород необходимо чтобы отсек имел остекленную ограждающую поверхность и углекислый газ подавался с отсека, где находятся птицы, а кислород поступал от растений птицам. Кроме того куры в процессе жизнедеятельности выделяют большое количество тепла, которое в зимнее время до полнительно поступает на отопление теплицы. В табл.1 показано количество тепла, углекислоты и водяных паров, выделяемых пти цей согласно НТП-СХ4-69 [3-5,7,10,11].

Количество тепла, углекислоты и водяных паров выделяемых Виды и возрас При содержании:

в клетках роды напольном роды род Таким образом, одновременное содержание птиц и растений в гелиотеплице позволяет в той или иной мере регулировать газовый состав воздуха, его температуру и влажность. Проведенные расчеты показывают, что для создания оптимального температурного режи ма в комбинированной гелиотеплице в течении всего года необхо дим дополнительный обогрев, особенно в холодные зимние периоды и охлаждение в летнее время.

Для зимних условий тепловой баланс комбинированной ге лиотеплицы описывается следующим уравнением:

где Qпол – тепло необходимое для отопления;

Qт.п – тепловые потери через ограждение;

Qс.р – тепловой поток от солнечной радиации;

Qпт – тепло выделяемое птицами.

Для летнего периода тепловой баланс имеет следующий вид:

где Qт.пр – теплоприток от окружающей среды.

На рис.3 показана номограмма потребления тепла в гелио биотеплице при одновременном содержании птиц и растений для зимнего периода и количества выделяемого тепла в летнее время.

кДж/час Рис. 3. Количество тепла в безотходном гелитехнологическом ком Как видно из номограммы в зимний период для пригорода Ашхабада требуется незначительное дополнительное отопление, однако в летний период требуется существенное охлаждение гелио биотеплицы. Поэтому в летние месяцы необходимо предусмотреть затенение для снижения тепловой нагрузки на систему охлаждения.

Применение затенения позволяет почти в 2 раза снизить тепловую мощность, особенно поступающую от солнечной радиации, в жар кие летние периоды. Расчет проводился для комбинированной ге лиотеплицы, где одновременно выращивались лимоны в одном от секе на площади 80 м2, а в другой содержались куры в количестве 580 шт. Это сооружение одно скатного типа с продольной осью вос ток-запад, прозрачная поверхность которого ориентирована на юг (рис.1). Основная часть покрытия представляет собой прозрачную остекленную поверхность, расположенную под углом 45О к горизон ту, а вспомогательная непрозрачная расположенная под углом 20О.

Птицы находящиеся в гелиотеплице представляют собой биогенера тор тепла и за счет этого тепла можно частично покрыть тепловые потери в зимнее время. Расчеты показывают, что при температуре окружающей среды (-10ОС) за счет солнечной энергии и тепла птиц можно поддерживать температуру воздуха в теплице не ниже (+10 ОС). Согласно [1,3] температура внутри теплицы за счет тепло выделения птиц может быть определена по формуле:

где m – масса всех птиц;

Fi – площадь ограждающих конструкций;

Кi – коэффициент теплопередачи ограждающих конструкций;

Тв, Тн – температуры внутреннего и наружного воздуха соответ ственно.

Кроме того следует иметь в виду, что продукты жизнедея тельности птиц содержат вредные газы, такие как аммиак (NH3) и сероводород (Н2S), которые также могут быть утилизированы при производстве удобрений необходимые растениям в виде аммиачной селитры и др. Другая часть продуктов жизнедеятельности птиц и растений в виде отходов подается в биогазовую установку для про изводства газа метана (СН4), который в дальнейшем используется в качестве горючего газа. В биогазовой установке происходит мета новое сбраживание биологических отходов в анаэробных условиях, при этом качество удобрений значительно улучшается, устраняется неприятный запах и предотвращается заражение людей и птиц пато генными микроорганизмами, которые погибают в процессе метано вого брожения. В качестве биогазовой установки была принята ус тановка с биореактором секционного типа, разработанная в НПО «Солнце» АН ТССР [1], которая объединяет в себе биореактор объ емом 20 м3 регулярно заполняемый отходами жизнедеятельности птиц и растений. С помощью микроорганизмов происходит непре рывный процесс анаэробного метанового сбраживания с выходом горючего газа метана. Вырабатываемый газ подается в газгольдер объемом 2 м3, который служит накопителем газа. Система автомати ки постоянно поддерживает необходимую температуру для опти мального процесса брожения. Обычно процесс метанового броже ния отходов в мезофильном режиме производиться при температуре 35 ОС, термофильном при 55 ОС.

Некоторые технологические показатели процесса переработ ки биологических отходов в мезофильном режиме приведены в табл.2.

Результаты исследования технологических показателей процесса ме танового брожения биологических отходов на опытно- промышленной биогазовой установке с использованием солнечной энергии [6] Степень конверсии абсолютно сухого органического 46, вещества в биогаз, % Интенсивность метаногенерации 10 м /кг сут. 4, Производительность биореактора м /сут 11, Интенсивность работы биореактора, м / м сут 0, Для поддержания оптимального температурного режима в течении года как в гелиобиотеплице, так и в биогазовой установке были использована теплонасосная установка, разработанная автора ми в НПО «Солнце» АН ТССР [2].

Опыт мировой практики показывает, что наиболее перспек тивной областью применение тепловых насосов является сельское хозяйство. Это объясняется тем, что многие объекты рассредоточе ны по территории, в связи с чем отсутствует возможность их под ключения к сетям централизованного теплоснабжения и с другой стороны имеются различные местные вторичные энергоресурсы.

Защищенный грунт требует огромного количества тепловой энер гии. Затраты на технический обогрев составляет 40-65 % себестои мости продукции, поэтому при проектировании теплично парниковых хозяйств первостепенное внимание следует уделять вы бору наиболее рациональных источников технического обогрева, обосновывая его сравнительным технико-экономическим расчетами.

Наибольшее распространение на сегодняшний день получили ото пительные устройства четырех типов – печное отопление, отопление от районной котельной, квартирное отопление и электрический обогрев с помощью калориферов. Был проведен анализ различных систем отопления по расходу условного топлива. Сравнение было проведено с теплонасосной системой при различных коэффициентах преобразования, результаты которых представлены на рис. 3. Расче ты позволили выявить зону экономической эффективности тепло вых насосов по расходу условного топлива по сравнению с традици онными системами отопления. Применение теплонасосной системы теплоснабжения является эффективной с точки зрения тепловой экономичности только в том случае, если выполняется следующее неравенство:

где В - удельный расход топлива на получение единицы тепловой энергии различных систем отопления (кг/кВт ч).

Из рис. 4 видно, что самым неэкономичным способом отопле ния как и следовало ожидать, является печное отопление, которое, однако, получило самое широкое распространение в сельской мест ности. Так, теплонасосное отопление эффективно по тепловой эко номичности, по сравнению с печным, уже при значении коэффици ента преобразование равного Ктр=0,75 и более. Самым выгодным, с точки зрения расхода топлива, является отопление от районной ко тельной. Однако при коэффициенте преобразования равной Ктр= 2, и выше, отопления с помощью тепловых насосов становится эконо мически более целесообразным перед всеми рассмотренными тра диционными системами отопления. Применение тепловых насосов позволяет снизить суммарные расходы на отопление за счет исполь зования тепла окружающей среды на 60-70%.

Другой важной особенностью тепловых насосов является спо собность работать в режиме отопления и охлаждения, что способст вует обеспечению необходимого температурного режима в гелио биотеплице и биогазовой установке и в жилом помещении в летнее и зимнее время.

Приводом теплонасосной установки в нашем случае служит газомоторный двигатель. Применение газомоторного привода по сравнению с электродвигателем значительно увеличивает эффек тивность теплового насоса. Так при дополнительном использовании отходящего тепла коэффициент использования тепла составляет Ктр=5,8–7,0 (опытные данные), в то время как с электроприводом этот коэффициент составляет Ктр=2,2–4,5, т.е. в 2–3 раза ниже. Важ ным фактором при использовании ТНУ является правильный выбор источника низкопотенциального тепла в качестве которого может быть использована температура окружающего воздуха, тепло грун тового массива, различных водоемов, сбросное тепло промышлен ных и сельскохозяйственных объектов. В нашем случае использует ся грунт, куда на глубину 1,0-1,5 м укладывается теплообменник по которой циркулирует вода отбирая тепло запасенное грунтовым массивом и передавая ее испарителю ТНУ, где происходит преобра зование в тепло более высокого температурного уровня, необходи мое для отопления гелиотеплицы и других объектов в зимнее время.

Чем выше температура низкопотенциального источника, тем выше эффективность ТНУ. Экспериментальные исследования проведен ные авторами показали, что коэффициент использования тепла теп лового насоса с электроприводом составил Ктр=3,3–3,5. Это означа ет, что на единицу затраченной тепловой энергии на привод ТНУ можно получить в 3,5 раза больше полезной тепловой энергии, при чем на более высоком температурном уровне за счет утилизации как энергии низкопотенциального источника (окружающий воздух, грунт, водоем, производственные тепловые отходы и др.), так и энергии привода компрессора ТНУ [2].

На рис. 5, показано значение действительного коэффициента преобразования теплового насоса полученного авторами в зависи мости от температуры источника низкопотенциального тепла и тем пературы потребителя тепловой энергии. Из графика видно, чем выше температура низкопотенциального источника и чем ниже тем пература потребителя тепла, тем выше коэффициент использования тепла и значит можно получить больше полезной тепловой энергии для отопления теплицы и других объектов по сравнению с затрачен ным на привод компрессора.

В дальнейшем была проведена доработка ТНУ связанная с ис пользованием газомоторного привода, поскольку в качестве топлива использовался биогаз, получаемый в биогазовой установке. Продук ты сгорания биогаза в газомоторном приводе в виде газа СО2 пода вались в гелиотеплицу, где находились растения, а тепло отведенное системой охлаждения двигателя использовалось для дополнительно го отопления теплицы в зимнее время.

Расход условного топлива, Рис. 4. График расхода условного топлива различных систем отопления Рис. 5. Действительный коэффициент преобразования теплонасосной установки (Ктр) и количество полезного тепла (Кэ) Существенный эффект достигается при использовании ТНУ в летнее время. Из номограммы видно, что в летнее время гелиобио теплица в которой находиться птицы и растения значительно под вержены тепловой радиации как от солнца так и от самих птиц. В летнее время происходит перегрев гелиотеплицы и температура внутри может значительно превышать температуру окружающей среды в летнее время, что будет отрицательно сказываться на со стоянии птиц и растений. Для снижение тепловой нагрузки на ге лиотеплицу в летнее время необходимо произвести затенения раз личными способами (шторы, посадка виноградника и др.), тем са мым потребуется ТНУ с меньшей холодопроизводительностью и следовательно меньшим потреблением энергии. Из номограммы видно, что применение затенения позволяет почти в 2 раза снизить тепловой поток от солнечной радиации в летнее время. Применение ТНУ в зимние и летние периоды времени года снижает почти в раза его срок окупаемости. Сама теплонасосная установка может быть изготовлена на базе серийно выпускаемых холодильных агре гатов, что снижает и капитальные затраты и тем самым уменьшает стоимость всей ТНУ.

Поскольку для привода теплонасосной установки использо вался газомоторный двигатель внутреннего сгорания, то для полу чения электрической энергии на нем был установлен электрогенера тор мощностью 1,5 кВт, который вырабатывал переменный ток на пряжением 220 В и частотой 50 Гц. Полученная электроэнергия ис пользовалась для освещения, питания системы автоматики и венти ляционной системы гелиобиотеплицы. Другая часть электроэнергии поступает в жилое помещение обслуживающего персонала, обеспе чивая питанием электрооборудование (холодильник, освещение, те левизор, кондиционер и др.), тем самым значительно улучшая соци ально-бытовые условия обслуживающего персонала [2-4].

Подобная компоновка гелиобиотехнологического комплекса позволяет при содержание птиц и выращивании растений полностью утилизировать все виды биологических и технологических отходов обходиться без внешнего тепло-хладо и электроснабжения за счет использования солнечной энергии, теплонасосной и биогазовой ус тановок и электрогенератора. При этом достигается высокая продук тивность, существенная экономия топливно-энергетических ресур сов и обеспечивается хорошая экологическая обстановка. Поскольку данный комплекс представляет собой автономную, технологически замкнутую и экологически чистую систему, это позволяет создавать подобные объекты для выращивания животных, птиц и растений практически по всей территории Туркменистана. Внедрение безот ходных гелиобитехнологических комплексов, позволит в кратчай шие сроки решить проблемы агропромышленного комплекса и ус пешно реализовать программу развития экономики на период до 2020 года. При этом будут одновременно решаться социальные про блемы жителей отдаленных регионов, значительно сократиться рас ход топливно-энергетических ресурсов и уменьшиться загрязнение окружающей среды вредными выбросами.

1. Авлякулиев Дж., Мезилов А., Реджепов К. Эффективность и перспек тива использования биогенераторов тепла, Ашхабат, 1985, 60 с.

2. Байриев А.Ч. Научно-технические основы разработки теплонасосной системы теплохладоснбжения автономных потребителей с использова нием нетрадиционных источников низкопотенциального тепла. Авто реф. дисс. … доктора наук. Ашгабат, 1993.- 50 с.

3. Байриев А.Ч., Пенджиев А.М. Безотходный гелиобиотехнологический комплекс. Патент Туркменистана на изобретение № 404, 2007.

4. Байриев А.Ч., Пенджиев А.М. Безотходный гелиобиотехнологический комплекс. // Проблемы освоения пустынь. 2005. № 1, с. 45-49.

5. Захаров А.А. Применение тепла в сельском хозяйстве. М.: «Колос», 6. Келов К. Разработка научных основ технологии метанового сбражива ния отходов животноводства и создание биогазовых установок с ис пользованием солнечной энергии. Автореф. дисс. … доктора наук.

Ашхабат, 1990. - 50 с.

7. Ковалев А.А. Использования отходов животноводства для получения биогаза // Бюллетень Интерсолацентра Возобновляемая энергия 2001, 8. Пенджиев А.М. Агротехника выращивания дынного дерева (Carica papay L.) в условиях защищенного грунта в Туркменистане. Автореф.

дисс. … доктора наук. М., 2000. - 54 с.

9. Рыбакова Л.Е., Пенджиев А.М. Энергия барада сохбет, Ашгабат, 1993.

10. Степанов В.Э. Возобновляемые источники энергии на сельскохозяйст венных предприятиях. М.: Агропромиздат, 1989.

11. Справочник по климату СССР. Вып.30, Температура, воздуха и почвы.

Л.: Гидрометиоиздат, 1967.



Pages:     | 1 | 2 || 4 | 5 |   ...   | 14 |
 




Похожие материалы:

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ И ...»

«Российская академия сельскохозяйственных наук Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства (ГНУ ВИЭСХ) Московский государственный агроинженерный университет им. В.П. Горячкина (МГАУ) ФГНУ Российский научно-исследовательский институт информации и технико-экономических исследований по инженерно-техническому обеспечению АПК (ФГНУ РОСИНФОРМАГРОТЕХ) Открытое акционерное ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ АГРОХИМИИ им. Д. Н. ПРЯНИШНИКОВА ПОЧВЕННЫЙ ИНСТИТУТ им. В. В. ДОКУЧАЕВА УТВЕРЖДАЮ УТВЕРЖДАЮ Министр сельского хозяйства Президент Российской академии Российской Федерации сельскохозяйственных наук _А. В. Гордеев _Г. А. Романенко 24 сентября 2003 г. 17 сентября 2003 г. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ПРОВЕДЕНИЮ КОМПЛЕКСНОГО МОНИТОРИНГА ПЛОДОРОДИЯ ПОЧВ ...»

«МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно- производственной конференции Москва 2006 РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ НАУК Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт гидротехники и мелиорации имени А.Н.Костякова МЕЛИОРАЦИЯ: ЭТАПЫ И ПЕРСПЕКТИВЫ РАЗВИТИЯ Материалы международной научно-производственной конференции, посвященной 40-летию начала осуществления широкомасштабной программы мелиорации Москва 2006 УДК 631.6 М 54 ...»

«ПЧЕЛОВОДСТВО А.Г МЕГЕДЬ В.П. ПОЛИЩУК Допущено Государственным агропромышленным комитетом Украинской ССР в качестве учебника для средних специальных учебных заведений по специальностям Пчеловодство и Зоотехния Киев Выща школа 1990 ББК 46.91я723 М41 УДК 638.1(075.3) Рецензенты: преподаватель М. И. Совкунец (Борзнянский совхоз-техникум Черни говской области), И. Ф. Доля (заведующий пчелофермой Республиканского учеб но-производственного комбината по пчеловодству) Переведено с издания: Мегедь О. Г., ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет. Институт наук о Земле ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVII Докучаевские молодежные чтения посвященной 110-летию Центрального музея почвоведения им. В.В. Докучаева НОВЫЕ ВЕХИ В РАЗВИТИИ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ КАК СРЕДСТВА ПОЗНАНИЯ ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XVI Докучаевские молодежные чтения посвященной 130-летию со дня выхода в свет книги Русский чернозем В.В. Докучаева ЗАКОНЫ ПОЧВОВЕДЕНИЯ: НОВЫЕ ВЫЗОВЫ 4– 6 марта 2013 года ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Международной научной конференции XV Докучаевские молодежные чтения посвященной 150-летию со дня рождения Р.В. Ризположенского ПОЧВА КАК ПРИРОДНАЯ БИОГЕОМЕМБРАНА 1– 3 марта 2012 года Санкт-Петербург ...»

«Санкт-Петербургский государственный университет ГНУ Центральный музей почвоведения им. В.В. Докучаева Россельхозакадемии ГНУ Почвенный институт им. В.В.Докучаева Россельхозакадемии Фонд сохранения и развития научного наследия В.В. Докучаева Общество почвоведов им. В.В. Докучаева МАТЕРИАЛЫ Всероссийской научной конференции XIV Докучаевские молодежные чтения посвященной 165-летию со дня рождения В.В.Докучаева ПОЧВЫ В УСЛОВИЯХ ПРИРОДНЫХ И АНТРОПОГЕННЫХ СТРЕССОВ 1– 4 марта 2011 года Санкт-Петербург ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ДЕПАРТАМЕНТ НАУЧНО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОЛИТИКИ И ОБРАЗОВАНИЯ САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ СЕВЕРО-ЗАПАДНАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ АССОЦИАЦИЯ МАТЕРИАЛЫ МЕЖДУНАРОДНОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ СТУДЕНТОВ, АСПИРАНТОВ И МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ ЗНАНИЯ МОЛОДЫХ ДЛЯ РАЗВИТИЯ ВЕТЕРИНАРНОЙ МЕДИЦИНЫ И АПК СТРАНЫ Санкт-Петербург 2012 1 УДК: 619 (063) Материалы международной научной конференции студентов, аспи рантов и молодых ученых Знания ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА И ПРОДОВОЛЬСТВИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ УЧРЕЖДЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ ГРОДНЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АГРАРНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ МАТЕРИАЛЫ ХІІ МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНОЙ КОНФЕРЕНЦИИ (Гродно, 18-20 мая 2011 года) В ТРЕХ ЧАСТЯХ ЧАСТЬ 3 АГРОНОМИЯ ЗАЩИТА РАСТЕНИЙ ЗООТЕХНИЯ ВЕТЕРИНАРИЯ ТЕХНОЛОГИЯ ХРАНЕНИЯ И ПЕРЕРАБОТКИ ОБЩЕСТВЕННЫЕ НАУКИ К 60-летию вуза Гродно УО ГГАУ УДК 63 (06) ББК М Материалы ХІІ Международной студенческой научной конференции. – Гродно, 2011. – ...»

«Казанский (Приволжский) федеральный университет Общество почвоведов им. В.В. Докучаева Институт проблем экологии и недропользования АН РТ НАСЛЕДИЕ И.В. ТЮРИНА В СОВРЕМЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИЯХ В ПОЧВОВЕДЕНИИ Материалы международной научной конференции Казань, 15-17 октября 2013 г. И.В.Тюрин (1892-1962) Казань 2013 УДК 631.4 ББК 40.3 Печатается по решению Ученого совета Института фундаментальной медицины и биологии ФГБОУ ВПО Казанский (Приволжский) федеральный университет Наследие И.В. Тюрина в ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издательство Санкт-Петербургского университета 2012 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 7 (34) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2012 УДК 631.4 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: Б.Ф. Апарин (председатель), Е.В. Абакумов, ...»

«ISSN 1561-1124 МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издательство Санкт-Петербургского университета 2009 САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПОЧВОВЕДЕНИЯ И ЭКОЛОГИИ ПОЧВ ЦЕНТРАЛЬНЫЙ МУЗЕЙ ПОЧВОВЕДЕНИЯ ИМ. В.В.ДОКУЧАЕВА МАТЕРИАЛЫ ПО ИЗУЧЕНИЮ РУССКИХ ПОЧВ ВЫПУСК 6 (33) Издание основано в 1885 г. А.В. Советовым и В.В. Докучаевым Издательство С.-Петербургского университета 2009 УДК 631.4 + 577.34 ББК 40.3 М34 Редакционная коллегия: И.А. Горлинский (председатель), Б.Ф. ...»

«X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ МАТЕРИАЛЫ КОНФЕРЕНЦИИ 25-27 сентября 2013 г. г. Благовещенск АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ БОТАНИЧЕСКОГО САДА-ИНСТИТУТА ДВО РАН АМУРСКИЙ ФИЛИАЛ WWF РОССИИ БЛАГОВЕЩЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ РОССИЙСКИЙ ФОНД ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ СОЦИАЛЬНО-ЭКОЛОГИЧЕСКОГО СОЮЗА АМУРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ РУССКОГО БОТАНИЧЕСКОГО ОБЩЕСТВА СОВЕТ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ АФ БСИ ДВО РАН X ДАЛЬНЕВОСТОЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ ПО ЗАПОВЕДНОМУ ДЕЛУ 25-27 сентября ...»

«МИНИСТЕРСТВО СЕЛЬСКОГО ХОЗЯЙСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ – ФИЛИАЛ ФГОУ ВПО УЛЬЯНОВСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ МАТЕРИАЛЫ IX МЕЖДУНАРОДНОЙ СТУДЕНЧЕСКОЙ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЙ КОНФЕРЕНЦИИ С МЕЖДУНАРОДНЫМ УЧАСТИЕМ 31 марта 2011 Димитровград 2011 г. УДК 631 Редакционная коллегия: Главный редактор Х.Х. Губейдуллин Научный редактор Т.А. Мащенко Редакционная коллегия И.И. Шигапов А.М. Кадырова ...»

«Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Воронежский государственный аграрный университет имени К.Д. Глинки (Россия) Германо-российский кооперационный проект Развитие и внедрение современных технологий производства молока и говядины в РФ III РОССИЙСКО-ГЕРМАНСКАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Перспективы развития сельского хозяйства: кормопроизводство и кормление КРС как предпосылка высокой продуктивности в молочном и мясном скотоводстве ...»

«Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина В.А. Марков, Е.С. Иванов, Е.А. Лупанов Биоразнообразие и охрана природы Учебное пособие Рязань 2009 ББК 20.1я73 М26 Печатается по решению учебно-методического совета Государ ственного образовательного учреждения высшего профессиональ ного образования Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина в соответствии с ...»






 
© 2013 www.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.