АННОТАЦИЯ 2
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ЭЛЕКТРОУСТАНОВКИ НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 8
1.1 Понятия и виды энергетических установок, их требования к условиям
окружающей среды 8
1.1.1 Ветроэнергетические установки и их особенности 8
1.1.2 Солнечные энергетические электроустановки 12
1.1.3 Биоэнергетические электроустановки 15
1.1.4 Гидроэнергетические электроустановки 16
1.1.5 Линии электропередач 17
1.2 Экстремальные климатические условия и основные трудности
эксплуатации электроустановок 18
1.2.1 Экстремально низкая температура воздуха окружающей среды 19
1.2.2 Экстремально высокая температура воздуха окружающей среды
19
1.2.3 Повышенное количество осадков 20
1.2.4 Запыленность воздуха в зоне размещения установки 20
1.2.5 Особые условия эксплуатации 21
Выводы по разделу 1 22
2. АНАЛИЗ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ НА РАБОТУ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК НА ОСНОВЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ
ЭНЕРГИИ 23
2.1 Эксплуатация ветроэнергетических установок в широтах северного и
южного полюсов 23
2.2 Эксплуатация солнечных модулей в условиях повышенной
запыленности 24
2.3 Эксплуатация солнечных модулей в условиях большого количества
осадков 27
2.4 Эксплуатация электроустановок на основе возобновляемых
источников энергии на побережье и/или на морском пространстве 28
2.5 Образование наледи на ЛЭП 29
Выводы по разделу 2 30
3. СУЩЕСТВУЮЩИЕ СИСТЕМЫ РЕАГИРОВАНИЯ НА
ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ПОГОДНЫЕ УСЛОВИЯ 31
3.1 Обогрев лопастей ветроэнергетических электроустановок 31
3.2 Противообледенительная система на основе ультразвукового
излучения 37
3.3 Обогрев солнечных модулей 39
3.3 Очистка солнечных модулей на основе подвижной пленки 42
3.4 Очистка солнечных модулей и солнечных концентраторов на основе
электродинамического экрана 51
Выводы по разделу 3 63
4. ОРГАНИЗАЦИОННО-ЭКОНОМИЧЕСКИЙ РАЗДЕЛ 64
4.1. Аспекты установки систем реагирования 64
5. БЕЗОПАСНОСТЬ ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТИ ПРИ ПРИМЕНЕНИИ
СИСТЕМ РЕАГИРОВАНИЯ 65
Выводы по разделу 5 67
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 68
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК 69
На протяжении всего существования нашей планеты по ее поверхности распространена энергия, которая заложена в недрах земной коры, в водяных потоках рек, в приливах океанов, в растениях, в ветре, а главное в солнечном излучении, без которого не существовало бы ничего.
Энергия распространена повсеместно, но имеет переменный характер, так источники геотермальной энергии могут «умирать» так и образовываться на новых местах, либо изменять количество выделяемой тепловой энергии.
Гидравлическая энергия воды зависит от погоды, изменения ландшафта, близость Луны к Земле, не меньшее влияние иногда оказывает антропогенный фактор (промышленность, вырубка лесов, создание плотин и так далее).
Кинетическая энергия воздушных масс в некоторых регионах обладает большим потенциалом, в других же совсем незначительным. Значение потенциала определяется скоростью ветра, на которую способны оказывать влияние географическое положение, сезон года, близость водных объектов. Скорость ветра в зависимости от факторов может за сутки несколько раз изменяться в диапазоне от 0 до 20 м/с, либо не изменяться совсем.
Главный энергетический источник не только планеты Земля, но и Солнечной системы, - Солнце свое непостоянство приобрело из-за поворота Земли вокруг своей оси (смена дня и ночи), а также движения по эллипсоидной орбите вокруг Солнца (смена сезонов года по мере удаленности планеты от звезды). Однако не только эти факторы влияют на количество энергии, приходящей на участок земной поверхности. Так как наша планета имеет шарообразную форму, то приход солнечного излучения распределяется неравномерно и угол падения солнечных лучей изменяется в зависимости от широты местности. Чем ближе к полюсу, тем меньше потенциал солнечной энергии. В дополнение в вышеперечисленным факторам накладывается влияние погодных условий: осадки, облачность, запыленность воздуха и тому подобное.
Как видно из ранее сказанного, возобновляемые источники энергии являются непостоянными и зависят от природных и климатических факторов. Зачастую природа имеет агрессивный характер, при котором климат становится экстремально опасным: штормовой ветер, экстремально низкие и высокие температуры, влажность около 100%, пылевые и песчаные бури, паводок, наводнения, землетрясения, вплоть до извержения вулканов.
В таких условиях работа практически всех энергоустановок невозможна. Но для предотвращения разрушения конструкций, сохранения работоспособности и увеличения срока эксплуатации необходимо наличие устройств реагирования, которые способны устанавливать особый режим эксплуатации в условиях экстремальных погодных условий для предотвращения перехода энергетических установок в аварийный режим.
Разработка и создание систем реагирования энергоустановок в экстремальных погодных условиях была, есть и будет всегда необходима, так как природа, как и сама энергия изменчива.
Таким образом, выбранная тема выпускной квалификационной работы является актуальной.
Целью данной работы является выбор наиболее оптимальных моделей или систем реагирования электроустановок на основе возобновляемых источников энергии в экстремальных климатических условиях. Задачами данной работы являются:
- изучить влияние природных факторов на работу установок;
- обосновать разработку систем реагирования, работающих в экстремальных климатических условиях;
- описать (воссоздать) модели работы электрической установки в экстремальных климатических условиях;
- проанализировать полученные результаты исследования.
Применение систем реагирования в особых климатических условиях снижает риски разрушения материалов, используемых в электроэнергетических установок на основе ВЭУ, при термическом, химическом и физическом воздействиях.
Так разрушение лопастей ВЭУ может привести к угрозе жизни людей, находящихся поблизости, нарушению деятельности хозяйств и прочим последствиям. Лопасти ВЭУ, особенно горизонтально-осевых, имеют большой момент инерции и способны преодолеть десятки метров, при отрывании, вследствие воздействия высоких скоростей вращения, наледи (изменение кривизны поверхностного материала), высокого лобового давления на лопасть или завихрения.
В ходе выполнения данной выпускной квалификационной работы успешно были выполнены поставленные задачи, в том числе:
- были рассмотрены типы энергоустановок на основе ВЭУ;
- проанализировано негативное влияние экстремальных климатических условий на работу установок;
- были рассмотрены системы реагирования;
- в организационно-экономической части выпускной квалификационной работы была проанализирована экономическая целесообразность установки систем реагирования;
- в разделе «Безопасность жизнедеятельности» рассмотрены требования и правила при размещении энергоустановок на основе ВЭУ в экстремальных климатических условиях.
