Введение 2
1 Общие сведения и анализ структуры предприятия 5
1.1 Краткая характеристика физико-географических и климатических
условий района расположения завода 6
1.2 Анализ производственных и вспомогательных зданий и
сооружений 9
2 Технологический процесс производства игристых вин 15
2.1 Сырье и материалы, используемые при производстве игристых
вин на предприятии 19
2.2 Анализ технологического оборудования для производства
игристых вин 22
2.2.1 Установка брожения и обработки виноматериалов 23
2.2.2 Установка для шампанизации виноматериалов 25
2.2.3 Линия розлива шампанских и игристых вин 27
2.3 Технологическая схема розлива игристых вин 32
2.4 Энергетические затраты технологического оборудования при
производстве игристых вин 36
3 Нормативно-правовая база 40
4 Расчет альтернативной системы электроснабжения технологического
оборудования для производства игристых вин 46
4.1 Анализ и оценка потенциала возобновляемых источников энергии
в районе расположения предприятия 46
4.2 Параметры солнечного излучения 53
4.3 Анализ преобразователей солнечной энергии 56
4 4 Расчет и подбор оборудования для сетевой солнечной электростанции
4.4.1 Расчет и подбор солнечных панелей 67
4.4.2 Расчет и подбор сетевого инвертора 71
4.5 Расчет площади установки солнечных панелей на территории
предприятия 74
4.6 Расчет эффективности работы сетевой солнечной электростанции. 77
Заключение 81
Список использованных источников 84
Краснодарский край - один из самых южных регионов России, носящий гордое звание «здравницы страны». Сегодня он динамично развивается: на территории края проходят мероприятия мирового значения, идет массовое жилищное и промышленное строительство, расширяется курортно¬рекреационная сфера.
При этом электроснабжение региона только на 35% обеспечивается собственными источниками (вырабатывается до 6 миллиардов кВт-ч в год). Более 60 % электроэнергии поступает из соседних регионов - энергосистема Краснодарского края является одной из самых дефицитных среди энергосистем Южного федерального округа России. За счет активного развития экономики и роста числа потребителей нагрузки на энергосистему края ежегодно увеличиваются в среднем на 4%. Основной рост электропотребления (до 7-8,5% в год) приходится на наиболее крупные города региона (Краснодар, Сочи, Новороссийск).
Кроме того, Краснодарский край тесно связан с двумя другими регионами страны - Республикой Адыгея и Республикой Крым. Особенно это касается Адыгеи, территория которой - анклав, со всех сторон окруженный территорией края. Не смотря на то, что республика является самостоятельным субъектом РФ, во многих отношениях, в том числе и в энергообеспечении, она неотделима от Краснодарского края. В 2014 году, после воссоединения Крыма с Россией, Краснодарский край сыграл свою роль в интеграции полуострова в российскую энергосистему. Между Крымом и Краснодарским краем был построен энергомост. В рамках строительства первой цепи энергомоста сооружена трансформаторная подстанция «Тамань», модернизирована подстанция «Камыш-Бурун», возведено более 150 километров линий электропередачи. В качестве основной точки подсоединения и источника мощности используется Ростовская атомная электростанция.
За последние десять лет пиковый объем нагрузки на кубанскую энергосистему вырос более чем в два раза. Прогноз роста нагрузки на энергосистему до 2020 года показывает ее увеличение на 13 % от текущего максимума. Для того чтобы провести все необходимые работы по модернизации энергосистемы края, требуется более 200 миллиардов рублей.
Помимо дефицита электроэнергии в Южном федеральном округе наблюдается дефицит природного газа, так как пропускная способность газопроводов на юге страны не позволяет пропустить дополнительные объемы газа.
В период 2016-2020 годов по предварительной оценке Кубанского регионального диспетчерского управления ОАО «Системный оператор Единой энергетической системы», суммарные нагрузки по энергосистеме Кубани, увеличатся с 3541 МВт до 7100 МВт, то есть более чем в 2 раза [1].
Стратегическими направлениями долгосрочной краевой энергетической политики являются энергетическая эффективность, энергетическая безопасность, а также бюджетная эффективность и экологическая безопасность топливно-энергетического комплекса края.
Учитывая системы целей, задач и показателей Правительства РФ, согласно Энергетической Стратегии России до 2020 года, программы социально-экономического развития Краснодарского края до 2020 года, стратегическими задачами топливно-энергетического комплекса
Краснодарского края являются:
1. Повышение энергетической эффективности экономики края,проведение целенаправленной энергосберегающей политики;
2. Надежное и сбалансированное обеспечение топливно-энергетическими ресурсами (ТЭР) отраслей экономики и социальной сферы края;
3. Обеспечение опережающими темпами прироста мощностей по электро- и газообеспечению, в целях реализации перспективных и приоритетных инвестиционных проектов в крае.
4. Развитие альтернативной энергетики, основанной на возобновляемых источниках энергии [2].
Главную задачу развития энергетического комплекса власти Краснодарского края видят вобеспечении надежной и безаварийной работы. Сетевыми компаниями, работающими в регионе, в рамках программы по повышению надежности проведена работа по инвентаризации резервных источников электроснабжения для объектов социальной сферы и промышленности. На сегодняшний день таких источников в крае насчитывается почти тысяча, в том числе передвижные и стационарные автономные источники энергии.
Краснодарский край является идеальной площадкой для реализации проектов в сфере альтернативной энергетики. География края позволяет использовать все виды возобновляемых источников энергии: ветровую, солнечную, геотермальную, энергию биомассы. Однако сегодня доля «зеленой» энергии в общем балансе не достигает и 2%.
В Краснодарском крае разведано 18 геотермальных месторождений с потенциальной мощностью 258 МВт, в том числе 13 эксплуатируются, 5 простаивают без потребителей.
Краснодарский край является аграрным регионом, поэтому можно рассматривать биоэнергетику, как еще один вид альтернативной энергетики, который можно развивать в крае. Использование сельхозпредприятиями биогазовых станций для переработки отходов животноводства в тепло было бы отличным решением как для энергообеспечения, так и для улучшения экологии. Работы по проектированию биогазовых станций на ряде сельхозпредприятий были приостановлены в 2015 году из-за эпидемии чумы свиней.
В последние годы основные усилия властей были направлены на изучение ветровых нагрузок в различных зонах края и проектирование ветряных комплексов. Наиболее перспективными районами, для строительства объектов генерации определены Ейский, Темрюкский, Щербиновский и Каневской.
Проект Ейской ветроэлектростанции включен в сценарные условия развития электроэнергетики Российской Федерации на период до 2030 года. Планируемая мощность ветроэлектростанции составит 50 МВт, срок окупаемости - около 7 лет. Использование потенциала ветра способно в значительной мере сократить существующий энергодефицит в южном регионе. По оценкам специалистов, на юге России наиболее перспективны для ветроэлектростанций побережье Азовского и Черного морей [3].
Пожалуй, самым перспективным направление развития альтернативной энергетики в крае, является энергия Солнца. При цене нефти свыше 35 долларов за баррель солнечные батареи становятся рентабельными и окупаются за период 5-7 лет. Солнечную энергию в регионе стали использовать ещё в 90-е годы прошлого века. Тогда в Краснодарском крае построили целую «солнечную» деревню из сорока домов, которые «подпитывались» от солнечных коллекторных батарей, установленных на крышах. Ничего подобного ранее в России не возводилось.
На сегодняшний день в Краснодарском крае на черноморском побережье успешно функционируют частные дома и гостиницы, использующие альтернативные источники энергии. В городе Анапа запустили в работу первый в России «умный» железнодорожный вокзал. Проект вокзала на солнечных батареях был реализован в рамках программы «Внедрение ресурсосберегающих технологий на железнодорожном транспорте». Крыша вокзала оборудована 560 солнечными модулями, суммарной мощностью 70 кВт. Инвестиции в строительство составляют порядка 13 миллионов рублей, срок службы модулей рассчитан на 20 лет. Применение солнечной энергии позволит вокзалу ежегодно экономить на электричестве более 1,5 миллиона рублей. В Адлерском районе на территории горного туристического поселка «Красная поляна» компания «Лукоил» строит автозаправочную станцию, черпающую энергию от солнечных батарей и ветроэлектростанций.
Цель выпускной квалификационной работы - исследовать возможности внедрения возобновляемых источников энергии при производстве игристых вин в Краснодарском крае. Задача - выяснить, насколько возможно, использовать альтернативные источники энергии и возможно ли обеспечить в необходимом количестве потребности в электроэнергии технологического оборудования по производству игристых вин.
За время существования нашей цивилизации много раз происходила смена традиционных источников энергии. Как правило, причина перехода объяснялась не истощением источников, а поиском новых и более энергоемких. Эволюция человека требовала все больше и больше энергии. Однажды люди приручили огонь, начали жечь древесину. Затем древесина уступила место каменному углю, так как паровые машины требовали более энергоемкого топлива. Вскоре каменный уголь уступил свое лидерство на энергетическом рынке нефти и газу.
В настоящее время человечество ожидает новая смена традиционных источников энергии на альтернативные, то есть возобновляемые источники. Данный переход обусловлен поиском новых более энергоемких источников, а экологическими проблемами, возникшими при необдуманном использовании современных источников. Увеличивающееся загрязнение окружающей среды и нарушение теплового баланса атмосферы, постепенно приводят к глобальным изменением климата. И как бы человек не стремился к снижению загрязняющих выбросов в природу при использовании традиционных энергодобывающих технологий, их применение неизбежно ведет к экологической катастрофе. Помимо этого традиционные горючие полезные ископаемые не возобновляемы, а их добыча из недр Земли, становиться с каждым годом все сложнее и дороже.
К сожалению, многие уверены, что на сегодняшний день, возобновляемые источники энергии не смогут полноценно заменить традиционные источники. Поэтому развитие альтернативной энергетики идет параллельно существующей, в качестве прототипа. Современный уровень знаний, а также имеющиеся и находящиеся в стадии разработок технологии дают основание для оптимистических прогнозов: человечеству не грозит тупиковая ситуация в отношении исчерпания энергетических ресурсов, порождающих экологические проблемы. Уже сегодня есть реальные возможности для перехода на неисчерпаемые и экологически чистые источники энергии и поэтому современные методы получения энергии можно рассматривать, как своего рода переходные. Вопрос заключается в том, какова продолжительность и цена этого переходного периода.
В данной работе рассмотрено внедрение возобновляемых источников энергии на предприятии по производству тихих и игристых вин. Изучив процесс производства игристых вин, произведен расчет мощностей и энергозатрат основного и вспомогательного оборудования. Рассмотрены и проанализированы источники возобновляемой энергии, в районе места расположения предприятия. На основании данного анализа произведен расчет и подбор оборудования для сетевой солнечной электростанции, с учетом размещения солнечных панелей под углом 45 градусов, на крыше производственного здания. Предлагаемая сетевая солнечная электростанция состоит из 800 поликристаллических солнечных панелей мощностью 300 Вт и одного сетевого инвертора СР250. Данная электростанция вырабатывает электроэнергию от солнца и добавляет во внутреннюю электросеть, тем самым снижая потребление электроэнергии от внешней электросети.
На основании произведенного расчета выработки электрической энергии сетевой солнечной электростанцией за год по каждому месяцу, следует, что электростанция при эффективной работе способна полностью обеспечить суточное потребление электроэнергии технологического оборудования производства игристых вин, уже начиная с марта месяца и до октября. Общая ожидаемая выработка за год составит 335 235,2 кВтч/год, что в свою очередь, превышает годовое потребление оборудования на 326 216 кВтч. Излишки электроэнергии возможно использовать на электроснабжение другого оборудования или заключив договор с сетевой компанией продавать электроэнергию по оптовым ценам.
Предложенная сетевая солнечная электростанция позволит предприятию значительно экономить денежные средства на электроэнергию, что в свою очередь способствует снижению себестоимости продукции. При расчете стоимости выработанного электричества за год, с учетом установленного тарифа в 7 рублей 50 копеек, экономия составит 2 514 264 рублей в год. При этом срок окупаемости составит 5,5 лет.
Энергосистема Краснодарского края является одной из самых дефицитных среди энергосистем Южного федерального округа России, поэтому в регионе установлен высокий тариф на электроэнергию. Предприятия края испытывают большую финансовую нагрузку от высокого тарифа на сетевую электроэнергию, который ежегодного растет.
Предложенный вариант внедрения возобновляемых источников энергии в производство игристых вин, для данного предприятия, является наиболее эффективным. При сравнительно не высоких затратах на приобретение оборудования, минимальными эксплуатационными расходами и коротким сроком окупаемости, сетевая солнечная электростанция позволит предприятию, на протяжении 30 лет, экономить на электроэнергии и снизит зависимость стоимости продукции от ежегодного роста тарифа.
Подобное использование возобновляемых источников вызывает интерес у большинства предприятий Краснодарского края, что в свою очередь способствует развитию альтернативной энергетики в регионе.
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
