Перечень условных обозначений 4
Введение 5
1. Теоретическая часть 9
1.1. Краткое описание объекта исследования 9
2. Альтернативные источники энергии 12
2.1. Ветроэнергетика 12
2.1.1. Принцип работы ветроэлектрической установки 13
2.1.2. Потенциал использования ветроэлектрической установки 15
2.2. Солнечная энергетика 16
2.2.1. Принцип работы солнечных панелей 18
2.2.2. Потенциал использования солнечных панелей 20
2.3. Термоэлектрический генератор 20
2.3.1. Принцип работы термоэлектрического генератора 21
2.3.2. Потенциал использования термогенератора 22
2.4. Тепловой насос 23
2.4.1. Принцип действия теплового насоса 24
2.4.2. Источники низкопотенциальной тепловой энергии 27
2.4.3. Потенциал использования тепловых насосов 29
2.5. Вывод 29
3. Анализ солнечных и ветроэнергетических ресурсов региона 31
3.1. Анализ ветроэнергетических ресурсов региона 31
3.1.1. Направление ветра и роза ветров 31
3.1.2. Скорости ветра и возведение ветряных электростанций 33
3.2. Анализ солнечных энергоресурсов 35
3.3. Вывод 37
4. Система автономного энергоснабжения с использованием теплового
насоса 38
4.1. Расчет мощности газового котла 38
4.2. Анализ энергопотребления и выбор теплового насоса 39
4.3. Расчет вертикального грунтового теплообменника 41
4.4. Вывод 43
5. Система автономного электроснабжения с использованием
аккумуляторных батарей 45
5.1. Анализ потребления электроэнергии 45
5.2. Общие сведения и выбор инвертора 48
5.2.1. Общие сведения об инверторах 48
5.2.2. Выбор инвертора 50
5.3. Выбор типа аккумуляторных батарей для объекта 51
5.3.1. Свинцово-кислотные аккумуляторы 52
5.3.2. Гелевые аккумуляторные батареи 53
5.3.3. AGM аккумуляторные батареи 53
5.3.4. OPzS (заливные) UOPZV(герметичные) аккумуляторы 54
5.4. Сравнение аккумуляторных батарей 54
5.5. Расчет и выбор аккумуляторных батарей 57
5.6. Расчет и выбор ветрогенератора 60
5.6.1. Выбор ветроэнергетической установки 63
5.7. Расчет выработки энергии солнечными панелями 69
5.8. Расчет выработки электроэнергии термоэлектрическим генератором 73
5.9. Выбор контроллера заряда/разряда для солнечных панелей 74
5.10. Вывод 76
6. Оценка эффективности комплекса автономного энергоснабжения 77
Заключение 81
Библиографический список использованных источников 83

Купить

На сегодняшний день, возобновляемые источники энергии (ВИЭ) являются во всем мире наиболее развивающимися видом энергии. Есть уверенность в том, что возобновляемые источники энергии могут способствовать разрешению проблем энергетической безопасности и снижению экологической нагрузки, заставила многие страны предоставить льготы и другие виды поддержки ВИЭ, вызывая, тем самым, падение цен на них и рост рынков. В результате чего, возобновляемая энергия (ВЭ) в наиболее подходящих условиях оказывается вполне конкурентоспособной по цене с энергией от традиционных источников, особенно, если учесть её экологические преимущества.
В электроэнергетике к возобновляемым источникам энергии (ВИЭ) относятся: энергия ветра, энергия солнца, энергия воды, в том числе энергия сточных вод (за исключением случаев использования такой энергии на гидроаккумулирующих электроэнергетических станциях), энергия приливов, энергия волн водных объектов, в том числе водоемов, рек, морей, океанов; геотермальная энергия с использованием природных подземных теплоносителей, низкопотенциальная тепловая энергия земли, воздуха, воды с использованием специальных 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; биогаз, газ, выделяемый отходами производства и потребления на свалках таких отходов, газ, образующийся на угольных разработках.
В случае удаленного объекта очень важно правильно подобрать способ энергоснабжения. И решение данной задачи является просто необходимым для современного человека, привыкшего пользоваться всевозможными благами цивилизации. Отказаться от них сегодня уже невозможно. Практически всё, начиная от простейшей лампочки, и заканчивая разнообразными крупными и мелкими бытовыми приборами, в том числе электроинструментами - требует электропитания.
Что касается самостоятельного получения электроэнергии, то для этих целей сегодня уже созданы и производятся технические устройства, способные преобразовывать бесплатную энергию природной среды для удовлетворения наших основных потребностей.
Энергоснабжение в условиях России с ее продолжительными и достаточно суровыми зимами требует весьма больших затрат топлива. Основными недостатками традиционных источников энергоснабжения являются низкая энергетическая, экономическая и экологическая эффективность (традиционное энергоснабжение является одним из основных источников загрязнения крупных городов). Кроме того, высокие транспортные тарифы на доставку энергоносителей усугубляют негативные факторы, присущие традиционному энергоснабжению.
Россия является ключевым производителем и экспортером энергоресурсов. Сотрудничество Международного энергетического агентства с российским Министерством энергетики началось в начале 1990-ых, а в 1994 году был подписан Меморандум о взаимопонимании. До сих пор это сотрудничество было сосредоточено в основном на безопасности газоснабжения, эффективности использования энергии, структуре инвестиций и прозрачности энергетического сектора. Недавние изменения в российской энергетической политике продемонстрировали возросший интерес к возобновляемым источникам энергии.
Несмотря на то, что Россия обладает огромными ресурсами ветровой, геотермальной, солнечной энергии, энергии биомассы, гидроэнергетическими ресурсами, в настоящее время возобновляемые источники энергии используются в стране очень мало. Существуют значительные трудности на пути к более широкому использованию в России возобновляемых источников энергии.
Выделим причины, выражающие важность скорейшего перехода к возобновляемым альтернативным источникам энергии:
Во-первых, это экологический фактор. Общеизвестный факт плохого влияния на нашу окружающую среду, традиционной энергодобывающей индустрии. Применение подобных энергодобывающих технологий ведёт к глобальному изменению климата уже в ближайшее время.
Во-вторых, экономический фактор. Если перейти на другие технологии в энергетике, то это позволит сберечь запасы топливного ресурса страны, для использования их в других различных отраслях промышленности, например, химической отрасли. Кроме этого, цена энергии, которая производится множеством различных альтернативных источников, уже в настоящее время, несколько ниже цены энергии из многих традиционных источников, а также и сроки окупаемости возведения альтернативных электростанций бывают достаточно короткими. Стоимость альтернативной энергии снижается, а стоимость традиционной - постоянно растёт.
В-третьих, это политический фактор. В той стране, где впервые в полной мере освоят возобновляемую альтернативную энергетику, есть возможность претендовать на мировое лидерство и независимость, а также, фактически управлять ценами на топливо.
В-четвертых, социальный фактор. Плотность населения и его численность постоянно возрастает. Это вызывает трудности для поиска мест под строительство ТЭС, ГРЭС, АЭС, где выработка энергии была бы рентабельным и безопасным для окружающей среды. Возможные риски роста онкологии и прочих тяжелых заболеваний в местах возведения АЭС, предприятий топливно-энергетического комплекса, больших ГРЭС, также хорошо известен факт вреда, наносимого гигантскими равнинными ГЭС. Всё это может увеличивать социальную напряженность.
В-пятых, эволюционно-исторический фактор. Ограниченность полезных топливных ресурсов на Земле и набирающие обороты катастрофические изменения в атмосфере и биосфере планеты, текущая стандартная энергетика предстает тупиковой, так как для эволюции развития общества нужно начинать переход на возобновляемые альтернативные источники энергии.
Все перечисленные негативные факторы традиционного энергоснабжения настоятельно требуют интенсивного использования нетрадиционных методов.
Научная новизна магистерской диссертации заключается в следующем:
1. Проведен анализ энергопотребления метеостанции, рассчитано энергоснабжение и выбран ветровое и солнечное электроснабжение и грунтовый теплообмен для теплового насоса.
2. Вычислено среднегодовое потребление и определена основная параметры инвертора и аккумуляторной батареи для нагрузки и резервирования.
Целью данной работы является создание на отдаленном участке автономной энергосистемы с использованием альтернативных источников электроэнергии.
В работе ставятся следующие задачи: исследование альтернативных источников энергии. Анализ энергоресурсов выбранного региона. Анализ энергопотребления отдаленного объекта. Расчет и выбор энергоустановок, а также комплектующих, необходимых для их функционирования. Анализ эффективности использования систем энергоснабжения альтернативными способами.

Купить