Введение 4
1. Аналитический обзор источников энергии 6
2. Выбор типа ветроэнергоустановки 8
2.1. Теоретическая база проектирования ветродвигателя 24
2.2. Определение максимальной мощности лопатки ветродвигателя 27
2.3. Экспериментальные методы выбора конструкции 30
2.3.1. Исследование влияния на эффективность работы ВД количества
направляющих 32
2.3.2. Исследование влияния количества лопастей при постоянном числе
направляющих сопловой системы воздухозаборника 34
2.3.3. Исследование влияния ширины (хорды) лопастей на эффективность
работы ВД 36
2.3.4. Исследования влияния эжекторов на эффективность ВД 39
2.3.5. Исследование влияния скорости потока на эффективность работы
ВД 40
2.3.6. Экспериментальный ВД с изменяющимися направляющими
статора 42
2.3.7. Исследование влияния ориентации лопастей ротора ВД на
эффективность его работы 44
2.4. Расчет аккумуляторных батарей для ветроустановки 46
2.5. Выбор электрогенератора 51
2.6. Преобразование энергии ветра в электрическую в режиме
максимальной мощности ВЭУ 55
2.7. Выбор датчиков 68
3. Перспективы использования солнечной энергии с помощью солнечных панелей 70
3.1. Элементы солнечной батареи и их компоненты 72
3.2. Расчет нагрузок и выбор инвертора для солнечных преобразователей. 75
3.3. Расчет емкости аккумуляторных батарей 77
3.4. Расчет угла наклона солнечных батарей 79
3.5. Выбор солнечных батарей и оборудования 86
3.6. Расчет кабельных линий 89
3.7. Расчет нагрузок по потребляемой мощности 91
3.8. Схема подключения фотоэлектрической энергосистемы 93
4. Совместная работа альтернативных источников энергии. Выбор
микроконтроллерной системы управления 102
Заключение 110
Список литературы
Проблема освоения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии становится все более актуальной. Нетрадиционные возобновляемые источники энергии включают солнечную, ветровую, геотермальную энергию, биомассу и энергию Мирового океана.
В последнее десятилетие интерес к этим источникам энергии постоянно возрастает, поскольку во многих отношениях они неограниченны. По мере того как поставки топлива становятся менее надежными и более дорогостоящими, эти источники становятся все более привлекательными и более экономичными. Повышение цен на нефть и газ послужило главной причиной того, что человек вновь обратил свое внимание на воду, ветер и Солнце.
В последнее время интерес к проблеме использования солнечной энергии резко возрос, и хотя этот источник также относится к возобновляемым, внимание, удивляемое ему во всем мире, заставляет рассмотреть его возможности отдельно. Потенциальные возможности энергетики, основанной на применении непосредственно солнечного излучения, чрезвычайно велики.
Световое излучение можно улавливать непосредственно, когда оно достигает Земли. Это называется прямым использованием солнечной энергии. Кроме того, она обеспечивает круговорот воды, циркуляцию воздуха и накопление органического вещества в биосфере. Значит, обращаясь к этим энергоресурсам, мы, по сути, занимаемся непрямым использованием солнечной энергии.
Первые попытки использования солнечной энергии на коммерческой основе относятся к 80-м годам ХХ столетия. Крупнейших успехов в этой области добилась фирма Loose industries (США). В 1989г. ею введена в эксплуатацию солнечно -газовая станция мощностью 80 МВт. В Калифорнии в 1994г. введено еще 480 МВт электрической мощности, причем стоимость 1 кВт/ч энергии - 7-8 центов. Это ниже, чем на традиционных станциях. Электростанция в Калифорнии продемонстрировала, что газ и Солнце как основное источники ближайшего будущего способны эффективно дополнять друг друга. В ночное время и зимой энергию дает газ, а летом и в дневное время - Солнце.
Цель магистерской диссертации - автономное бесперебойное снабжение электроэнергией далеко удаленного от стационарной сети жилого помещения.
Для достижения данной цели были поставлены следующие задачи:
1. Определить нагрузки, потребляемой энергии и необходимой мощности инвертора.
2. Рассчитать значения емкости аккумуляторной батареи и их количества.
3. Определить необходимое количество солнечных батарей.
4. Рассчитать энергопотребления и мощности инвертора.
5. Определить типы ветроэнергоустановок.
6. Рассмотреть теоретическую базу проектирования ветродвигателя.
7. Рассчитать аккумуляторные батареи для ветроустановки.
Наиболее эффективными с энергетической точки зрения устройствами для превращения солнечной энергии в электрическую (так как это прямой, одноступенчатый переход энергии) являются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) и ветроэнергетические преобразователи. При характерной для ФЭП равновесной температуре порядка 300-350° и температуре солнца ~ 6000. К их предельный теоретический КПД >90 %, ветрогенераторов около 40 %. Это означает, что, в результате оптимизации структуры и параметров преобразователя, направленной на снижение необратимых потерь энергии, вполне реально удастся поднять практический КПД до 50% и более (в лабораториях уже достигнут КПД 40%).
Наиболее вероятно, что развитие ветроэнергетики в ближайшем будущем будет осуществляться на базе использования ветроэнергетических установок в диапазоне единичных мощностей от 5 до 100 кВт. Такие установки будут применяться для нужд насосноводоснабжения и для сельской электрификации совместно с электрическими аккумулирующими устройствами, рассчитанными на обеспечение электроснабжения потребителей в течение 2 суток
Таким образом, можно сделать следующие выводы. Видно, что угол наклона солнечных батарей для холодной поры года (с октября по март) на порядок выше, чем для теплых месяцев. В связи с этим, для оптимизации работы нашей станции целесообразно принять решение об изменении угла наклона панелей при переходе с теплой поры на холодную, и наоборот.
Расчеты показывают, что в большинстве стран ВЭС могли бы обеспечить до 10% всей необходимой энергии, используя для этой цели до 1% всей территории страны. Существуют некоторые особенности в размещении ветровых установок. Их нельзя располагать ближе друг к другу, чем примерно 30 диаметров колеса. В противном случае они заметно искажают аэродинамику потоков, что приводит к существенному падению полезной мощности.
Наиболее проблемной частью в использовании ветровой энергии является накопление и хранение снимаемой энергии ветра. С точки зрения удобства накопления и хранения энергии сжатый воздух является самым безопасным, экологически чистым видом среди энергоносителей используемых человечеством.
Применение ВЭУ для производства сжатого воздуха наиболее удобно и в том плане, что в пневмосистемах можно использовать большие аккумулирующие энергию устройства - ресиверы. Использование современной микроэлектронной базы и новых конструкторских решений позволяет коренным образом модернизировать систему регулирования напряжения генератора БГ. Для достижения этой цели внедряется блок РН (регулятор напряжения). Данный блок включает в себя функции старой системы возбуждения. Кроме габаритных размеров РН имеет целый ряд дополнительных функциональных возможностей и при этом обходится существенно дешевле.
В результате многочисленных проведенных расчетов определены зависимости коэффициента пересчета с горизонтальной плоскости на наклонную от угла наклона поверхности солнечной батареи к горизонту
Помощь студентам и аспирантам в выполнении работ от наших партнеров
