Научная статья на тему 'Энергетический ресурс возобновляемых источников энергии Тульского региона'

Энергетический ресурс возобновляемых источников энергии Тульского региона Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

CC BY
433
64
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЕСУРС / ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЙ ИСТОЧНИК

Аннотация научной статьи по энергетике и рациональному природопользованию, автор научной работы — Бабокин Г. И.

Рассматриваются энергетические ресурсы возобновляемых источников энергии Тульского региона.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ENERGETIC RESOURECES OF RENEW SPRING TULA REGION

Energetic resoureces of renew spring Tula region are considered.

Текст научной работы на тему «Энергетический ресурс возобновляемых источников энергии Тульского региона»

УДК 620.92.004.18

Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф., зам. директора по научной работе, (848762) 6-13-83, prorector. science @nirhtu.ru (Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева)

ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ РЕСУРС ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ТУЛЬСКОГО РЕГИОНА

Рассматриваются энергетические ресурсы возобновляемых источников энергии Тульского региона.

Ключевые слова: энергетический ресурс, возобновляемый источник.

Возобновляемые источники ресурсов (энергии) (ВИЭ) обладают рядом преимуществ перед невозобновляемыми, которые заключаются в следующем: непрерывное пополнение запасов (неистощимость); отсутствие дополнительной эмиссии углекислого газа и вредных выбросов в атмосферу; доступность использования.

В мировой энергетике наряду с использованием невозобновляемых источников энергии сложилась тенденция увеличения доли ВИЭ в энергетическом балансе стран. В развитых странах разработаны технологии и технические решения, позволяющие повысить эффективность применения ВИЭ, при этом в странах Евросоюза доля энергии, вырабатываемой ВИЭ, составляет около 8 % и по планам в 2020 г. достигнет 20 %. В России доля энергии, вырабатываемой с помощью ВИЭ, низка и составляет 0,5...0,8 % и практически на порядок ниже, чем например, в странах Евросоюза.

Поэтому оценка энергетического ресурса ВИЭ в Тульском регионе актуальна и представляет интерес для практической энергетики. В работе представлены результаты исследования и оценки валового, технического и экономического ресурсов следующих ВИЭ: малых рек, ветра, биомассы, низкопотенциального тепла грунта и воды, солнца.

В результате исследования энергетического ресурса малых рек Тульской области установлено следующее:

- выявлено 43 действующих плотины на малых реках, где могут быть установлены микроГЭС с минимальными экономическими затратами;

- технический энергетический ресурс малых рек региона в год составил 2,32 МВт. За год на малых электростанциях может быть выработано 20323 тыс. кВт^ч электрической энергии, или 2499 т у.т., что эквивалентно добыче и использованию 6248 т бурого угля;

- экономический энергетический ресурс малых рек региона в год составил 570 кВт. За год на малых электростанциях может быть выработано 4993 тыс. кВт^ч электрической энергии или 614 т у.т., что эквивалентно добыче и использованию 1535 т бурого угля;

Энергосберегающий электропривод и нетрадиционные возобновляемые источники ...

- валовый энергетический ресурс малых рек региона составил около 5 МВт. За год на малых ГЭС может быть выработано 43800 тыс. кВт^ч электрической энергии, или 5387 т у.т., что эквивалентно добыче и использованию 13468 т бурого угля.

В результате исследования энергетического ресурса ветровой энергии в регионе установлено следующее:

- средняя годовая скорость ветра в Тульском регионе изменяется от

^ 2 4,89 до 5,25 м/с, с удельной мощностью потока ветра около 100 Вт/м . В

отдельных местах среднерусской возвышенности, а также в долинах рек

средняя скорость ветра составляет 6...7 м/с, а удельная мощность потока

ветра достигает до 200 Вт/м2;

- при среднегодовой скорости ветра около 5 м/с возможно эффективное применение только малых ветроэнергетических установок (ВЭУ), работающих автономно (не подключённых к энергосистеме) и вырабатывающих электрическую энергию для электроснабжения малых деревень, хуторов и водоподъёмных установок;

- максимальная единичная мощность ВЭУ может составлять 5.30 кВт. Для получения большей мощности необходимо объединять несколько единичных ВЭУ в ветроэлектростанции (ВЭС);

- ВЭУ должна иметь структуру с резервным источником энергии, в качестве которого может быть применён аккумулятор или дизель-генератор, если осуществляется электроснабжение жилых домов;

- экономический энергетический ресурс ветровой энергии региона в год составляет 4827 тыс. кВт^ч, или 608 т у.т., что эквивалентно добыче и использованию 1520 т бурого угля. Установленная мощность ВЭУ для экономического ресурса равна 1,41 МВт;

- технический энергетический ресурс ветровой энергии региона в год составляет 11216 тыс. кВт^ч, или 1988 т у.т., что соответствует добыче и использованию 4969 т бурого угля, при генерируемой мощности ВЭС равной 2,61 МВт.

В результате исследований энергетического ресурса использования биомассы путем анаэробной переработки сделаны следующие выводы:

- валовый годовой энергетический ресурс бытовых отходов и отходов сельского хозяйства при применении анаэробной технологии позволяет получить энергию 447622 МВт^ч, или 55062 т у.т., что соответствует добыче и использованию 137658 т бурого угля и вводу электростанций мощностью 51 МВт;

- валовый энергетический ресурс отдельных видов органических отходов составит:

- животноводство - 190862 МВт^ч, (21,7 МВт);

- полеводство - 93000 МВгч, (10,5 МВт);

- твердые бытовые отходы - 106800 МВт^ч, (12,2 МВт);

- бытовые стоки - 40960 МВгч, (4,7 МВт);

- отходы лесопереработки - 15800 МВт^ч, (1,8 МВт);

- технический годовой энергетический ресурс биомассы составит около 50 % валового ресурса, т. е. 223811 МВт^ч, или 27531 т у.т., что соответствует добыче и использованию 68828 т бурого угля;

- экономический годовой энергетический ресурс биомассы составит 89524 МВт^ч, или 11006 т у.т., что соответствует добыче и использованию 27531 т бурого угля;

- дополнительно с выработкой энергии (электрической или тепловой) может быть получено 319,9 тыс. т экологически чистых органических удобрений;

- энергетический ресурс биомассы наиболее быстро реализуется ввиду наличия серийно выпускаемого оборудования и достаточного опыта его применения в России;

В результате оценки энергетического ресурса низкопотенциального тепла региона получены следующие выводы:

- технический энергетический ресурс низкопотенциального тепла региона от всех видов источников низкопотенциального тепла в год равен 751,19^10 т у.т., что соответствует добыче и использованию 1,88 млн т бурого угля, в том числе:

- потенциал тепла грунта и водоемов - 159,8^10 т у.т.;

- потенциал тепла сбросовых сточных вод очистных сооружений -106,53^ 103 т у.т.;

- потенциал сбросового тепла охлаждающей воды тепловых электростанций - 213,06^ 103 т у.т.;

- потенциал тепла систем оборотного водоснабжения предприятий -271,8^ 103 т у.т.;

- экономический энергетический потенциал низкопотенциального тепла региона в год, определенный как 20 % от технического потенциала, 150,2^10 т у.т., что соответствует добыче и использованию 380 тыс. т бурого угля.

В результате исследования энергетического ресурса солнечной энергии региона сделаны следующие выводы:

- валовый годовой энергетический ресурс солнечной энергии достигает 3,21 млрд т у.т.;

- технический годовой энергетический ресурс солнечной энергии составляет 16,24 млн т у.т., при этом ресурс по производству тепловой энергии - 16,0 млн т у.т. и по производству электрической энергии -0,24 млн т у.т. Это соответствует добыче и использованию 40,6 млн т бурого угля;

- экономический годовой энергетический ресурс солнечной энергии по производству тепла в виде замещаемого органического топлива достигает 14,58 тыс. т у.т., что соответствует добыче и использованию 36,5 тыс. т бурого угля;

Энергосберегающий электропривод и нетрадиционные возобновляемые источники ...

- экономический энергетический ресурс солнечной энергии по производству электрической энергии в виде замещаемого органического топлива составит 1,78 тыс. т у.т., что соответствует добыче и использованию 4,45 тыс. т бурого угля;

- в климатических условиях Тульского региона солнечные установки отечественного производства для нагрева воды могут эффективно использоваться потребителями в бытовых и промышленных целях в течение 6 - 7 месяцев в году (март - сентябрь). Для нагрева 100 литров воды солнечная установка должна иметь 2...3 м2 солнечных коллекторов. Такая водона-гревательная установка в летнее время обеспечит ежедневный нагрев воды до температуры не менее 45 °С с вероятностью не менее 70.80 %;

- в климатических условиях региона выработка электрической энергии с помощью зарубежных солнечных модулей, использующих фотоэлектрические преобразователи, возможна до мощностей 1.5 кВт, однако стоимость электроэнергии пока высока;

- активное и пассивное использование солнечной энергии рекомендуется при строительстве и реконструкции жилых домов, зданий.

Испытания и опытная эксплуатация микроГЭС мощностью 10 кВт на реке Непрядва (с. Непрядва Воловского района) показали ее работоспособность и эффективность, в том числе и в зимний период. Кроме того, опытная эксплуатация ВЭУ мощностью 0,5 кВт в с. Непрядва для электроснабжения здания сельской администрации показала ее работоспособность и эффективность. Для использования энергии ВИЭ были разработаны пилотные проекты ВЭС генерируемой годовой мощностью 60 кВт (установленная мощность 88 кВт), состоящей из 11 ВЭУ мощностью 9 кВт, для электроснабжения музея-заповедника «Куликово поле» (с. Монастырщина - ВЭС будет вырабатывать в год 560,81 тыс. кВт^ч, срок окупаемости затрат на ВЭС составляет около 3,5 лет и проект теплоснабжения мощностью 60 кВт для сельской школы в д. Савино Новомосковского района на базе применения теплового насоса. Срок окупаемости затрат на систему теплоснабжения школы на базе теплового насоса - около 5 лет.

Таким образом, суммарный годовой технический энергетический ресурс всех ВИЭ Тульского региона составляет около 16,6 млн т у.т., что соответствует добыче и использованию 41,5 млн т бурого угля в год. Затраты на реализацию технического энергетического ресурса ВИЭ достаточно велики, а сроки их окупаемости достигают 4 - 5 лет.

Экономический годовой энергетический ресурс всех ВИЭ региона составляет 178,81 тыс. т у.т., что соответствует добыче и использованию 447,0 тыс. т бурого угля в год. Затраты на реализацию экономического энергетического потенциала являются средними, а срок их окупаемости 3 -5 лет.

Наиболее эффективными ВИЭ в условиях региона являются установки, использующие низкопотенциальное тепло и биомассу путем ее ана-

эробного разложения, а также тепловые установки, использующие солнечную энергию.

Возобновляемые источники энергии могут применяться в отдаленных от электрических сетей района области и это является их дополнительным преимуществом.

G.I. Babokin

ENERGETIC RESOURECES OF RENEW SPRING TULA REGION

Energetic resoureces of renew spring Tula region are considered.

Key words: energetic resoureces, renew spring, Tula region.

Получено 24.12.11

УДК 62-581.6

Г.И. Бабокин, д-р техн. наук, проф, зам. директора, (848762) 6-13-83, ргоре^ог. seince@nirhtu.ru

(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева),

Т.А. Гнатюк, ст. преподаватель, (848762) 6-13-83, propetor. seince@nirhtu.ru

(Россия, Новомосковск, РХТУ им. Д.И. Менделеева)

НЕЧЕТКИЙ РЕГУЛЯТОР ЭЛЕКТРОПРИВОДА МЕХАНИЗМА ПОДАЧИ ОЧИСТНОГО КОМБАЙНА

Приведена структура нечеткого регулятора нагрузки электропривода механизма подачи очистного комбайна, включающего пропорциональную и интегральные части.

Ключевые слова: нечеткий регулятор, электропривод, очистной комбайн.

Повышению эффективности механизированной выемки полезных ископаемых способствуют методы совершенствования конструкций и систем управления очистными комбайнами (ОК). Очистной комбайн — основная машина в механизированном комплексе, осуществляющая отбойку и погрузку, например угля, на конвейерную систему комплекса. Производительность ОК в основном определяет и производительность добычи угля на угольных предприятиях. Современные ОК представляют сложную электромеханическую систему, включающую приводы резания и механизма подачи. Как правило, привод резания включает два асинхронных электродвигателя, которые через редукторы вращают шнеки, оснащенные резцами. В качестве привода механизма подачи применяется регулируемый

126

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.