CC BY
199
РАЗДЕЛI ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ПОВЫШЕНИЕ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
УДК 631.3
DOI 10.24411/0131-5226-2018-10025
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ, ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ЭНЕРГИИ
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
26 апреля 2018 г. в Институте агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства (ИАЭП) (г. Санкт-Петербург-Пушкин) прошла четвертая научно-практическая международная конференция «Энергосбережение, использование возобновляемых источников энергии». Конференция была организована Комитетом по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу Правительства Ленинградской области, Комитетом по топливно-энергетическому комплексу Правительства Ленинградской области, ГП «Институт энергетики Национальной академии наук Беларуси», ГКУ ЛО «Центр энергосбережения и повышения энергоэффективности Ленинградской области» и ИАЭП - филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ. В работе конференции приняли участие ученые и специалисты из ведущих научных, производственных и учебных коллективов трех стран: России, Беларуси и Казахстана, а также представители исполнительных органов власти федерального и регионального уровней. Это свидетельствует о большой значимости для практического использования представленных на конференции докладов по проблемам энергосбережения и защиты окружающей среды. В выступлениях участников конференции были изложены результаты теоретических и прикладных исследований и разработки новых технологий и технических средств. Основная направленность исследований - повышение уровня энергетической безопасности и надёжности энергоснабжения предприятий и сельских поселений, в том числе за счёт широкого использования местных и возобновляемых энергоресурсов; вовлечение ВИЭ в топливно-энергетический баланс; сокращение затрат на производство, распределение и транспортировку электрической энергии и топлива; энергосбережение и повышение энергоэффективности производства сельхозпродукции; снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду; более эффективное использование энергетического потенциала Союзного государства России и Белоруссии.
Ключевые слова: конференция; возобновляемые источники энергии; тепловой насос; биогазовая установка.
Institute for Engineering and Environmental Problems in Agricultural Production (IEEP) - branch of FSBSI FSAC VIM, Saint Petersburg, Russia
A.Ф. Эрк, канд. техн. наук;
B.Н. Судаченко, канд. техн. наук;
Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук; В.А. Размук
ENERGY SAVING; USE OF RENEWABLE ENERGY SOURCES
A. F. Erk, Cand. Sc. ( Engineering);
V. N. Sudachenko, Cand. Sc. ( Engineering);
V.A. Razmuk;
E. V. Timofeev, Cand. Sc. ( Engineering)
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
On April 26, 2018, the 4th Scientific and Practical International Conference "Energy Saving; Use of Renewable Energy Sources" was held at the Institute of Engineering and Ecological Problems of Agricultural Production (IEEP) (Saint Petersburg-Pushkin). The conference was organized by the Committee for Agroindustry and Fishery Complex of the Government of Leningrad Region, the Committee for Fuel and Energy Complex of the Government of Leningrad Region, the State Enterprise "Energy Institute of the National Academy of Sciences of Belarus", the State Public Institution of Leningrad Region "Center for Energy Conservation and Energy Efficiency Improvement of Leningrad Region" and IEEP - branch of FSBSI FSAC VIM. The conference was attended by scientists and experts from leading research, production and training teams from three countries: Russia, Belarus and Kazakhstan, as well as representatives of executive authorities of the federal and regional levels that indicates the great importance for the practical use of the reports discussed at the conference concerning the energy conservation and environmental protection. The participants of the conference presented the results of theoretical and applied research and development of new technologies, machines and equipment. The main aim of research is to provide the higher level of energy security and reliability of energy supply to enterprises and rural settlements through the wide use of local and renewable energy resources; to involve the renewable energy resources in the fuel and energy balance; to reduce electricity and fuel production, distribution and transportation costs; to improve the energy saving and energy efficiency of agricultural production; to lower the anthropogenic load on the environment; to use more effectively the energy potential of the Common State of Russia and Belarus.
Keywords: conference; renewable energy sources; heat pump; biogas plant.
Введение
26 апреля 2018 г. в ФГБНУ «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства»
Пушкин) прошла научно-практическая конференция использование
(г. Санкт-Петербург-четвертая международная «Энергосбережение, возобновляемых источников энергии». Организована конференция Комитетом по агропромышленному и рыбохозяйственному комплексу Правительства Ленинградской области, Комитетом по топливно-энергетическому комплексу Правительства Ленинградской области, ГП «Институт энергетики Национальной Беларуси», ГКУ
энергосбережения и
энергоэффективности области» и ФГБНУ «Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства».
В работе конференции приняли ученые и специалисты из ведущих научных, производственных и учебных коллективов трех стран: России, Беларуси и Казахстана.
академии наук ЛО «Центр повышения Ленинградской
Также в работе конференции приняли участие представители исполнительных органов власти федерального и
регионального уровней, что свидетельствует о большой значимости для практического использования обсуждаемых на
конференции докладов по проблемам энергосбережения и защиты окружающей среды.
Материалы и методы, результаты и обсуждение
Использование возобновляемых
источников энергии (ВИЭ)
В России в настоящее время находятся в эксплуатации солнечные электростанции сетевые и автономные мощностью от 60 кВт до 25 МВт (рис.1). Построены они с использованием фотоэлектрических модулей отечественного производства. Розничный рынок фотоэлектрических модулей охватывает более 30 регионов Российской Федерации. Об этом и о начале широкого использования солнечной энергии сообщил Теруков Е.И., д.т.н., профессор (НТЦ тонкопленочных технологий в энергетике при ФТИ им. А.Ф. Иоффе, г. Санкт-
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
Петербург). В его докладе освещена история модулей с к.п.д. 10%, и с последними разработки технологий и организация разработками с технической
производства в стране фотоэлектрических эффективностью 17%.
Рис. 1. Солнечная электростанция сетевая мощностью 60 кВт на о. Валаам (Республика Карелия)
Опыт эксплуатации автономной солнечной электростанции мощностью 110 кВт (Республика Алтай) и сетевой электростанции (СЭС) мощностью 106 МВ (Республика Крым) обобщил с своем докладе Бобыль А.В., д. ф.- м. н., профессор (ФТИ им. А.Ф. Иоффе, г. Санкт-Петербург).Основные недостатки
автономной электростанции выявленные в течении 5 лет эксплуатации: отказ инвертора, недобор генерации в 2 раза, необходимость замены свинцовых аккумуляторов. Технические проблемы сетевой солнечной электростанции: отсутствие способа контроля баланса фаз при наличии линейных и фазовых искажений (фликер шума), и надежных способов уменьшения аварийности в импульсных режимах релейных устройств; не установлены причины деградации солнечных элементов и способов повышения их надежности, не установлены условия безаварийности мощных (> 500 кВА сетевых инверторов). В ФТИ им. А.Ф. Иоффе создан стенд и организованы испытания на механическую прочность и
термоциклируемость солнечных модулей.
Разработаны методики испытаний и экспресс- диагностики для обеспечения повышенной надежности солнечных модулей. Обоснована необходимость и состав отечественного центра разработки методик испытаний, как фотоэлектрической продукции, так и солнечных электростанций. Целью этих работ является разработка автономных солнечных электростанций повышенной надежности.
Доронин АН., к.т.н.(НОЦ СНК по использованию ВИЭ и энергоэффективности ФГБОУ ВО «Национальный
исследовательский университет «МЭИ», г. Москва) сообщил, что МЭИ -является базовой организацией государств -участников СНГ по подготовке, профессиональной переподготовке и повышению квалификации кадров в сфере электроэнергетики. Для этих целей организован НОЦ СНК по использованию ВИЭ и энергоэффективности. Привел данные об основных показателях солнечных электростанций в России. • Суммарная установленная мощность солнечных панелей: около 0,5 ГВт (1 ГВт к концу 2018 г.)
• Стоимость ФЭП: 53-109 руб/Вт
•Общее количество станций: 51 (из них 28 строятся или вводятся в эксплуатацию)
• Стоимость электроэнергии: 35-45 руб/кВтч •Минимальная себестоимость электроэнергии в Южных регионах: 12-14 руб/кВтч
В настоящее время автономные гибридные солнечные электростанции строятся в основном частными компаниями на основе долгосрочных договоров поставки мощности (ДИМ) в отдаленных регионах и труднодоступной местности. Основное назначение их -частичная компенсация использования дизельного топлива для дизельных электростанций (ДЭС). В этих населенных пунктах себестоимость электроэнергии производимой ДЭС колеблется от 20,25 руб/кВтч. (п. Депутатск) до 115,87 руб/кВтч.(п. Юкагир). Сетевые солнечные электростанции используются для компенсации потерь электроэнергии в сетях и как резервный (аварийный) источник электроэнергии. В настоящее время в России формируются следующие рынки солнечной энергетики: продажа солнечных панелей для личного применения или других целей; системы автономного энергоснабжения частных домов и предприятий, отдаленных поселений; строительство крупных СЭС по ДПМ.
Опыт проектирования и создания систем энергоснабжения на основе комплексного использования ВИЭ накоплен в Научно-образовательном центре «Возобновляемые виды энергии и установки на их основе» Санкт-Петербургского политехнического университета им. Петра Великого изложен в докладе Елистратова В.В. д.т.н., профессора, Заслуженного энергетика РФ. В России более 65% территории, где проживает более 11 млн человек, находится в зоне децентрализованного энергоснабжения и в зоне суровых климатических условий, Работает около 900 ДЭС, годовая выработка
которых около 3000 МВт-ч. Себестоимость энергии на ДЭС - 15 - 250 руб/ кВт.ч. Завоз топлива - более 1,1 млн. т./год. Стоимость завозимого дизельного топлива составляет 40-100 тыс. руб. за тонну. Финансирования энергоснабжения более 150 млрд. руб, в том числе на завоз топлива более 40,0 млрд. руб. Проблемы энергоснабжения, в т.ч. в Арктике: суровые климатические условия; северный завоз, сложная логистика доставки, высоки риски; устаревшее оборудование на ДЭС, высокий расход топлива (до 850г/кВт.ч.). Изложены пути решения проблем в зоне децентрализованного энергоснабжения, в том числе в Арктике: использование местных (возобновляемых) видов энергии (технические
ветроэнергетические ресурсы (ВЭР) России составляют 6.2х1015 кВт.ч. /год, из которых около 30% сконцентрировано в Северных регионах);реконструкция существующих систем энергоснабжения и линий электропередачи (ЛЭП);подключение к системам централизованного
энергоснабжения (строительство длинных ЛЭП и укрупнение генерации);замещение дорогого дальнепривозного дизельного топлива; использование экологически чистых технологий на основе ВИЭ модульного исполнения. Доложены принципы проектирования и создания эффективных систем энергоснабжения на ВИЭ для автономной генерации: достоверная оценка ресурсов ВИЭ в месте размещения энергетического комплекса (ЭК), особенно при ограниченной природно-климатической информации; оптимизации параметров и режимов работы автономного ЭК для энергоснабжения автономных потребителей на основе комплексных критериев; использование системы автоматического управления ЭК на основе активно-адаптивных связей, обеспечивающую
высокий уровень замещения органического топлива; использование оборудования,
специально разработанного и
адаптированного к местным природно-климатическим условиям; расчет инвестиций в ЭК на базе ВИЭ для автономных регионов на основе системной эффективности.
Развитие ветро и ветро-солнечных комплексов гарантированного
электроснабжения малой мощности в мире и России изложены в докладе Грибкова С. В., к.т.н., Председателя Комитета ВИЭ общественной Феделальной Палаты, ст. науч. сотр. ФГУП ЦАГИ им. профессора Жуковского Н.Е., генерального директор НИЦ «Виндэк». По данным системного оператора единой электроэнергетической системы России — суммарная установленная электрическая мощность
ветроэлектростанций (ВЭС) ЕЭС России на 1 февраля 2018 составляет 134,36 МВт, доля ВЭС в установленной мощности всех электростанций единой энергосистемы России- 0,06%; суммарная установленная
электрическая мощность СЭС-534,22 МВт, доля СЭС-0.22%. В перспективе наряду с строительством ВЭС и СЭС больших мощностей, для параллельной работы с централизованными системами
энергоснабжения, особое внимание будет уделяться созданию энергетических комплексов гарантированного
энергоснабжения. Это вызвано тем, что существует проблема электроснабжения малочисленных удаленных территорий: малая численность населения до 10 и до 100 человек; удаленность от централизованных сетей и крупных поселений; трудность доставки топлива; высокая стоимость доставки топлива; продолжительность электроснабжение обеспечивается в течение от 8 до 12...17 часов в сутки. В докладе приведены результаты проделанной работы по обоснованию потребности и необходимости создания энергетических комплексов малой мощности (рис.2;3;4)
Рис. 2. Классификация ВЭУ по мощности и назначению
Города, пром-ть.Сотни МВт
Поселения городского типа Десятки — сотни кВт
Сельские поселения Единицы-сотни кВт
Села Десятки -сотни кВт
Деревни Единицы -десятки кВт
Дачные хозяйства Единицы-десятки кВт
Энергопотребители
Фермерские хоз. и объекты АПК Единицы -десятки кВт
Гидрометслужба. Единицы кВт
Навигационные устройства Десятки-сотни Вт
Рекриационные зоны и
места отдыха Единицы-десятки кВт
Пункты технического
набл юдения Единицы-десятки кВт
Кардоны, лесничества,охотоведческие хозяйства, заповедники, рыболоведческие и старательские артели. Единицы-десяти кВт
Рис. 3. Классификация потребителей, расположенных на удаленных и приравненных к ним
территориям
Рис.4. Обобщенная блок-схема комплекса гарантированного энергоснабжения на ВИЭ малой мощности
В настоящее время ряд предприятий активно работают над созданием комплексов гарантированного электроснабжения на основе ВЭУ арктического исполнения, среди них можно назвать Санкт-Петербургский политехнический университет (коллектив под руководством проф. Елистратова В.В. (Амдерма), ЦАГИ, МФТИ - институт Арктических технологий, МЭИ и среди малых предприятий НИЦ «Виндэк» и ряд
других.
Разрабатываются уникальные конструкции ВЭУ и бездизельные энергетические комплексы гарантированного
электроснабжения.
О проекте строительства ветропарка (ВЭС «Свирица») в Волховском районе Ленинградской области сообщил Брызгунов И.М.(Председатель НО «Ассоциация ветроиндустрии). Данные проекта «ВЭС Свирица»: мощность - 69 МВт, 23 ветрогенератора мощностью 3 МВт каждый при среднегодовой скорости ветра- 6,5 м/с, плановые капитальные затраты - 7.5 млрд. руб. Генеральный директор ООО «ТрансЗападСтрой» Резничок А. М. доложил об опыте проектирования и реализации ветродизельных электростанций (ВДЭС) для труднодоступных районов Крайнего Севера и Дальнего Востока РФ на примере ВДЭС п. Амдерма (рис. 5).
Рис. 5. ВДЭС поселка Амдерма: число жителей 325, потребная пиковая мощность 800кВт, средняя -300 кВт, минимальная температура на территории поселка - минус 42°С
Мощность ВДЭС: 200 кВт ВЭС+ 1050 кВт ДЭС. Среднегодовая выработка ВДЭС 2790 Мвт.ч. Доля полезной выработки ВЭС 36-42%. Расчетная экономия дизельного топлива 175 тыс. л./год.
Ветроэнергетические установки (ВЭУ) являются малообслуживаемые, однако для надежной работы требуется ответственная эксплуатация ВЭС и сервисное обслуживание. В этом случае выход на проектные экономические показатели будет гарантирован.
Выбор химического источника тока (ХИТ) для буферной батареи возобновляемых источников энергии (ВИЭ)-тема выступления Агафонова Д.В., к.т.н., доцента (Санкт-Петербургский
технологический институт). Докладчик изложил требования к буферным батареям ВИЭ: низкая цена, большой циклический ресурс (десятки тысяч циклов), пожаро и взрывобезопасность, безуходность,
обеспеченность автоматической системой контроля, работоспособность при низких и высоких температурах от -40°С до +120°С, возможность создания
аккумуляторов большой ёмкости и высокие удельные характеристики не требуются!
Последнее требование автор предложил основываясь на собственных исследованиях литий-ионного аккумулятора системы Li4Ti5O12 | LiFePO4, который является основой для стационарной аккумуляторной батареи. Достоинства системы Li4Ti5O12 | LiFePO4: в элементный состав катода и анода не входят дорогостоящие компоненты; данная система ЛИА работает на простых и дешёвых электролита; диапазон рабочих температур находится в пределах от -40°С до +120°С ; система пожаро и взрывобезопасна, поэтому технически возможно создание аккумуляторов большой ёмкости 1000 А*ч и более.
Интелектуальные системы
управления энергоустановками
Использование Smart Grid системы для снижения потерь электроэнергии в Республике Казахстан позволило в течении трех лет (2014-2017 г. г.) снизить потери сетях 0,4 кВ с 10,7 до 7,3%. Проведена реконструкции низковольтных сетей с заменой проводов на СИП и приборов коммерческого учета электроэнергии на приборы снабженые встроенным PLC-модемом (Power Line Communication) и реле управления для возможности
дистанционного регулирования
потребляемой мощности и т.д.(доклад Наби Перизат, Республика Казахстан).
Научное и практическое значение представляет работа ученых Республики Казахстан «Создание интеллектуальной системы управления энергообъектом при сложно прогнозируемых потреблении и выработке» (Нурпеисова Г.Б., д.т.н, и Нурпеисов А. Т., Евразийский технологический университет; Панюкова Д.В., Казахский Национальный
Исследовательский Технический
Университет им.К.И. Сатпаева ). Согласно прогнозным балансам Министерства энергетики Республики Казахстан использование ВИЭ будет ежегодно расти на 0,5 миллион МВтч до 2020 г.и 1 миллион МВтч до 2023 г. или с 1% до 5% от всей выработки по Республике. Основная задача, стоящая перед производителями и потребителями электроэнергии:
минимизация стоимости электроэнергии. Увеличение роли ВИЭ приводит к рандомизации не только потребления, но и выработки электроэнергии. Задачу минимизации стоимости электроэнергии можно сформулировать следующим образом: тт РС(Т, Е^ SR), Е-Т=С, где РС -стоимость электроэнергии, тг;Т - суммарная электропотеря при транспортировке, кВтч; ER - амортизация стоимости оборудования, тг; SR - другие операционные расходы, тг; Е
- общая выработка электроэнергии, кВтч; С
- общее потребление электроэнергии, кВтч. Для решения подобной задачи во всем мире предлагают следующие подходы: аккумуляторы как часть энергосистемы; динамические тарифы; электромобили разного рода и другие устройства с аккумуляторами (EPV); децентрализация и др. Ученые Республики Казахстан предлагают другой метод решения задачи минимизации. Энергосистему представляют как холон-- систему, которая само по себе
является целым, но вместе с этим представляет собой часть ещё большей системы.
Используя данный метод можно решать задачи минимизации: времени реагирования; расстояния до источника энергии; вычислительных мощностей центральной энергосети. Задача минимизации стоимости электроэнергии как для каждого холона, так и всей холархии является универсальной.
Рост количества установок на ВИЭ увеличивает неопределенность в задаче оптимизации для энергосистемы.Задача прогнозирования (Big Data): дано x(t), x(t-1), x(t-2),..., x(t-l), найти x(t+d)=¥(x(t),...,x(t-l)), где d - шаг
прогнозирования, I - величина запаздывания. Используются тысячи измерений для адекватного прогноза такого временного ряда - Big Data. Для решения подобной задачи можно использовать следующие подходы: регрессионные модели;
нейросетевые модели; нейронечеткие модели; дополнительная информация и предварительная обработка данных; комбинация методов. Все они являются равноценными и ни один не является универсальным Децентрализация
энергосистемы в рамках концепта холонов позволит существенно снизить нагрузку на центральную энергосеть и повысить вовлеченность потребителя в управление энергосистемой. Это увеличит эффект и от
других предложенных подходов. Управление энергосистемой требует прогнозирования потребления и выработки на всех уровнях. Для каждого частного случая прогнозирования на сегодняшний день необходим подбор конкретной
интеллектуальной модели. Ученые считают, что необходимо сформулировать более универсальный инструмент прогнозирования энергопотребления и энерговыработки.
В Новосибирском государственном техническом университете проведено исследование «Поиск оптимальных функций принадлежности нечетких множеств для оптимизации систем управления
ветроэнергетической установкой»(Зубова Н.В.,к.т.н.). Опытным путем в программной среде FuzzyLogicToolbox/Simulink/Matlab получено, что при одинаковых входных переменных, наиболее оптимальное изменение скорости генератора Ааг на выходе достигается при использовании симметричной гауссовской функции принадлежности. Используя данную функцию, система сможет прийти в точку максимальной выработки быстрее всего. Достоинства: обеспечивает необходимый размер шага при поиске, что обеспечивает быструю сходимость, также регулятор может принимать неточные и искаженные сигналы, нет эффекта перерегулирования.
Малышкин В.Г.,к.ф.-м.н. (ФТИ им. А.Ф Иоффе) доложил результат
фундаментального исследования,
позволяющего качественно оценивать временные последовательности, в том числе в энергетике: «Спектральный подход к анализу всплесков временной
последовательности». Основная идея: получать из данных вместо вектора (как в Фурье и наименьших квадратах) матрицу (как в теории случайных матриц) и находить её спектр.
О новом направлении научной и образовательной работы в СПбГЭТУ ЛЭТИ
«Сельское хозяйство 4.0: интеллектуальные системы мониторинга распределенных биологических объектов» доложил Рыбин В.Г. (Молодежный НИИ СПбГЭТУ ЛЭТИ). Успешно инкорпорировано в
образовательный процесс СПбГЭТУ по ряду направлений подготовки проектно-ориентированное обучение на основе реальных задач народного хозяйства. Созданы прототипы узлов интеллектуальной системы мониторинга распределенных биологических объектов. Апробирована методика модельного проектирования комплексных систем сбора данных. В настоящее время прототип системы проходит апробацию на ряде пасек Ленинградской области. Предполагается расширение предлагаемых подходов и технических решений на другие отрасли АПК.
В Институте инновационных технологий в электромеханике и робототехнике Государственного университета
аэрокосмического приборостроения (ГУАМ) (Соленый С.В., к.т.н) для повышения эффективности использования ВИЭ созданы макеты плоского генератора, автоматической системы очистки солнечных батарей Clear Sun и электроэнергетического комплекса открытой архитектуры, в состав которых входят ветрогенераторы и
фотоэлектрические (солнечные) батареи. Система очистки солнечных батарей может функционировать в режимах
дистанционного и автоматического управления.
Повышение эффективности
использования тепловых насосов
Повышению энергоэффективности
тепловых насосов (ТН) в технологических процессах сельского хозяйства посвящен доклад Васильева А.Н., д.т.н., профессора (Федеральный научный агроинженерный центр ВИМ)
Наиболее эффективны водяные и грунтовые ТН, так как эти источники тепла сохраняют в течение отопительного периода практически постоянную температуру. Эксплуатация грунтовых ТН в условиях центральной России имеет следующие недостатки: высокие капитальные затраты (установка непосредственно грунтового теплообменника); вымерзание
примыкающего к теплообменнику грунта за годы эксплуатации. Недостатком водяного ТН является низкая температура поверхностных и грунтовых вод в зимний период. Для водяной скважины минимальная температура должна составлять +6^7°С, так как при нормальной работе теплового насоса температурный перепад между водой, которая поступает на тепловой насос и водой, которая выходит из него, должна составлять 5°. Если температура входящей воды из скважины будет около +5°С, то теплообменник покрывается слоем льда и выходит из строя. Автор предлагает использовать для сельского хозяйства мембранный теплообменник (рис.7).
1 I II
Рис.7. Мембранный теплообменник 1 - разъемный корпус; 2 - мембрана;
3 - патрубок подвода и отвода хладоносителя; 4 - вода; 5 - лед I - режим подачи хладоносителя; II - режим отвода хладоносителя.
Такая конструкция теплообменника позволяет одновременно решать две задачи: снимать тепловую энергию фазового перехода вода - лёд; намораживать требуемые объёмы «рыхлого» льда для охлаждения продукции сельского хозяйства.
Нормальный режим работы теплонасоса с таким теплообменником - работа с теплоносителем температурой менее 5оС.
В Ленинградской области в течении трех лет реализуются проекты обогрева общественных и производственных зданий геотермальным теплом земли с использованием тепловых насосов (Коваленко А.С., ГКУ ЛО «Центр энергосбережения и повышения
энергоэффективности Ленинградской
области).Сроки окупаемости затрат 4,87- 7 лет.
Технологии утилизации
промышленных и коммунальных отходов, нетрадиционные источники энергии
По данным Росприроднадзора объём накопленных отходов производства и потребления в РФ в 2014 году составил ~ 4 млрд.т. Ежегодно образуется более 27 млн.т ТБО, перерабатывается не более 3%. В настоящее время в России планируется строительство ряда
мусороперерабатывающих предприятий для решения проблемы ликвидации
существующих и исключения возможности создания новых мусорных свалок вокруг городов. В докладе Паршукова В.И.(ООО НПП «Донские технологии») приведена информация о проекте «Автономный модуль получения тепла и электроэнергии, работающий на продуктах переработки твердых бытовых и промышленных отходов» (рис.8).
Рис.8. Автономный модуль получения тепла и электроэнергии, работающий на продуктах переработки твердых бытовых и промышленных отходов
Цель проекта: разработка и создание для типовых мусоросортировочных
предприятий, - автономных промышленных модульных установок на базе модульных технологий, применяемых в
производственном процессе ЗАО МИК «АКВА-СЕРВИС», для обеспечения технологических нужд процесса сортировки и переработки отходов рабочими средами: горячей водой, сухом воздухе и электроэнергии в ходе процесса
переработки отсортированных отходов производства и потребления. Исполнителями проекта являются ФГУП «РНЦ «Прикладная химия» и ЗАО МИК «АКВА-СЕРВИС», исследованиями которых установлено, что при повышении температуры пиролиза ТБО до 700°С количество выделяющегося газа увеличивается до 160-180л/кг, теплотворная способность достигает максимальной величины Q~ 3800ккал/м3. Количество кокса остающегося в реакторе составляет ~ 25... 30мас%. Состав кокса, %мас: С-80-8 8Ю2~2,0-2.5; СаС12 -3,0-4,0; Са0~2,0-3,0 Mg0~1,0; Fe203~1,0; А1203~1,5-2,0 прочее~3,0.
Экспериментальная отработка
модульной контейнерной энергоустановки с энергоузлом на базе паровой турбины, производительностью по ТБО - до 50кг/час,
и электрической мощностью - 5 кВт завершена в 2017 году.
Об опыте эксплуатации биогазовых установок в Беларуси сообщил Гутман В.Н.,к.т.н., доцент (Белорусский
государственный аграрный технический университет (БГАТУ). В Белоруси находятся в эксплуатации биогазовые установки, построенные в 2008- 2014 г.г. Успешно с 2008 года эксплуатируются биогазовые установки, субстрат в которых жидкий куриный помет, куриный помет и жидкий навоз КРС (рис.9а), а также установки, субстрат в которых жидкий свиной навоз, твердый свиной навоз и прочие органические отходы (рис.9б)
№г|Д>мД •уЭимыйнЗХ» -эот/сут, Куоииыа помет - 15.7 т/суг. «ЛД.ЯЯ .СК1 КРС - МЛ т/от.
Планируемы
* Спогш. м*
> >лс*трса»?рги*. *ВГч
* теллмой 1ЖЧУКЛ. пая
потрейлемие тгэпм из а
> >ЛС-*ТрО»ИС9ГИА. »Вгч (\ог гаамоя »ы»Свпи|
* тстикиеЛ хх^ргнц. йап от га&леЛ 1ымйот«я)
0 +340 = 520 кВтэл.
1500 м3
1500 м3
навоз -43,8 т/сут., навоз -43,8 т/сут.,
цы - 0,3 т/сут.
Планируемая выработка: В сутки
> биогаза, м3 4700
> электроэнергии, кВтч 10110
> тепловой энергии, Гкал 11,3
Потребление энергии на собственные нужды:
> электроэнергии, кВтч (% от 620 годовой выработки)
> тепловой энергии, Гкал (% от 3 39 годовой выработки) '
б)
Рис. 9. Биогазовые установки на различных видах субстрата
7140 млн.руб. (в
Опыт эксплуатации биогазовых установок постоянно обобщается с целью повышения надежности работающих установок и разработки более совершенных. Такой является пилотный проект биогазовой установки в ГП «Экспериментальная база «Зазерье» РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства» (рис.10).
Рис. 10. Общий вид пилотной биогазовой установки в ГП «Экспериментальная база «Зазерье» РУП «НПЦ НАН Беларуси по механизации сельского хозяйства»
Техническая характеристика биогазовой установки: электрическая мощность 250кВт; тепловая мощность, 280кВт; основное технологическое сырье- навоз КРС; объем
участников результаты
целью которых
энергетической надёжности
ферментера- 1600куб.м; объем
дображивателя- 1735 куб.м Выводы
В выступлениях
конференции изложены теоретических и прикладных исследований и разработки новых технологий и технических средств, является:
• повышение уровня безопасности и энергоснабжения предприятий и сельских поселений, в том числе за счёт широкого использования местных и возобновляемых энергоресурсов;
• вовлечение ВИЭ в топливно-энергетический баланс;
• сокращение затрат на производство, распределение и транспортировку электрической энергии и топлива;
• энергосбережение и повышение энергоэффективности производства сельхозпродукции;
• снижение антропогенной нагрузки на окружающую среду;
• эффективное использование энергетического потенциала Союзного государства России и Белоруссии.
УДК 631.3 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10026
ОЦЕНКА ЭФФЕКТИВНОСТИ ГЕЛИОВОДОНАГРЕВАТЕЛЯ
A.Ф. Эрк, канд. техн. наук; В.А. Размук
B.Н. Судаченко, канд. техн. наук; Е.В. Тимофеев, канд. техн. наук
Институт агроинженерных и экологических проблем сельскохозяйственного производства(ИАЭП) -филиал ФГБНУ ФНАЦ ВИМ, Санкт-Петербург, Россия
Представлены результаты экспериментального исследования некоторых теплоэнергетических характеристик гелиоводонагревателя с использованием динамического метода. Объектом исследования был плоский гелиоколлектор, разработанный ИАЭП. Коллектор представляет собой радиатор с зачерненной поверхностью, установленный в корпусе и закрытый сверху одинарным
