CC BY
62
The main features of infrared heaters, their principle of operation, advantages and disadvantages are considered.
Key words: heaters, infrared range, infrared devices, electric energy,
heating.
Bazyl Ilya Mikhailovich, candidate of technical sciences, docent, energy@tula. ru, Russia, Tula, Tula state University,
Klyuchnikova Alina Yurievna, student, alinka. klyuchnikova@yandex. ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 537.3
КОМПЛЕКСНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ
ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ
В.Ю. Карницкий, А.Н. Князев
Рассмотрена возможность совмещения нескольких природных возобновляемых источников энергии для получения автономной энерговырабатывающей установки.
Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, ветроустановка, ветро-генератор, солнечные панели, аккумуляторная батарея, лопасти.
Солнечная энергия наряду с ветровой присутствуют в любой точке поверхности Земли.
Солнце посылает на Землю огромное количество энергии. Энергия ветра - это косвенная форма солнечной энергии, являющаяся следствием разности температур и давлений в атмосфере [1].
В данной статье рассматривается возможность совмещения двух источников природной энергии - ветра и солнца.
Автономная энергоустановка на базе возобновляемых источников энергии является законченным устройством для получения электрической энергии, позволяющая работать без подключения к питающей сети. Во время перебоя с возобновляемыми источниками энергии используется резервное питание установки.
Установка состоит из следующих основных составных частей: генератор переменного/постоянного тока; лопасти; основание конструкции; солнечные панели; аккумуляторы, накапливающие энергию, что позволяет использовать ее при небольшом ветровом/солнечном потоке или его полном отсутствии; контроллер - преобразователь переменного напряжения,
194
полученного с генератора, в постоянное, которое применяется для заряда батарей; автоматический ввод резерва (АВР) - устройство автоматического переключения, связывающее ветрогенератор с другими источниками энергии (солнечными панелями, электросетью); инвертор для преобразования постоянного тока из аккумуляторов в переменное напряжение для различных потребителей.
Примерный общий вид установки представлен на рис. 1.
Рис. 1. Примерный внешний вид автономной энергоустановки на базе возобновляемых источников энергии: 1 - солнечная панель; 2 - лопасти ветрогенератора; 3 - ось вращения лопастей ветрогенератора;
4 - основание конструкции; 5 - место расположения АКБ
Рассмотрим принцип действия устройства. Ветер, действуя на лопасти установки, вращает ротор, приводя в движение вал электрогенератора. Генератор вырабатывает электрическую энергию, и, таким образом, энергия ветра превращается в электрический ток. Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) - устройство, которое превращает энергию поступательного движения ветра в электрическую энергию [2].
Производимая установкой мощность напрямую зависит от потока воздуха и рассчитывается по формуле
N =
3 рБ¥
(1)
где р - плотность воздуха; 8 - рабочая площадь; V - скорость ветра.
Основным количественным показателем скорости движения ветра является метры в секунду (м/с). Направление определяют в румбах (их 16) или угловых градусах [3].
Принцип работы преобразователей солнечной энергии заключатся в преобразовании излучения (энергии света) фотоэлементами в электрическую энергию (фотогальваника).
Мощность солнечной панели можно выразить формулой
Р = Е ■V■ Б ■ К ■ К
5 ГОр
2
где £ - количество солнечной энергии, попадающей на панель;У - номинальная мощность одной солнечной батареи; 8Г - величина солнечной радиации; Ко - поправочный коэффициент солнечной энергии, падающей на панель (зависит от угла наклона и южного направления); Кр - коэффициент потери электроэнергии во всей системе автономного электроснабжения.
В небольших автономных системах функцию резервного питания выполняют аккумуляторные батареи, заряд которых начинает увеличиваться, как только мощность установки превысит показатель нагрузки.
Ветрогенераторная часть установки относится к вертикальноосевым установкам. В таких конструкциях отсутствует необходимость ориентировки на ветер [4].
Принцип работы автономной установки представлен на рис. 2.
Потребители
Рис. 2. Общий принцип работы автономной энергоустановки на базе возобновляемых источников энергии
Область применения. В различных странах на государственном уровне устанавливаются льготы для производителей/потребителей экологически чистой энергии [5]. Топливно-энергетические ресурсы (из традиционной энергетики) склонны к постоянному росту цен из-за увеличения стоимости сырья. В свою очередь, нетрадиционная энергетика приобретает популярность, область применения увеличивается.
Рационально использовать автономную энергоустановку на базе возобновляемых источников энергии в удаленных районах Сибири и Дальнего Востока, на Камчатке, Курильских островах, в местах, где используют децентрализованную систему электроснабжения на базе дизельных электростанций (в которых используется привозимое топливо), в связи с трудностями реализации традиционного электроснабжения.
196
Подходящими условиями использования установки являются взлетно-посадочные полосы воздушных вокзалов. Открытая местность, сильные воздушные потоки от часто движущихся воздушных судов помогут запитать часть различных электроприемников (например, сигнальные огни на полосе, камеры фото-видео фиксации и др.). Потенциально, применение таких мер может снизить цены на авиабилеты, трансфер и прочее.
Расположение автономной энергетической установки вдоль автомобильных магистралей, между разделительными полосами разметками на активных участках автодороги смогут обеспечить питанием камеры фотовидео фиксации нарушений правил дорожного движения, освещение дорожного полотна, питание различных электроприемников на платных участках дорог. А также питание светосигнальных знаков, обозначающих пешеходные переходы через автодороги.
К числу преимуществ вышеописанного устройства, использующих возобновляемую энергию, относятся:
экологичность - установки используют возобновляемый источник энергии, которым можно пользоваться постоянно, не нанося ущерба окружающей среде;
замена энергии тепловых электростанций, что способствует уменьшению выбросов парниковых газов [6];
экономичность - в сравнении с традиционными источниками электрической энергии (газ, торф, каменный уголь, нефть), подобные установки позволяют значительно снизить энергозатраты (часто постройка, например, ветроэлектростанции обходится дешевле, нежели подключение к существующим энергосистемам).
Экологические проблемы современного мира и ограниченность запасов ископаемого топлива вынуждают искать новые виды энергоресурсов, в том числе и новые технологии энергообеспечения потребителей.
Список литературы
1. Лукутин Б.В. Возобновляемые источники электроэнергии: учебное пособие. Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2008. 187 с.
2. Агеев В. А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. М.: МРСУ, 2004. 174 с.
3. Кашкаров А.П. Ветрогенераторы, солнечные батареи и другие полезные конструкции. М.: ДМК Пресс, 2011. 144 с.
4. Совет инженера. Интернет-энциклопедия по обустройству сетей инженерно-технического обеспечения [Электронный ресурс]. URL: http:// sovet-ingenera.com/ eco-energy/ generators/ kineticheskijvetrogenerator .html (дата обращения: 05.11.2018).
5. Филатова А.С. Положение и перспективы нетрадиционной возобновляемой энергетики в России // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2017. Вып. 12. Ч. 1. С. 214 - 217.
6. Виссарионов В.И., Золотов Л.И. Экологические аспекты возобновляемых источников энергии. М.: Изд-во МЭИ, 1996. 155 с.
Карницкий Валерий Юрьевич, канд. техн. наук, доцент, eieslsajsu. tula.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,
Князев Антон Николаевич, магистрант, MrAnton71@,gmail. com, Россия, Тула, Тульский государственный университет
COMPLEX USE OF RENEWABLE ENERGY SOURCES V. Yu. Karnitsky, A.N. Knyazev
The renewable power engineering is the most dynamically developing direction in power industry. Renewable resources are ofparticular importance in the decentralized power supply systems that is characteristic of the extensive territory of the Russian Federation and other countries. In article the possibility of combination of several natural renewable sources of energy for receiving the autonomous power developing installation is considered.
Key words: renewables, wind turbine, wind generator, solar panels, rechargeable battery, blades.
Karnitsky Valery Yuryevich, candidate of technical sciences, docent, eies/s a /sii. tula. ru, Russia, Tula, Tula State University,
Knyazev Anton Nikolaevich, undergraduate, MrAnton 71 @,gmail. com, Russia, Tula, Tula State University
УДК 620.92
АВТОМАТИЗАЦИЯ И ДИСПЕТЧЕРИЗАЦИЯ СИСТЕМ ГАЗОСНАБЖЕНИЯ НА БАЗЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ
ЭНЕРГИИ
А.Н. Князев
Рассмотрена система автоматизации удаленных объектов газоснабжения на базе возобновляемых источников энергии. Предложен метод оптимизации работы комплекса.
Ключевые слова: газорегуляторный пункт, солнечная панель, аккумуляторная батарея, автоматическая система управления.
Автоматизация объектов в различных сферах деятельности является активно развивающимся направлением в современной энергетике. Дистанционный контроль параметров, входных и выходных данных существенно сокращает участие в процессе рабочего и обслуживающего персонала [1].
198
