CC BY
68
REFERENCES
1.Udalov S.N. Vozobnovlyaemaya ehnergetika: ucheb.posobie [Renewable energy sector. Teaching aid]. Novosibirsk: Novosibirsk State Technical University Publ. 2016: 607.
2.Zubova N. V. Povyshenie rezhimnoj upravlyaemosti vetroehnergeticheskih ustanovok s izmenyaemoj geometriej lopastej regulyatorami na nechetkoj logike: dis. ... kand. tekhn. Nauk [Increase of performance controllability of wind power plants with variable geometry of blades by regulators on fuzzy logic. Cand. Sc. (Engineering) thesis]. Novosibirsk, 2014: 190.
3.Leonenkov A.V. Nechetkoe modelirovanie v srede MATLAB i FuzzyTECH [Fuzzy modelling in the MATLAB and FuzzyTECH environment]. Saint Petersburg: BHV- Peterburg, 2005: 736.
4.Adzic Evgenije, Ivanovic Zoran, Adzic Milan, Katic Vladimir. Maximum Power Search in Wind Turbine Based on Fuzzy Logic Control. Acta Polytechnica Hungarica. 2009; 6; 1:131-149. 5.Simoes, M. Godoy, Bimal K. Bose, Ronald J. Spiegel. Fuzzy logic based intelligent control of a variable speed cage machine wind generation system. Power Electronics, IEEE Transactions on. 1997; 12; 1: 87-95.
УДК 621.311.25, 620.9 DOI 10.24411/0131-5226-2018-10032
ОЦЕНКА ПОТЕНЦИАЛА СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ ЧУКОТСКОГО АВТОНОМНОГО
ОКРУГА
Н.В. Зубова, канд. техн. наук; В. А. Шевченко
Новосибирский государственный технический университет, Новосибирск, Россия
Многие населенные пункты северного региона России удалены от сетей централизованного электроснабжения, поэтому возникают сложности с обеспечением их электроэнергией. Так, например, на территории Чукотского автономного округа находится много изолированных населенных пунктов, электроснабжение которых осуществляется от дизельных электростанций. Из-за сурового климата и удаленности объектов электроснабжения доставка топлива затруднена, что, в свою очередь, сказывается на ценах на электроэнергию. Кроме того, в связи с бурным развитием проектов по добыче полезных ископаемых, требуется ввод новых мощностей. Возобновляемые источники энергии, в том числе и солнечная энергия, являются перспективным направлением в энергетике, но для грамотного и наиболее выгодного использования солнечной энергии надо сначала определить ресурсы этой энергии. В данной статье приведены результаты расчета потенциала солнечной энергии для Чукотского автономного округа. Использованы метеоданные из базы данных NASA. Определен валовый потенциал солнечной энергии Чукотского автономного округа, который составил 2165,15ГВт ч. Технический потенциал солнечной энергии представляет собой сумму технических потенциалов тепловой и электрической энергии. Значение технического потенциала тепловой энергии составило 8820 МВтч. Для определения технического потенциала электрической энергии приняты значения параметров фотоэлектрических солнечных батарей, характеризующие современный технический уровень. Технический потенциал электрической энергии равен 531 МВтч. Также определен экономический потенциал тепловой и электрической энергии от солнечного излучения. В ходе расчета было установлено, что при издержках на эксплуатацию, составляющих 5% от стоимости установки, тепловая система окупается в течение 14 лет, а электрическая - 29 лет. В идеальном случае, когда издержки на эксплуатацию равны нулю, тепловая система окупается в
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
_растениеводства и животноводства_
течение 9 лет, а электрическая система окупится за 12 лет. Полученные результаты свидетельствуют о том, что регион является экономически обоснованным донором тепловой и электрической энергии.
Ключевые слова: солнечная энергия; валовый потенциал; технический потенциал; экономический потенциал.
ASSESSMENT OF SOLAR ENERGY POTENTIAL IN THE CHUKOTKA AUTONOMOUS DISTRICT
N.V. Zubova, Cand. Sc. (Engineering); V.A Shevchenko
Novosibirsk State Technical University, Novosibirsk, Russia
Many settlements of the Northern region of Russia are located far from the centralized power supply grids, so difficulties arise in providing them with electricity. For example, in the territory of the Chukotka Autonomous District there are many isolated settlements, which are supplied by electricity from diesel power stations. Due to the severe climate and remoteness of power supply facilities, the fuel delivery is difficult that, in turn, affects the price of electricity. Moreover, the rapid development of mining projects requires new energy supply capacities. Renewable energy sources, including solar energy, show great promise in power generation, but for a competent and beneficial use of solar energy, it is necessary to estimate the relevant available resources, in the first place. The paper presents the calculation results of solar energy potential in the Chukotka Autonomous District. The weather data from the NASA database was used. The gross potential of the solar energy of the Chukotka Autonomous District was determined, which amounted to 2165.15 GWh. Technical potential of solar energy is a sum of technical potentials of thermal and electric energy. The technical potential of thermal energy amounted to 8820 MWh. To determine the technical potential of electric energy, the values of the parameters of photovoltaic solar cells, characterizing the modern technical level, were adopted. The technical potential of electric energy amounted to 531 MWh. The economic potential of thermal and electric energy from solar radiation was also determined. In the course of the calculation, it was found that with operating costs being 5% of the cost of the installation, the pay-back period of the heating system would be 14 years, and that of the electric system - 29 years. In the ideal case, when the operating costs are zero, the heating system pays off within 9 years, and the electric system pays off within 12 years. The obtained results show that the region is an economically justified donor of thermal and electric energy.
Keywords: solar energy; gross potential; technical potential; economic potential.
Введение
На территории Чукотского АО располагается большое количество изолированных населенных пунктов, электроснабжение которых осуществляется от дизельных электростанций. Основная часть топлива для этих станций доставляется в Чукотку через 5 портов (Эгвекинот, Анадырь, Провидения, Беринговский и Певек). От них доставка осуществляется наземным транспортом по зимним дорогам,
часто идущим по льду. Далее доставка зависит от уровня воды в бассейне рек Анадырь, Омолон, Анюй, от штормовой погоды в заливах Берингова моря и т.п. Правительство Чукотки и РАО «ЭС Востока» признают перспективность развития возобновляемых источников энергии (ВИЭ) в изолированных поселках, но в целом считают это делом будущего. Однако этот взгляд может быть пересмотрен в пользу ВИЭ, так как доставка становится
все дороже, а ее финансирование часто поступает несвоевременно, в целом идет деградация речного и прибрежного морского судоходства. Все это приводит к увеличению стоимости топлива. Из-за высокой стоимости топлива, как правило, возрастает себестоимость производства одного кВтч электроэнергии, что повышает тариф на электроэнергию для населения. На сегодняшний день одноставочный тариф на электроэнергию в Чукотском АО составляет 5.53-7.9 рублей за кВт-ч, в зависимости от населенного пункта, что практически в 3 раза больше чем в большинстве регионов России. Помимо всего прочего, в Чукотском АО ведется бурное развитие проектов по добыче полезных ископаемых и их первичной переработке, что влечет за собой немалый рост энергопотребления. В связи с этим требуется ввод новых мощностей на территории Чукотского АО, создание новых электростанций как на традиционном топливе, так и на возобновляемых источниках энергии [1].
Материалы и методы
Для грамотного использования солнечной энергии и с наибольшей выгодой в первую очередь необходимо оценить её ресурс. В данной статье приведены результаты расчета по определению потенциала солнечной энергии (СЭ) для Чукотского автономного округа на основе методики, предложенной в [2]. Все метеоданные для определения ресурсов были взяты из базы данных NASA [3]. Результаты и обсуждение Валовый (теоретический) потенциал солнечной энергии - количество солнечной радиации, падающее на единицу площади региона за год [2]. Среднемноголетний приход солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности в год (табл. 1, 2): Е = 2935 кВт •
Валовый потенциал солнечной энергии Чукотского АО составляет:
WB = Е • S = 2935 • 737700
= 2165,15 ГВт • ч.
Таблица 1
Среднемноголетний приход солнечной энергии на единицу горизонтальной
поверхности для тер
зитории Чукотки, находящейся на широтах более 66 ,кВтч/(мА2-месяц)
Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь
0,7 11,7 48,3 106,3 155,2 179,6 161,8 110,7 61,5 23,7 2,7 0,0
Таблица 2
Среднемноголетний приход солнечной энергии на единицу горизонтальной поверхности для территории Чукотки, находящейся на широтах менее 660,кВтч/(мА2-месяц)
Январь Февраль Март Апрель Май Июнь Июль Август Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь
6,4 38,3 128,8 255,0 359,9 408,3 366,8 262,4 158,9 72,7 14,7 1,2
Технический потенциал солнечной энергии - суммарное количество энергии, которое может быть получено в течение одного года от солнечного излучения при
современном уровне развития технологий, а также при соблюдении экологических норм.
Технический потенциал солнечной энергии находится как сумма технических
потенциалов тепловой и электрическом энергии, получаемых соответствующим преобразованием солнечной энергии:
И/Т = WТТ + WТФ. где Бс, м2 - площадь, которая по хозяйственным и экологическим
соображениям представляется
целесообразной для использования солнечной энергии: она равна части q от общей площади S, оставшейся после вычитания площадей лесов, парков, сельскохозяйственных угодий и других территорий, на которых размещение установок затруднено или запрещено: Бс — цБ.
где кт - доля площади Бс, целесообразная для установки солнечных тепловых коллекторов; кф - доля площади Бс, целесообразная для установки солнечных фотоэлектрических батарей:
кт + кф — 1.
Значения q, ^ и kф являются специфическими для каждой зоны, однако на основе опыта некоторых промышленно развитых стран установлено, что q<0,01. На основе существующего соотношения между используемой тепловой энергией и электрической в большинстве регионов
России можно указать примерное соотношение: кт — 0,9; кф — 0,1 [3]. Для определения технического потенциала тепловой энергии воспользуется следующей формулой:
WT
ТТ
= при i = 1,2,... 12,
где WТТi - технический потенциал тепловой энергии солнечного излучения в 1-й месяц года.
И>Тп — Яг^ 9 • • ^ • [(та) -и^(Т- То1) • - 3) •
¿г
где (^ — 8) - угол наклона коллектора к Земле; Го£ - среднемесячная температура окружающей среды в дневное время (время работы установок), К; £сг - время работы коллекторов (число солнечных часов в месяце), ч.
Значения параметров солнечных тепловых коллекторов, характеризующие современный технический уровень:
кВт
*-(та) — 0,9; ^ — 0,005(—
Экспериментально определенные
значения Го£[4], значения 5 и £сг[5] приведены в таблицах 3 и 4 для территории Чукотки, находящейся на широтах более 660 и на широтах менее 660, соответственно.
Таблица 3
Экспериментально определенные значения среднемесячной температуры T0i, значения угла S и время работы коллектора tc;, для территории Чукотки, расположенной на широтах более 660
To, С 5 tc, ч
Январь -23,7 -21,1 48,5
Февраль -23,3 -14,1 207,5
Март -18,5 -2,8 357,5
Апрель -9,2 9,2 480,0
Май -1,0 18,7 676,0
Июнь 9,4 23,1 720,0
Июль 13,1 21,3 732,0
Август 10,7 13,5 558,0
Сентябрь 3,6 2 405,0
Октябрь -4,4 -9,6 279,0
Ноябрь -13,7 -18,7 121,5
Декабрь -20,0 -23,5 0,0
Таблица 4
Экспериментально определенные значения среднемесячной температуры T0i, значения угла S и время работы коллектора tc;, для территории Чукотки, расположенной на широтах менее 660
To, С 5 tc, ч
Январь -16,4 -21,1 155,0
Февраль -16,9 -14,1 224,0
Март -15,6 -2,8 362,7
Апрель -7,2 9,2 450,0
Май 0,4 18,7 558,0
Июнь 8,5 23,1 607,5
Июль 12,5 21,3 589,0
Август 11,5 13,5 496,0
Сентябрь 6,0 2,0 390,0
Октябрь 1,1 -9,6 105,4
Ноябрь -6,3 -18,7 310,0
Декабрь -12,4 -23,5 147,3
Результаты расчета сведены в таблицы 5 и 6 ниже.
Таблица 5
Определение технического потенциала тепловой энергии солнечного излучения для территории
Чукотки, расположенной на широтах более 660
Ei, кВт-ч/м To, С tc, ч 5 Wrr, кВт-ч
Январь 0,7 -23,7 48,5 -21,1 -373,5
Февраль 11,7 -23,3 207,5 -14,1 -19049,9
Март 48,3 -18,5 357,5 -2,8 -33221,0
Апрель 106,3 -9,2 480,0 9,2 46278,3
Май 155,2 -1,0 676,0 18,7 16342,6
Июнь 179,6 9,4 720,0 23,1 198107,2
Июль 161,8 13,1 732,0 21,3 167852,7
Август 110,7 10,7 558,0 13,5 115911,6
Сентябрь 61,5 3,6 405,0 2 45996,3
Октябрь 23,7 -4,4 279,0 -9,6 2843,2
Ноябрь 2,7 -13,7 121,5 -18,7 -6409,7
Декабрь 0 -20,0 0,0 -23,5 0,0
Таблица 6
Определение технического потенциала тепловой энергии солнечного излучения для территории
Чукотки, расположенной на широтах менее 660
Ei, кВт-ч/м To, С tc, ч 5 Wrr, кВт-ч
Январь 6,4 -16,4 155,0 -21,1 24691,4
Февраль 38,3 -16,9 224,0 -14,1 137205,7
Март 128,8 -15,6 362,7 -2,8 446973,2
Апрель 255,0 -7,2 450,0 9,2 970905,8
Май 359,9 0,4 558,0 18,7 1390251,8
Июнь 408,3 8,5 607,5 23,1 1660990,0
Июль 366,8 12,5 589,0 21,3 1515273,1
Август 262,4 11,5 496,0 13,5 1072766,9
Сентябрь 159,0 6,0 390,0 2 642642,4
Октябрь 72,7 1,1 105,4 -9,6 379497,6
Ноябрь 14,7 -6,3 310,0 -18,7 35405,9
Декабрь 1,2 -12,4 147,3 -23,5 9728,2
Суммарный технического потенциала тепловой энергии Чукотского АО составляет:
Для определения Гг воспользуемся следующей формулой:
Щ
ТТ
=1
^ТТ1>660 +
^ ^ТТ1<660
= 534 + 8286 = 8820 МВт ■ ч. Расчет технического потенциала электроэнергии производится по формуле:
^тф
£а_
Е- '
ссг
= ^ Wтфi; при I = 1,2' ... 12,
где а - интегральный коэффициент поглощения солнечного излучения фотопреобразователями;
Значения параметров фотоэлектрических солнечных батарей, характеризующие современный технический уровень:
а = 0,97; ^ = 0,23; * = 0,004 К"1; Т1 = 298 К;
Вт
где И^-фг - технический потенциал тепловой энергии солнечного излучения в 1-й месяц года.
где ц - КПД фотопреобразователя; X - температурный градиент КПД; Гг -среднемесячная рабочая температура фотопреобразователя,
Таблица 7
Определение технического потенциала электрической энергии солнечного излучения для территории
Чукотки, расположенной на широтах более 660
<А> = 40- 2
м^ • К
Все расчеты сведены в таблицы 7, 8 и приведены ниже.
Е^ кВт-ч/м То, С tc, ч ТС, К Wтф, кВт-ч
Январь 0,7 -23,7 48,5 249,4 139,6
Февраль 11,7 -23,3 207,5 249,8 2319,7
Март 48,3 -18,5 357,5 254,5 9444,4
Апрель 106,3 -9,2 480,0 263,8 20124,2
Май 155,2 -1,0 676,0 272,0 28550,9
Июнь 179,6 9,4 720,0 282,4 31782,1
Июль 161,8 13,1 732,0 286,1 28234,9
Август 110,7 10,7 558,0 283,7 19497,2
Сентябрь 61,5 3,6 405,0 276,6 11124,0
Октябрь 23,7 -4,4 279,0 268,6 4411,8
Ноябрь 2,7 -13,7 121,5 259,3 514,4
Декабрь 0 -20,0 0 253,0 0
Таблица 8
Определение технического потенциала электрической энергии солнечного излучения для территории
Чукотки, расположенной на широтах менее 660
Е^ кВт-ч/м То, С tc, ч ТС, К Wтф, кВт-ч
Январь 6,4 -16,4 155,0 256,6 1250,6
Февраль 38,3 -16,9 224,0 256,1 7442,6
Март 128,8 -15,6 362,7 257,4 24952,3
Апрель 255,0 -7,2 450,0 265,8 47959,9
Май 359,9 0,4 558,0 273,4 65864,3
Июнь 408,3 8,5 607,5 281,5 72528,0
Июль 366,8 12,5 589,0 285,5 64175,7
Август 262,4 11,5 496,0 284,5 46098,1
Сентябрь 159,0 6,0 390,0 279,0 28503,6
Октябрь 72,7 1,1 105,4 274,1 13268,8
Ноябрь 14,7 -6,3 310,0 266,7 2752,6
Декабрь 1,2 -12,4 147,3 260,6 227,6
Суммарный технический потенциал электрической энергии Чукотского АО составляет:
Щ
ТФ
Л ^ТФ*>66° + ^
Ш.
ТФ£<66
о
Используя значения параметров прихода солнечной энергии и температуры окружающей среды, полученных в предыдущих разделах, последовательно рассчитываются: (со5^), ЕнЬ и , для I — 1,2, .„,12 и для 10-ти часового интервала времени (7-17 ч).
Использование солнечных коллекторов за полярным кругом для получения горячей воды температурой 600. Значения Ен и УТ определяются суммированием по всем месяцам:
Ен — 4692,2; Ут — 1700,7. Экономический потенциал тепловой энергии при различных сроках службы солнечных тепловых коллекторов рассчитан и приведен в табл. 9 и 10.
Таблица 9
Критические значения удельной энергии солнечного теплового коллектора и величины экономического потенциала тепловой энергии при различных значениях срока службы коллекторов
при у — 0,05
— 156 + 375 — 531 МВт • ч.
Экономический потенциал солнечной энергии региона — это величина годовой выработки тепловой и электрической энергии в регионе от солнечного излучения, получение которой экономически
оправданно для региона при существующем уровне цен на оборудование, строительство установок, энергию и топливо с учетом его транспортировки, и соблюдения
экологических норм [3].
Тсл Угкр Wэт, МВт*ч/год
1 - 0
2 7639 1,33
3 5324 2,18
4 4167 3,20
5 3472 4,45
6 3009 6,03
7 2679 8,07
8 2431 10,81
9 2238 14,69
10 2083 20,61
11 1957 30,76
12 1852 52,18
13 1763 126,97
14 1687 4410,30
15 1620 4410,30
Технологии и технические средства механизированного производства продукции _растениеводства и животноводства_
Таблица 10
Критические значения удельной энергии солнечного теплового коллектора и величины экономического потенциала тепловой энергии при различных значениях срока службы коллекторов
при у — 0
Тсл Угкр Wэт, МВт*ч/год
1 - 0
2 6944 1,33
3 4630 2,18
4 3472 4,45
5 2778 7,32
6 2315 12,84
7 1984 27,83
8 1736 222,75
9 1543 4410,30
10 1389 4410,30
11 1263 4410,30
12 1157 4410,30
13 1068 4410,30
14 992 4410,30
15 926 4410,30
Проведенные расчеты показали, что для у=0,05 установка окупается через 14 лет, а для у =0 время окупаемости 9 лет. Это означает, что регион является экономически обоснованным донором тепловой энергии.
Рассчитаем экономический потенциал электрической энергии от солнечного излучения. Используя значения параметров прихода солнечной энергии на поверхность, установленную под углом наклона к
горизонту р
температуру
полученных
ф — 5,
и
'ф1 СНЬ ^рг
окружающей среды Го£. в предыдущих разделах
и
рассчитываются: Гг, и Уф для I — 1,2, .,12 и для 10-часового интервала времени (7-17ч).
Суммированием по месяцам
определяются Ен, и Уф:
Ен — 4692,2; Уф — 1187,2.
Расчет экономического потенциала электрической энергии от солнечного излучения проводится в полной аналогии с расчетом экономического потенциала тепловой энергии.
Результаты расчета приведены в таблицах 11 и 12 ниже.
Таблица 11
Критические значения удельной энергии солнечного тепловой батареи и величины экономического потенциала электрической энергии при различных значениях срока службы коллекторов при у —
0,05
Тсл Vфкр Wэф, МВт*ч/год
22 1326 31,92
23 1298 39,80
24 1273 51,45
25 1250 70,41
26 1229 106,69
27 1209 204,04
28 1190 302,10
29 1173 531,17
30 1157 531,17
Таблица 12
Технологии и технические средства механизированного производства продукции
_растениеводства и животноводства_
Критические значения удельной энергии солнечного тепловой батареи и величины экономического потенциала электрической энергии при различных значениях срока службы коллекторов при у = 0
Тсл Vфкр Wэф, МВт*ч/год
5 277В 2,7В
6 2315 3,92
7 19В4 5,55
В 1736 В,06
9 1543 12,43
10 13В9 21,93
ii 1263 5В,63
12 1157 531,17
Выводы означает, что регион является экономически
Проведенные расчеты показали, что для обоснованным донором электрической
у=0,05 установка окупается через 29 лет, а энергии. для у =0 время окупаемости 12 лет. Это
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
1. Бердин В.Х., Кокорин А.О., Юлкин Г.М., Юлкин М.А. Возобновляемые источники энергии в изолированных населенных пунктах Российской Арктики. М.: Всемирный фонд дикой природы (WWF), 2017. 80 с.
2.NASA Surface meteorology and Solar Energy [Электронныйресурс]. - Режим доступа :https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/subset (датаобращения: 15.11.2017).
3. П. П. Безруких, Д. С. Стребков Возобновляемая энергетика: стратегия,
ресурсы, технологии / М.: ГНУ ВИЭСХ, 2005. 264 с.
4. Pogoda 360 - прогноз статистика. Чукотский автономный округ / Карта погоды [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://russia.pogoda360.ru/r080/ (дата обращения: 15.12.2017).
5. DATE AND TIME. INFO [Электронный ресурс]. - Режим доступа: http: // dateandtime. info/ru/city sunri sesunset. php?id=2122090&month= 12&year=2017 (дата обращения: 15.12.2017).
REFERENCES
1.Berdin V.H., Kokorin A.O., Yulkin G.M., Yulkin M.A. Vozobnovlyaemye istochniki ehnergii v izolirovannyh naselennyh punktah Rossijskoj Arktiki [Renewable energy sources in isolated settlements of the Russian Arctic]. Moscow: Vsemirnyj fond dikoj prirody (WWF), 2017: 80.
2.NASA Surface meteorology and Solar Energy: Data Subset. Available at: https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/subset (accessed 15.11.2017).
3.Bezrukih, P. P., Strebkov D. S. Vozobnovlyaemaya ehnergetika: strategiya, resursy, tekhnologii [Renewable energy sector: stratehy, resources, technologies]. Moscow: GNU VIEHSH, 2005: 264.
4.Pogoda 360. Forecast. Statistics. The Chukotka Autonomous District / Weather map Available at: http://russia.pogoda360.ru/r080/ ( accessed 15.12.2017).
5.DATE AND TIME. INFO Available at:
http: // dateandtime. info/ru/city sunrisesunset.php?i
d=2122090&month= 12&year=2017 (accessed 15.12.2017).
УДК 620.92 (67.02) DOI 10.24411/0131-5226-2018-10033
ЭНЕРГОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ КОМПЛЕКС НА ОСНОВЕ ТЕХНОЛОГИЙ
ПЕРЕРАБОТКИ ОТХОДОВ
1 2 В. И. Паршуков ; В. К. Иконников канд. техн. наук;
Н. Н. Ефимов1, д-р техн. наук; И. В. Русакевич3
1ООО Научно-производственное предприятие «Донские технологии» 2
ФГУП «российский научный центр "Прикладная Химия", Санкт-Петербург, Россия Инновационно-технологический Центр Дальэнергомаш , Ростов-на-Дону, Россия
В работе анализируется возможность применения различных схем и технологий утилизации твердых коммунальных отходов. Основная цель - получение энергетического сырья для его использования в автономных мобильных микротурбинных комплексах для энергоснабжения собственных нужд. При утилизации отходов используются такие технологии как сжигание в котельных установках с улавливанием и удалением образующихся вредных выбросов; газификация органических отходов с образованием и дальнейшим использованием биогаза; технологии пиролиза. Обоснован выбор наиболее эффективного процесса высокотемпературного пиролиза, который не требует тщательной подготовки сырья. После пиролиза не остается биологически активных веществ, наносящих вред природной среде. На выходе этих утилизационных установок появляется отработавшая среда, обладающая определенным энергетическим ресурсом, которую следует использовать для выработки энергии. Для энергоснабжения собственных нужд утилизационных комплексов должны применяться энергетические установки малой электрической мощности 30 - 200 кВт, как газовые, так и паросиловые микро-турбины, выполненные по различной конструктивной схеме. Дается обоснование выбора влажно-паровых микро-турбин, обеспечивающих более высокое соотношение в выработке тепловой энергии и раздельное регулирование электрической и тепловой энергии. Коэффициент использования первичного топлива в режиме когенерации превышает 80%. Проводится анализ различных конструктивных схем одноступенчатых микро-турбин: центростремительных и осевых; одно- и двухпоточных; горизонтальных и вертикальных. Рассматриваются вопросы раздельного и совмещенного исполнения турбогенератора. С целью уменьшения габаритных размеров микро-турбин, они должны выполняться быстроходными с частотой вращения до 20000 об/мин на подшипниках качения и до 100000 об/мин на газодинамических подшипниках. В результате проведенного анализа дается рекомендация о применении центростремительной одноступенчатой двух-поточной микро-турбины горизонтального исполнения.
Ключевые слова: твердые коммунальные отходы; пиролиз; влажно-паровая микро-турбина; электрогенератор; воздушный газодинамический подшипник; система управления.
POWER TECHNOLOGY COMPLEX BASED ON WASTE TREATMENT
TECHNOLOGIES
