Свойства солнечной и ветровой энергетики Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

блем указывает снижение численности работников и среднего размера предприятий в этом сегменте, отсутствие роста объема инвестиций в основной капитал в реальном выражении, а ведь эта характеристика отражает ожидания предпринимателей и их дальнейшие стратегические планы развития. Для укрепления позиций обрабатывающих производств в секторе МСП требуется совершенствование мер государственной поддержки, поиск новых форм государственно-частного партнерства, повышение доступности заемных средств, гибкая налоговая политика и благоприятная предпринимательская среда.

Публикация подготовлена в рамках поддержанного РГНФ научного проекта № 16-02-00716.

Список литературы:

1. Дуброва Т.А. Эконометрическое исследование факторов развития малого предпринимательства в регионах России / Т.А. Дуброва, Э.А. Агекян, Ю.С. Клочко // Статистика и Экономика. - 2014. - № 5. - С. 130-136.

2. Есенин М.А. Региональная неоднородность и территориальные диспропорции в развитии малого предпринимательства в России / М.А. Есенин, Т.А. Дуброва // Экономика и предпринимательство. - 2014. - № 8 (49). -С. 738-748.

3. Малое и среднее предпринимательство в России. 2015: Стат. сб. / Росстат. - M., 2015. - 96 с.

4. Основные показатели деловой активности малых предприятий (без микропредприятий) [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.gks.ru/ wps/wcm/connect/rosstat_main/rosstat/ru/statistics/enterprise/reform/#.

5. Стратегия развития малого и среднего предпринимательства в Российской Федерации на период до 2030 года. Утв. Распоряжением Правительства Российской Федерации от 2 июня 2016 г. № 1083-р.

6. Annual Report on European SMEs, 2014/2015. - SMEs start hiring again. -November 2015/ SME Performance Review 2014/2015.

СВОЙСТВА СОЛНЕЧНОЙ И ВЕТРОВОЙ ЭНЕРГЕТИКИ © Искендеров А.А.1, Тагиева А.Д., Джавадова С.Р.

Сумгаитский государственный университет, Азербайджан, г. Сумгаит

В работе дается сведения об альтернативных источниках энергии и приводятся свойства солнечной и ветровой энергетики. Приводятся

1 Профессор кафедры «Информатика», доктор технических наук, профессор.

математические формулы и параметры для расчетов количества альтернативной энергии, получаемой из этих источников.

Ключевые слова: электромагнитное излучение, солнечная энергия, фотоэлектрический преобразователь, ветроэлектроэнергетика, ветроге-нератор, гидроэлектростанция.

Повышение жизненного уровня человечества сопровождается с более интенсивным использованием нефтяных, газовых, угольных ресурсов, а также с более широким использованием атомной энергетики, которая связана с большим риском для живой природы. Кроме того, указанные ресурсы энергии со временем уменьшаются и их использование загрязняют окружающую среду. Поэтому, человечество вынужден искать и использовать альтернативные источники энергии. Альтернативные источники энергии являются возобновляемыми ресурсами, заменяют собой указанные традиционные источники энергии. Причина поиска таких источников энергии -потребность получать её из практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. При этом нужно учитывать также их экологичность и экономичность.

К таким источникам энергии относятся электромагнитное излучение Солнца, ветряные электростанции, движение воды в реках, океанах и морях, энергия волн морей и океанов, тепловая энергия горячих источников Земли, сжигание ископаемых и возобновляемых биоресурсов и т.д.

Для человечества наиболее приемлемой энергией является электрическая энергия.

Электромагнитное излучение солнца. Для превращения солнечной энергии в электрическую используются полупроводниковые фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) или тепловые машины.

КПД производимых в промышленных масштабах фотоэлементов лучших образцов составляет до 25 %. В лабораторных условиях уже достигнуты КПД 44 %.

Преобразование солнечной энергии в электрическую основано на фотоэлектрическом эффекте, возникающей в неоднородных полупроводниковых структурах при воздействии на них солнечного излучения. Эффективность преобразования зависит от электрофизических характеристик устройства, а также от фотопроводимости фотоэлектрического преобразователя (ФЭП). Она обусловлена явлениями внутреннего фотоэффекта в полупроводниках при облучении их солнечным светом.

Для получения электрического тока от солнечной энергии используют следующие три закона фотоэффекта:

1. Сила фотона прямо пропорциональна плотности светового потока.

2. Максимальная кинетическая энергия вырываемых светом электронов линейно возрастает с частотой света и не зависит от его интенсивности.

3. Для каждого вещества при определенном состоянии его поверхности существует граничная частота света, ниже которой фотоэффект не наблюдается.

При фотоэффекте часть падающего электромагнитного излучения от поверхности металла отражается, а часть проникает внутрь поверхностного слоя металла и там поглощается. Поглотив фотон, электрон получает от него энергию и, совершая работу выхода А, покидает металл. Закон фотоэффекта по формуле Эйнштейна пишется следующем виде:

Е = ^ - ф,

где V - частота падающего света, к - постоянная Планка, а ф - «работа выхода», то есть минимальная энергия, необходимая для того, чтобы выбить электрон из атома металла.

ФЭП должны удовлетворять следующим требованиям:

- высокая надёжность при длительной работе;

- доступность сырья и возможность массового производства;

- приемлемый срок окупаемости затрат на создание системы преобразования;

- минимальные расходы энергии и массы для управления системой преобразования и передачи энергии;

- удобство обслуживания системой.

Высокую производительность работы системы можно достичь при организации полностью автоматизированного производства ФЭП.

Материалами для фотоэлементов солнечной электростанции являются кремний, Си(1п^а)8е2, GaAs и AlGaAs-GaAs.

Для уменьшения потерь энергии в ФЭП применяется следующие мероприятия:

- использование полупроводников с оптимальной для солнечного излучения шириной запрещённой зоны;

- направленное улучшение свойств полупроводниковой структуры путём её оптимального легирования и создания встроенных электрических полей;

- переход от гомогенных к гетерогенным и варизонным полупроводниковым структурам;

- оптимизация конструктивных параметров ФЭП (глубины залегания р-п перехода, толщины базового слоя, частоты контактной сетки и др.);

- применение многофункциональных оптических покрытий, обеспечивающих просветление, терморегулирование и защиту ФЭП от космической радиации;

- разработка ФЭП, прозрачных в длинноволновой области солнечного спектра за краем основной полосы поглощения;

- создание каскадных ФЭП из специально подобранных по ширине запрещённой зоны полупроводников, позволяющих преобразовы-

вать в каждом каскаде излучение, прошедшее через предыдущий каскад, и пр.;

Преобразование солнечной энергии в электричество осуществляется также с помощью тепловых машин: двигателями Стирлинга и газовыми турбинами, термовоздушными электростанциями (преобразование солнечной энергии в энергию воздушного потока, направляемого на турбогенератор), солнечными аэростатными электростанциями (генерация водяного пара внутри баллона аэростата за счет нагрева солнечным излучением поверхности аэростата, покрытой селективно-поглощающим покрытием). Преимущество - запас пара в баллоне достаточно для работы электростанции в темное время суток и в ненастную погоду. Эта отрасль пока усовершенствуется.

Ветроэлектроэнергетика - отрасль, который преобразовывает кинетическую энергию воздуха в электрическую, для использования в народном хозяйстве. Такое преобразование может осуществляться ветрогенератором.

Энергия ветра является возобновляемым видом энергии, и получается за счет активности Солнца. Ветроэнергетика является бурно развивающейся отраслью. К началу 2016 года общая установленная мощность всех ветроге-нераторов составила 432 гигаватта и, превзошла суммарную установленную мощность атомной энергетики, Однако на практике, средняя мощность вет-рогенераторов в несколько раз ниже установленной мощности, а суммарная мощность атомных электростанций почти всегда соответствует установленной мощности. В 2014 году количество электрической энергии, произведённой всеми ветрогенераторами мира, составило 706 тераватт-часов и составил 3 % всей произведённой человечеством электрической энергии. Некоторые страны особенно интенсивно развивают ветроэнергетику.

В 2015 году в ветроэнергетике мира работал более 1 000 000 человек.

Ветроэлектростанции разделяются на крупные и мелкие. Крупные ветряные электростанции включаются в общую энергетическую сеть, а более мелкие используются для снабжения электричеством удалённых районов. Энергия ветра неисчерпаема, доступна и более экологична. Но, сооружение ветряных электростанций сопряжено с некоторыми трудностями технического и экономического характера. Для решения подобных трудностей используется интеллектуальное управление распределением электроэнергии.

Мощность ветроэлектростанции зависит от высоты мачты, плошади и количества лопастей, диаметра ротора, скорости и направлении ветра. В ветроэлектростанциях обычно используются трехлопастные роторы, изредка встречаются и двухлопастные ветродвигатели.

Обозначим высоты ротора над поверхностью земли или моря с И0, количество лопастей п, площадь одной лопасти 50. Воздушные потоки у поверхности земли / моря являются турбулентными - нижележащие слои тормозят расположенные выше. Турбулентность продолжается до высоты 2 км, но резко снижается уже на высотах больше 100 метров. Высота расположения

генератора выше этого приземного слоя одновременно позволяет увеличить диаметр лопастей и освобождает площади на земле для другой деятельности. Ветрогенератор начинает производить ток при ветре 3 м/с и отключается при ветре более 25 м/с. Максимальная мощность достигается при ветре 15 м/с. Отдаваемая мощность пропорциональна третьей степени скорости ветра: при увеличении скорости ветра вдвое, от 5 м/с до 10 м/с, мощность увеличивается в 23 = 8 раз.

Наибольшее распространение в мире получили ветрогенераторы с тремя лопастями и горизонтальной осью вращения. Наиболее эффективной конструкцией для территорий с малой скоростью ветровых потоков признаны ветрогенераторы с вертикальной осью вращения, т.е. роторные, или карусельного типа. Они практически бесшумны, и не требуют совершенно никакого обслуживания, при сроке службы более 20 лет. Наибольшая эффективность ветрогенератора достигается при движении ветра перпендикулярно к оси вращения ротора. Обозначим - площадь одной лопасти генератора, /1 - количество лопастей ротора, / -длина лопасти, /•' - сила действия ветра на 1 м2 площади лопасти, т - масса ротора, т5 - средняя скорость вращения ротора. Будем считать, что площадь лопасти ротора повернута 45° относительно плоскости вращения ротора. Такое направление дает максимальную силу давления ветра /• „ для вращения ротора. То есть /• „ = ^/

Здесь ^ = сила давления ветра. Для вращения ротора с большой скоростью этот уголь расположения лопастей должен придерживаться все время. При этом, кинетическая энергия вращения ветродвигателя будет следующая:

тлЭ2

=

гг

Отсюда видно, что для получения большой эффективности ветродвигателя, площадь и количество ее лопастей должны быть большими. А это связан с необходимостью обеспечения большой надежностью ее работы. Поэтому, в производстве придерживаются изготовлением ветродвигателей с тремя лопастями, но эти лопасти изготавливают достаточно длинными и крепкими.

В табл. 1 приведены основные характеристики существующих ветроге-нераторов.

Таблица 1

Размеры основных частей ветрогенераторов

Мощности ветрогенераторов и их размеры

Параметр 1 МВт 2 МВт 3 МВт

Высота мачты 50-60 м 80 м 80 м

Длина лопасти 26 м 37 м 40 м

Диаметр ротора 54 м 76 м 82,4 м

Вес ротора на оси 25 т 52 т 52 т

В прибережных районах применяют также офшорные ветростанции. В них ветрогенеоаторы сооружаются на 30 метровых забитых сваях или па плавучих сооружениях, а электрическую линию проводят под водой. Такие ветроэлектростанции обходятся несколько дороже.

Список литературы:

1. Чопра Л., Дес С. Тонкопленочные солнечные элементы / Пер. с англ. -М.: Мир, 1986. - 435 с.

2. Стан Гиблиско. Альтернативная энергетика без тайн / Пер. с англ. -М.: Эксмо-прес, 2010. - 368 с.

3. Кареиев В.М. и др. Ветроэнергетика. Руководство по применению ветроустанивок малой и средней мощности. - М.: Интерсоларцентр, 2001. -62 с.

АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПОКАЗАТЕЛЕЙ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ СТРОИТЕЛЬНЫХ ОРГАНИЗАЦИЙ В Г. МОСКВЕ

© Каменева С.В.1, Бабич С.Г.2

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Российский экономический университет имени Г.В. Плеханова», г. Москва

В статье представлены результаты анализа динамики и структуры основных показателей деятельности строительных организаций г. Москвы: числа строительных организаций, инвестиций в основной капитал, объема строительных работ и ввода объектов жилищного и социально-культурного строительства в 2008-2015 гг.

Ключевые слова: строительные организации, объем работ, инвестиции, динамика, структура

Строительство играет важную роль в экономике любого региона, вносит значительный вклад в его экономический рост, улучшает инфраструктуру региона и жилищные условия населения.

Число строительных организаций в г. Москве в 2010 г. возросло на 12038 (на 49,8 %) по сравнению с предыдущим годом и в 2011 г. продолжило увеличиваться, а в 2012 г. строительных организаций уменьшилось на 15679 ед. (в 4,7 раза) по сравнению с 2011 г., а в 2013 г. - на 691 организа-

1 Студент 2 курса Факультета математической экономики, статистики и информатики.

2 Доцент кафедры Статистики, кандидат экономических наук, доцент.