CC BY
25
УДК 631.371
ВОПРОСЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ ДЛЯ _ПРЕДПРИЯТИЙ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА_
DOI: 10.31618/ESU.2413-9335.2020.2.70.539 Жураева Камила Комиловна
PhD, доцент Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта Рустемова Айнура Рустемовна
студент Ташкентского института инженеров железнодорожного транспорта
ISSUES OF USING RENEWABLE ENERGY SOURCES FOR RAILWAY TRANSPORT
ENTERPRISES
Jurayeva Kamila Komilovna
PhD, assistant prof. Tashkent institute of railway engineering Rustemova Aynura Rustemovna
student
Tashkent institute of railway engineering
АННОТАЦИЯ
В статье рассмотрены основные проблемы развития традиционной и возобновляемой энергетики в экологическом контексте. Показан опыт развитых индустриальных государств в решении экологических проблем и работа, проводимая в данном направлении у нас в республике. ANNOTATION
In the article shown the main problems of development of traditional and renewable energy in the ecological context. Shown the experience of developed industrial states in solving environmental problems and the work carried out in this direction in our country.
Ключевые слова: энергетика, возобновляемые источники энергии, ветроэнергетика, гидроэнергетика, солнечная энергия, применение.
Keywords: energy, source of renewable energy, wind energy, hydro energy, solar energy, application.
Повышение энергетической эффективности и необходимость ресурсосбережения являются актуальными проблемами в практически всех странах мира. Для решения этих проблем в последние годы разрабатывается новая энергетическая политика, основанная на использовании гибридных энергетических систем с возобновляемыми источниками энергии (HRES -Hybrid Renewable Energy System), в которых традиционные источники электроэнергии объединены с возобновляемыми (такими как солнечные панели, ветровые генераторы и другими).
Существующие на сегодня гибридные энергетические системы и алгоритмы управления ими недостаточно полно удовлетворяют требованиям эффективности по ряду причин. Во-первых, не учитывается стоимость электроэнергии, вырабатываемой различными поставщиками (источниками электроэнергии); во-вторых, если электроэнергии, выработанной источниками возобновляемой энергии, недостаточно для потребителей, то используются внешние энергосети без учета тарифного плана электроэнергии и зачастую по невыгодной цене.
Президент Республики Узбекистан Шавкат Мирзиёев 3 октября 2018 года провел совещание, посвященное глубокому анализу состояния дел в
электроэнергетике, определению дополнительных мер по развитию отрасли.
На этом совещании отмечалось, что использование современных технологий при создании новых энергогенерирующих мощностей, широкое внедрение возобновляемых источников энергии должны стать основными задачами АО "Узбекэнерго".
Наш солнечный Узбекистан только приступает к разработке стратегии освоения возобновляемых источников энергии [1]. Хотя современные затраты на технологии возобновляемой энергетики существенно превышают затраты на традиционные технологии получения энергии, уже сегодня можно наметить очевидные объекты их внедрения.
Для Узбекистана - это в первую очередь установки для получения электроэнергии и тепла на маломощных объектах местной промышленности и строительного сектора, объектах сельскохозяйственной и социально-бытовой сфер, фермерских, парниковых хозяйств и др.
Уже сегодня использование возобновляемых источников энергии в удаленных и труднодоступных районах, расположенных в горных и полупустынных зонах, а также на отдаленных пастбищах, вполне
конкурентоспособно по отношению к традиционным источникам энергии.
По данным публикации, подготовленный представительством ПРООН в Узбекистане, дает достаточно полный обзор современного состояния энергоиспользования в стране и возможностей использования возобновляемых источников энергии не только с технической, но и, что очень важно, с экономической и социальной точек зрения [2].
Таким образом, задача обоснования целесообразности создания на териитории Узбекистана электрогенерирующих коплексов, преобразующих энергию ветра, солнечного излучения и водяного потока, безусловно актуальна, а научная и практическая значимость вопросов, связанных с разработкой методик расчета их параметров, не вызывает сомнений [3].
Использование гидроэнергетический
потенциал для генерации электроэнергии.
По данным АО «Узбекгидроэнерго», технически осуществимый гидроэнергетический потенциал Узбекистана оценивается
ориентировочно в размере 27,4 млрд кВт.ч электроэнергии в год.
В 2017 году на 37-ми действующих гидроэлектростанциях выработано 7,93 млрд кВт.ч, то есть используется около 29% от потенциала. Оставшиеся гидроэнергетические ресурсы водотоков республики составляют 19,47 млрд кВт.ч в год, отмечено в информации гидроэнергетической компании.
По данным компании, оптимальными пропорциями в энергетической структуре считаются соотношения выработки тепловых и гидравлических станций соответственно 65% и 35 %, в то время как в энергосистеме Узбекистана в 2017 году составило 87 % и 13% и зависит от водности года.
Основными преимуществами для дальнейшего развития гидроэнергетики и увеличения доли возобновляемых источников энергии в энергетической системе Узбекистана является ряд факторов, в частности, ГЭС используют природный, бесплатный и экологически чистый возобновляемый источник энергии.
Использование энергии ветра для генерации электроэнергии
Власти рассматривают развитие солнечной и ветряной энергетики как часть проекта перехода к возобновляемым источникам. Сегодня в Узбекистане эти отрасли представлены слабо.
К 2025 году доля солнечной энергетики в генерируемой мощности должна вырасти до 2,3%, а ветровой - до 1,6%, если план сработает. В Наманганской области действует единственная в Узбекистане солнечная электростанция. Все еще идет строительство первой узбекской ветряной электростанции в Ташкентской области.
Анализ литературных источников позволяет определить следующие основные направления исследований в области ветроэнергетики:
- расчет мощности ветра в зависимости от его скорости, высоты и профиля местности;
- определение скорости ветра в зависимости от географического положения ВЭУ;
- конструкции и особенности ВЭУ;
- экономическая эффективность.
Формула для расчета мощности ветродвигателя (Вт), включающего в себя ветроколесо, редуктор и генератор, имеет вид [4]:
Р = 0.5 • р • 5 • V3 • Ср • пг • пр
(1)
где р - плотность воздуха, кг/м3; 8 - площадь ометаемая ветроколесом, м2; Ср- коэффициент использования мощности (определяется конструкцией ветроколеса);
пг, пр - коэффициент полезного действия генератора и редуктора.
Для определения энергетической
характеристики стационарного ветрового потока (удельная мощность, Вт/м2) используют следующее выражение:
-Рул = 0,5 • р •У3
(2)
Удельная мощность ветрового потока (2) в отличие от мощности ветродвигателя (1) не зависит от способа преобразования энергии ветра. Её значение определяется только скоростью ветра и плотностью воздуха, то есть географическим положением и высотой установки ветродвигателя.
В выражениях (1) и (2) скорость ветра, даже в заданной точке местности, - величина случайная. Её расчет осуществляется путем создания вероятностного описания случайного процесса изменения скорости ветра на заданном интервале времени посредством разбиения его на временные отрезки, в пределах которых скорость ветра считать постоянной [5].
Измерение скорости ветра на данной территории постоянно осуществляется на метеостанциях. Однако чисто механический перенос измеренных на метеостанции значений в заданную точку местности, в которой расположена эта метеостанция нельзя считать правомерным, так как результат измерений зависит от рельефных и ландшафтных характеристик местности и высоты измерений. Связь между приведённой к конкретной местности и измеренной на метеостанции скоростью ветра определяется соотношением [6]:
где К0 - коэффициент открытости по классификации Милевского;
Кф - коэффициент учитываюший фактическую открытость местности.
Зависимость скорости от высоты определяется известным соотношением:
В выражении (3) скорость ветра 70 на высоте флюгера й0, У1 на высоте оси ротора И1, к -коэффициент, ориентировочное значение которого 0.14 - 0.2. В различных источниках предлагаются разные методы определения коэффициента к в зависимости от характеристики ландшафта местности [5], скорости ветра [6].
Использование электростанций на солнечных батареях.
Количество солнечной энергии, поступающей на Землю, просто огромно и значительно превышает энергию всех мировых запасов углеродного топлива. Несложные расчеты показывают, что всего лишь 0,0125% его объема могло бы обеспечить все сегодняшние потребности мировой энергетики.
Используют солнечную энергию в основном двумя способами - в виде тепловой энергии, путём применения различных термосистем, и посредством фотохимических реакций
(фотовольтаика) [7]. Последний способ -непосредственное преобразование солнечного излучения и электрическую энергию с помощью солнечных батарей. Фотоэлементы солнечных батарей представляют собой светочувствительные пластины из полупроводникового материала: селена, кремния, арсенида галлия, диселенида кремния и т.д. Солнечные батареи могут быть различной мощности - от портативных установок в несколько ватт до многоваттных электростанций, покрывающих миллионы квадратных метров площади.
Процесс преобразования солнечного излучения в электрическую энергию осуществляется на солнечных электростанциях (СЭС) [8, 9]. СЭС является одним из самых перспективных и наиболее быстро развивающихся направлений использования возобновляемых источников энергии.
В зависимости от материала, конструкции и способа производства выделяют три поколения фотоэлектрических преобразователей (ФЭП):
- ФЭП первого поколения на основе пластин кристаллического кремния. По способу изготовления различают поликристаллические и монокристаллические пластины кремния. В настоящее время ФЭП первого поколения благодаря низкий себестоимости получили наибольшее распространение;
- ФЭП второго поколения на основе тонких плёнок, позволяют изготавливать гибкие, и в перспективе более дешёвые, ФЭП большой площади, но с менышим коэффициентом преобразования в сравнении с ФЭП первого поколения;
- ФЭП третьего поколения на основе органических и неорганических материалов находится в настоящее время на стадии исследований.
В общем случае ФЭП, входящие в состав СЭС, могут иметь фиксированный или следящий фотоприёмник без концентратора или с концентратором солнечного излучения.
Известны различные варианты
концентраторов и систем слежения, отличающиеся технико- экономическими показателями и эффективностью. Однако однозначно определить какой-либо вариант построения СЭС как наилучший, без проведения соответствующих исследований, невозможно. Мощность Р (кВт), вырабатываемая СЭС может быть рассчитана по формуле [9,10]:
P = RyS„
(4)
где Р - текущая суммарная мощность солнечного излучения (прямого, отражённого и рассеянного) в фокусирующей плоскости, кВт/м2;
8- площадь всех ФЭП, м2;
П- кпд ФЭП.
В формулах (4) параметр п определяет способность ФЭП к преобразованию энергии солнечного излучения в электрическую. Его значения зависит от многих факторов, в числе которых материал, конструкция и способ производства ФЭП, температур и светопропускание защитного покрытия. Величина Я определяется территориальным расположением СЭС, климатическими условиями в данный момент времени, рельефом местности, датой и временем суток, наличием системы слежения, концентратора и их конструкционными параметрами. В некоторых работах, составляющая Р, связанная с наличием и конструкцией систем слежения и концентраторов учитывается в виде отдельного коэффициента или как составляющая КПД солнечной батареи.
Методика расчёта экономической эффективности преобразования солнечного излучения в электроэнергию аналогично методике, используемой для расчёта экономической эффективности ВЭС. Определяющую роль играют общие капиталовложения (К) и общие годовые эксплуатационные расходы (С), которые зависят от типа солнечных батарей, их конструкции, наличия и конструкции систем управления.
Таким образом, использование таких источников электроэнергии как ВЭУ, СЭС или МГЭС в минимальной комплектации, включающей в себя только преобразователь энергии (ветродвигатель с генератором ФЭП или гидротурбина с генератором) и устройство преобразования параметров электрического тока к стандартным значения (инвертор, стабилизатор), не в состоянии обеспечить качественное и гарантированно постоянное электроснабжения потребителя.
Решение проблемы - применение для электроснабжения автономного потребителя (маломощных предприятий) энергетических комплексов или гибридных энергосистем (ЭК) использующих к качестве первичной энергии энергию ветра, солнца и водяного потока малых рек [11]:
Использованные литературы
1. Аллаев К.Р. Энергетика нуждается в Стратегии. Экономическое обозрение №-6, 2018
2. http:// www.undp.uz.registry@undp.org
3 Аллаев К. Р. Энергоэффективность и возобновляемые источники энергии. Т. ТГТУ. Проблемы энерго — и ресурсосбережения. Спецвыпуск. Труды Международной конференции «Современные научно-технические решения эффективного использования возобновляемых источников энергии», 2011.
4.Янсон Р.А. Ветроустановки: учеб. пособие по курсам «Ветроэнергетика», «Энергетика нетрадиционных и возобновляемых источников энергии»/Под ред. М.И. Осипова.-М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э.Баумана, 2007.-36 с.
5.Безруких П.П. Научно-техническое и методологическое обоснование ресурсов и направлений использования возобновляемых источников энергии: дис. на соискание ученой степени д-ра техн. наук: 05.14.08/Безруких Павел Павлович. - М., 2003.- 268 с.
6.Голубенко Н.С. О зависимости скорости ветра от высоты с учетом рельефа местности [Злектронный ресурс] / Голубенко Н.С. и др. -2005. Режим доступа: http://wind.dp.ua/ download/ o-zavisimosti- skorosti- vetra- ot- vysoty.doc. (Дата обращения 15.06. 2017)
7.Мейтин М. Фотовольтика - материалы, технологии, перспективы // Мейтин М.// Электроника: наука, технология, бизнес. - 2010. № 6. - С.40 -46.
8.Виссарионов В.И. Солнечная энергетика: учебное пособие для вузов/ Под ред. В.И. Виссарионова. - М., Издательский дом МЭИ, 2008. - 317 с.
9. Бутузов В.В. Расчетные значения интенсивности солнечной радиации для проектирования гелиоустановок / В.В.Бутузов// Международный научный журнал «Альтернативная энергетика и экология». - 2016. -№11(79) - С.75 - 80.
10. Жураева К.К.,Рустемова А.Р. Применение альтернативных источников энергии на железнодорожном транспорте. - ПИновации тех.решений в транспорте.V Всероссийская научная -техническая конференция для молодых ученых...сб статей, г.Пенза, 2019г. С. 256-259
11.Сафаров А.М., Назирова З.Г., Жураева К.К. Увеличение энергетической эффективности систем электроснабжения нетяговых потребителей.- I межд.науч.- практическая конф. «Актуальные проблемы внедрения иннов. техники и технологии на предприятиях» Фергана, 2019г. С. 149-152.
РАЗВИТИЕ КУЛЬТУРЫ РАБОТЫ С ИНФОРМАЦИЕЙ НА ПРЕДПРИЯТИИ
Люнченко Станислав
АННОТАЦИЯ
На многих промышленных предприятиях на низком уровне находится культура работы с информацией: не организованы аналитические хранилища, специалисты не обеспечены современными инструментами анализа данных. В работе были рассмотрены шаги развития культуры и преимущества, которые получает предприятие, вставшее на этот путь. Проведено сравнение скорости доступа к информации в различных структурах её хранения. Представлен простой механизм преобразования данных в схему «Звезда».
Ключевые слова: OLAP, OLTP, схема «Звезда», структурно-независимая схема данных, Business intelligence.
1. Введение
Не смотря на современное развитие технологий анализа данных, работа многих специалистов на среднестатистическом промышленном предприятии включает такие этапы как выгрузка данных в плоскую таблицу и формирование отчета с использованием табличных процессоров. Во многих случаях выгрузки выполняются непосредственно из транзакционных систем, ориентированных на запись, и потому занимают продолжительное время.
Манипулирование большими массивами данных в табличных процессорах также сопряжено длительным ожиданием их обработки. Таким образом, теряются ценные часы работы специалистов, призванных анализировать данные и делать на их основе важные для бизнеса выводы.
Для оценки зрелости культуры работы с информацией на предприятии, можно условно выделить 3 этапа дорожной карты развития:
1.Существует только транзакционная база данных, все отчеты формируются непосредственно из нее. Специалисты предварительно выгружают данные в плоскую таблицу и выполняют с ней необходимые аналитические запросы в табличных процессорах.
2.На предприятии организовано аналитическое хранилище данных, но сценарий работы специалистов остается неизменным.
3.Функционирует аналитическое хранилище. Специалисты обучены и обеспечены профессиональными инструментами анализа с возможностью прямого подключения к витринам данных.
Цель данной работы: продемонстрировать преимущества движения по представленной карте развития, дать методические рекомендации по развитию культуры работы с информацией на предприятии.
