423
Ефективне використання відновлюваних джерел енергії
Сьогодні в Росії є безпрецедентне збільшення вартості електроенергії, що споживається населенням. На додаток до щорічного «планованого» збільшення його ціни на 10-15%, було запроваджена плата за споживання електроенергії загальної побутової техніки (провайдери мережі, домофони та кабельні мережі, юридичні особи).
А відповідно до пояснень, розміщених в Інтернеті, орендарів зобов'язана сплатити за споживання електроенергії для тих, хто не сплатив за це за минулий місяць. Це може стати тим, що якщо справи ходять таким чином, то для всіх витрат на електроенергію житлового будинку обов’язково буде оплатити один або два пенсіонери, а на національній шкали два або три мільярди. Як показує досвід переходу, все можливе в Росії. Так, наприклад, ви можете ввести плату за електроенергію, втрачені у квартальних трансформаторах, селищі, лінії живлення тощо.
31 березня 2014 року борги на ринку електричної енергії Росії склали 189 млрд рублів, збільшення майже 30% порівняно з 2012/13 ОАЗ. Ситуація не проста, так як борги за тепло на початку квітня 2014 року також досягали астрономічних пропорцій - 140 млрд рублів.
Це підвищує питання, чи краще переключати електроенергію з відновлюваних джерел енергії (РЕС), принаймні у передмісті.
В даний час електричні електростанції (ES), відновлювана енергетика в Росії, крім гідроелектричних електростанцій і невеликої частини геотермальних електростанцій (Геопотужних рослин), якщо не планується і некомерційна, то з дуже тривалим періодом окупності, що перешкоджає їх поширенню.
Питання виникає як до того, чому використання вільної енергії з сонця, вітру, тепла Землі та невеликих водних ресурсів ще не може конкурувати в ряді економічних показників, крім навколишнього середовища та соціальних, з енергією, яка працює на іноді дорогих викопних паливах.
В цілому економічна ефективність відновлюваних енергетичних систем та інсталяцій, крім вартості 1 кВт встановленої потужності, безпосередньо залежить від встановленого коефіцієнта утилізації потужності (Kium), який в деяких сферах їх роботи є неприйнятним. Покупка, наприклад, дороге вітроелектростанція (моторна ферма), користувач отримує, як правило, електрика 3-5 разів менше, ніж це може виробляти з постійним вітром, необхідні значення.
Отже, за словами С.П. Філіпова, коефіцієнт утилізації встановлених електростанцій (стабільний 1) є наступним чином.
Настільний 1 - Коефіцієнт використання встановленої потужності електростанцій, невеликої енергії Росії (2007)
У 2010-2012 рр. в Криму було побудовано чотири сонячні фотоелектричні станції (ПВП) загальною потужністю 227,5 МВт. Сумарне виробництво електроенергії на них в 2012 р. склало 303 млн кВт•год. З них випливає, що Кримський ФЕС Кій = 0,15.
І відповідно до відкритих інтернет-ресурсів, для ряду територій, розташованих уздовж південного кордону Росії, може бути такий спосіб (табл. 2).
Настільний 2 – Коефіцієнт встановленої потужності електростанцій з використанням відновлюваних джерел енергії в Росії (видаткові оцінки)
Як можна побачити з таблиць 1 та 2, при роботі з RES, потужностей вкрай використовуються, при цьому Kium досягає високих значень при теплових електростанціях (ТПП). У вітровому господарстві, ніж в вітровому господарстві, пов'язано з тим, що вітрове колесо завжди орієнтоване на напрямок вітру, на відміну від фотоелектричних панелей, при ранковому і вечірньому сонячному промені «відблискує» на своїх робочих поверхнях.
У вугільних і газових електростанціях, завдяки зовнішньому та внутрішньому енергетичному зв’язкам, які реалізовані в них, представлені на рисунку 1.
Малкa 1 - Принципальна схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин вугільної електростанції.
Гир - постачання вугілля;
Ft.vp, Ft.np – тепловий потік високого та низького потенціалу;
Ft - розряд низькопотужного тепла в навколишнє середовище;
FE – постачання електроенергії споживачу
Вугільні теплові електростанції, використовуючи імпортні викопні палива, що супроводжують витрати на зменшення шкідливих викидів, виробляють недороге електроенергію. Це досягається завдяки тому, що при низькій вартості 1 кВт встановленої потужності, використання запасів вугілля з складу дозволить вибрати обладнання для кожного технологічного перетворення, що працює з номінальним навантаженням. Особливо в періоди споживання електроенергії. Хоча середня вартість Kium для електростанцій в Росії становить 50%. Для атомних електростанцій – 75-78%.
Вартість 1 кВт встановленої потужності, в свою чергу, залежить від ефективності основних технологічних перетворень. І, як відомо, висока ефективність на теплових електростанціях досягається завдяки розширеному (температурному) термальному циклу (термодинамічному) циклу, хоча влітку він дещо нижчий, ніж взимку, через відсутність великих обсягів холоду, щоб знизити меншу межу циклу парової енергії.
Але це не наноситься однаково на всі викопні палива ЄС. Так багато населених пунктів на півночі європейської частини Росії, Сибіру та Далекого Сходу поставляються з електрикою з дизельних електростанцій (ДЕС) потужністю до 1,5 МВт. Кількість годин використання таких ДЕС становить близько 1000 годин на рік (Кій = 0,11), з тривалістю роботи 5-8 годин на добу (морінг і вечірні години). Електроенергія генерує одне з найдорожчих.
У першому наближенні схема 1 може бути продовжена до біомаси і біогазових електростанцій. Це пояснюється більшим Kium (табл. 2).
Тепер розглянемо внутрішню та зовнішню енергію на рисунку 2.
р.
Малкa 2 - Принципова схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин ГЕС
Водопостачання – водопостачання водопроводу ГЕС;
ВСВ - випаровування води з водойми;
Fvod - потік води до гідротурбіну;
Fv - вивантаження низькопотужної води в русло; - потік води в нижній біф;
FE – постачання електроенергії споживачу
З рисунку 2 слід стежити за тим, що з високотемпературного потоку води надходить турбіна без споживання енергії - природно, вартість електроенергії ГЕС, при тісній вартості 1 кВт встановленої потужності до ТЕС, повинна бути значно меншою від вугільної електростанції. Однак це не завжди справа.
Навесні в середньому 60% річних водовідведення проходять через гілки діючих гідроелектростанцій. У той же час від 10 до 25% річних водовідведення гідроелектростанції викидається свічка через відсутність нормативної потужності водойми. Це, перш за все, стосується невисоких дамб і турбін на річках центральної російської рівнини, в результаті чого протягом року всі гідротурбіни на гідроелектричній електростанції діють тільки навесні. І під час решти року деякі з них працюють за неповною продуктивністю або свічкою. Таким чином, ГЕС не може забезпечити електроенергію споживачу відповідно до вимог (номінальний вихід влітку, восени та особливо взимку).
З площею водосховища Новосибірськ ГЕС 1072 км2, щорічний генератор електроенергії становить 1,678 млрд кВт•год. Або з 1 м2 тільки 1,56 кВт•год на рік, з середнім роком Кій близько 40%. А Сяно-Шушенська ГЕС потужністю 621 км2 видобула близько 23,5 млрд кВт•год електроенергії на рік. Або з 1 м2 38 кВт•год на рік, з середнім щорічним Kium близько 42%. Звісно, в значній мірі, такий низький Кій пов'язаний з втратою величезних обсягів води від його випаровування.
Вартість електроенергії, що генерується гідроелектричними електростанціями, також впливає на низьку щільність енергії потоку робочого тіла - вода.
Наведені приклади виробництва електроенергії показують, що протягом періоду окупності проектів, її вартість в першу чергу впливає на Kium, що залежить в основному від резерву первинної енергії (коальська, вода), їх енергетичний потенціал, можливість її (первинної енергії) однорідності в часі надходження для перетворення в електрику.
У вирішенні проблем забезпечення невеликих споживачів з безперебійним живленням часто використовуються ланцюгові розчини, з накопиченням генерованої вітрової ферми, ФЕС або бензинового електрогенератора електричної енергії.
Рисунок 3 показує зовнішні та внутрішні енергоз’єднання вітроелектростанції.
Малкa 3 - Принципальна схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин вітрової електростанції.
Ввет - потік повітря до турбіни;
МС – передача крутного моменту на електрогенератор;
FE.A – потік електроенергії для зарядки акумулятора;
FE – постачання електроенергії споживачу
Приблизно також буде виглядати, враховуючи властиві відмінності в технологічному перерозподілі, схеми основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин ФЕС і схеми з бензиновим генератором і батареями.
Малюнок 3 показує, що постачання споживачу електроенергії може здійснюватися безперечно і при відсутності вітру до повного розряду акумуляторів.
Але такі рішення чітко призводять до різкого збільшення вартості 1 кВт•год електроенергії. Так для безперебійного живлення споживача 1 кВт електроенергії на 100 годин (4 дні), коли дворик слабкий вітер або не Сонця вимагає 100 кВт•год електроенергії, які можна отримати з 138 акумуляторів (звичайний автомобільний акумулятор потужністю 60 АХ з напругою 12 В після повної зарядки здатний дати 0,72 кВт•год електроенергії). І це, як правило, не може дозволити собі переважну більшість населення Росії.
Звичайно, для підвищення стабільності постачання електроенергії споживачу важливо використовувати інші, різні пристрої зберігання, призначені для забезпечення постачання електроенергії не нижче мінімуму; виведення електроенергії в періоди максимального навантаження; покриття власних потреб; пригнічення короткострокових піків електроенергії, що генеруються вітроелектростанціями; вихід електроенергії згідно з прогнозованим графіком, як передбачається «моторних ферм». Для вирішення цих проблем використовуються регенеративні акумулятори, водневі системи, крім гідравлічних приводів, а також для середніх вітрових електростанцій, індукційних приводів та суперконденсаторів.
Однак для невеликих систем електропостачання з стохастичними надходженнями відновлюваної енергії, використання таких пристроїв зберігання важке, оскільки менша потужність акумулятора зберігання, найдорожча його 1 кВт встановленої потужності, з різким падінням в Kium, особливо при наявності одного або двох споживачів електроенергії.
За допомогою геоелектричної електростанції можна вирішити невелике гарантоване електропостачання, проте, у більшості Землі, де не існує вулканічної активності, глибокі теплові ресурси дуже швидко виснажуються. Через це великі капітальні витрати на будівництво геоелектричної електростанції не окупаються.
Виходячи з того, що ефективність використання відновлюваної енергії безпосередньо залежить від Kium, а також бути більш точним, після чого в кінцевому рахунку від наявності первинного енергоблока, пропонується визначити для кожної території вартість 1 кВт встановленої потужності, враховуючи Kium (стабільний 3).
Таблиця 3 – Вартість 1 кВт встановлених потужностей електростанцій з використанням відновлюваних джерел енергії в Росії, з урахуванням потенціалу джерела відновлюваної енергії (установлений коефіцієнт використання потужності), у доларах
Кількість і ємність батарей безпосередньо залежать від Кійових ES певного типу для певної площі.
** в ряді районів Омської області для вітрових електростанцій на території м.Кій = 0,1 фактична вартість 1 кВт встановленої потужності, відповідно до запропонованої методики оцінки ефективності використання ES, становитиме $ 25,000. Запропонований перехід на оцінку фактичної вартості 1 кВт встановленої потужності, з урахуванням Kium, сприятиме більш об’єктивному оцінці можливості використання відновлюваної енергії для кожної конкретної території та навіть місця.
На основі отриманих результатів (стабільний 3), сонячна електростанція на основі сонячного ставка солі, що відображається на малюнку 4, з'являється перспективний.
Малкa 4 - Принципальна схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин сонячної електростанції на основі сонячної електростанції.
Fpr, Fotr, Fras – світловий потік прямого, відбиття і розсіяного сонячного випромінювання;
Ft.vp, Ft.np – тепловий потік високого та низького потенціалу;
На відміну від звичайної сонячної електростанції з геліостатами, де концентрація енергії досягається оптичними методами, сонячний ставок забезпечує гідродинамічну концентрацію сонячної енергії. З середньою щільністю припливу сонячного тепла в розряджену опалювальну бруньку 75 Вт / м2, щільність потоку використовуваного енталпа (продукт щільності бруну становить 1500 кг / м3, його швидкість в трубі становить 1 м / с, теплоємність становить 2.3 кДж / кг ∙ 0 С і різниця температури 10 0 С) 3,5 ∙ 107 Вт / м2. З цього ми бачимо, що гідродинамічна концентрація збільшує щільність потоку енергії більш ніж п'ять замовлень величини, тобто сотні тисяч разів.
Уміння виконувати роботу характеризується не потоком енергії, але потоком екергії і тому увагу варто приділити концентрації екергії сонячним ставком.
Щільність потоку сонячної радіації не менша, ніж щільність енергії (близько половини), тому її можна оцінити середнім значенням δo = 100 Вт / м2. Це екргія приніс до ставок. Екергія спекотної бруньки, оцінена тільки її температурою, є екергією, тобто термічною, не хімічною. При спекотній температурі від 100 0С і холодної температури джерела 10 0С, у нас є δe = 3,5∙ 107∙ (100 - 10) / (100 + 273) = 0.93 ∙ 107 Вт / м2. Співвідношення щільності поданої та вилученої екергії: λ = δe/δo = 107/102 = 105.
Іншими словами, при видаленні гарячої бруньки ми отримуємо гідродинамічну концентрацію потоку екергії сто тисяч разів. Щильність екергії потоку в гарячому бринзі значно вище, ніж при передачі енергії з гарячих газів в хвостових частинах котельного агрегату, і вище, ніж в океані теплових електростанцій. Тому сонячний ставок є ефективним колектором відновлюваної енергії через високу концентрацію екергії і стільки уваги приділяється цьому Янтовським.
У похмуру погоду при охолодженні на 10 ° С нижнього шару ставку з площею 78,5 м2 (діаметр 10 м), випускають приблизно 3600 МДж тепла. Якщо це тепло, з ефективністю 10%, перетворюється в електричну енергію, то можна отримати 100 кВт•год електроенергії. Це еквівалент розряду 138 дорогих батарей, зазначених раніше.
У значній мірі ефективність цього типу електростанції впливає на моніторинг положення Сонця концентратором і застосуванням холодного льоду в плювати. Використання холодних ям знижує нижній ліміт парового циклу, що призводить до значного збільшення його ефективності.
Раніше вважалося, що кліматичні умови в центральній частині Росії унікальні, завдяки аномально низьким температурам, тільки для геоелектричної електростанції. Це дозволяє зменшити температуру конденсації, особливо взимку, що може дати збільшення (20-40%) у виробництві електроенергії порівняно з геоелектричними електростанціями, які розташовані в гарячих і помірних кліматах. Тим не менш, це перевага наших кліматичних умов, з точки зору можливості підвищення ефективності виробництва електроенергії, однаково відноситься до ES на основі сонячного солоду і котловану з льодом.
Зниження встановленої вартості 1 кВт ES на основі сонячного соляного ставка можна досягти, якщо холод малих водних страв використовується як джерело холоду для термодинамічного циклу замість холодного льоду.
Якщо порівняти вартість 1 кВт в умовах встановленої потужності, то звичайні вітроелектростанції мають перевагу порівняно з сонячною електростанціями на основі сонячного соляного ставка, але якщо їх ефективність у порівнянні з батареями, які входять до складу вітроелектростанції, забезпечення безперебійного живлення, результат різний.
Звичайно, з ефективністю перетворення теплової енергії сонячного ставка в електричну енергію, в діапазоні 10-12%, з сонячною щільністю випромінювання не перевищує, в більш тривалий період часу 1 кВт / м2, за рахунок тільки генерації електроенергії, проект окупності можна досягти тільки в децентралізованих територіях. Однак, якщо частина тепла водойми використовується для гарячого водопостачання, а частина льоду вдається для кондиціонування повітря, то окупність може бути досягнута в зонах централізованого живлення. Після того, як опалювальна вода в ставку становить 8-10 разів дешевше електроенергії. Крім того, кондиціонер (холодильник повітря) через природний холод (це піт) становить 8-10 разів дешевше, ніж від кондиціонера електропривода.
ГЕС та електростанції на основі сонячного солоду та котловану з льодом / плавленою водою мають додаткові переваги, властиві лише їм.
В гідроелектричних електростанціях тепловий потік води в нижньому дворі, а в сонячній електростанції теплова плаваюча вода котловану і сонячний ставок може ефективно використовуватися взимку для теплопостачання через установки теплових насосів (ТН).
Середня довгострокова стоянка Єнісі в Саано-Шушенській ГЕС становить 46.7 км3 / рік. Середня річна температура води в нижній частині яловичини становить приблизно 7 ° С. Єнісе є потужним джерелом низькопотужної теплової енергії, зручної для використання в ТНУ. Охолодження річкової води в теплообмінниках всього 1 ° С дозволить отримати 1.9614∙ 1014 кДж / рік теплової енергії, тобто теплова ємність Єнісі становитиме 6220 МВт і буде близько до встановленої електричної потужності Сяно-Щушенської ГЕС, що дорівнює 6400 МВт.
Переваги спільного використання низькопотенціальних джерел тепла різних томів взимку: великий об'єм (плювати з замороженням води) з температурою нижче 0 ° С і невелика (зварювальна брунька сонячного ставка) з температурою вище 0 ° С обговорюються детально в роботі «Сонячна енергія, її похідні та технології їх використання (введення до енергії відновлюваної енергії)».
Висновки
Основні схеми основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин різних ES показали, що ефективність їх роботи залежить від багатьох факторів.
Аналіз показав, що для розрахунку параметрів ефективного функціонування відновлюваних джерел енергії в стохастичних перетравленнях, забезпечення безперебійного живлення споживачам, необхідно при розробці схеми та обладнання для зберігання енергії, оцінити цінові складові запасних батарей.
Вартість 1 кВт встановленої потужності відновлювальних енергоблоків та систем безперебійного живлення визначається з урахуванням коефіцієнта використання встановленої потужності на певну територію. І кількість і ціни батарей первинної або генерованої енергії повинні визначатися на основі властивої нестійкості відновлюваних джерел енергії.
На прикладі схеми основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин сонячної електростанції, на основі сонячного соляного ставка і піт з льодом / плавленою водою, показано, що один з ефективних механізмів підвищення ефективності ES не тільки накопичення первинної енергії (Сонце) на цикл парової енергії, але і використання льодової енергії для неї в ями (холода дрібних водних шляхів).
З економічної точки зору, основним чинником ефективного використання відновлюваної енергії є накопичення первинної енергії при вході в систему генерації, яка рясно надана для гідроенергетики тільки навесні, а для сонячних електростанцій на основі сонячного соляного ставка, в залежності від ізоляції, протягом усього літнього періоду.
Осадчи Г.Б., інженер, автор 140 винаходів СРСР
Джерело: Альтернативнергія.ru
А відповідно до пояснень, розміщених в Інтернеті, орендарів зобов'язана сплатити за споживання електроенергії для тих, хто не сплатив за це за минулий місяць. Це може стати тим, що якщо справи ходять таким чином, то для всіх витрат на електроенергію житлового будинку обов’язково буде оплатити один або два пенсіонери, а на національній шкали два або три мільярди. Як показує досвід переходу, все можливе в Росії. Так, наприклад, ви можете ввести плату за електроенергію, втрачені у квартальних трансформаторах, селищі, лінії живлення тощо.
31 березня 2014 року борги на ринку електричної енергії Росії склали 189 млрд рублів, збільшення майже 30% порівняно з 2012/13 ОАЗ. Ситуація не проста, так як борги за тепло на початку квітня 2014 року також досягали астрономічних пропорцій - 140 млрд рублів.
Це підвищує питання, чи краще переключати електроенергію з відновлюваних джерел енергії (РЕС), принаймні у передмісті.
В даний час електричні електростанції (ES), відновлювана енергетика в Росії, крім гідроелектричних електростанцій і невеликої частини геотермальних електростанцій (Геопотужних рослин), якщо не планується і некомерційна, то з дуже тривалим періодом окупності, що перешкоджає їх поширенню.
Питання виникає як до того, чому використання вільної енергії з сонця, вітру, тепла Землі та невеликих водних ресурсів ще не може конкурувати в ряді економічних показників, крім навколишнього середовища та соціальних, з енергією, яка працює на іноді дорогих викопних паливах.
В цілому економічна ефективність відновлюваних енергетичних систем та інсталяцій, крім вартості 1 кВт встановленої потужності, безпосередньо залежить від встановленого коефіцієнта утилізації потужності (Kium), який в деяких сферах їх роботи є неприйнятним. Покупка, наприклад, дороге вітроелектростанція (моторна ферма), користувач отримує, як правило, електрика 3-5 разів менше, ніж це може виробляти з постійним вітром, необхідні значення.
Отже, за словами С.П. Філіпова, коефіцієнт утилізації встановлених електростанцій (стабільний 1) є наступним чином.
Настільний 1 - Коефіцієнт використання встановленої потужності електростанцій, невеликої енергії Росії (2007)
У 2010-2012 рр. в Криму було побудовано чотири сонячні фотоелектричні станції (ПВП) загальною потужністю 227,5 МВт. Сумарне виробництво електроенергії на них в 2012 р. склало 303 млн кВт•год. З них випливає, що Кримський ФЕС Кій = 0,15.
І відповідно до відкритих інтернет-ресурсів, для ряду територій, розташованих уздовж південного кордону Росії, може бути такий спосіб (табл. 2).
Настільний 2 – Коефіцієнт встановленої потужності електростанцій з використанням відновлюваних джерел енергії в Росії (видаткові оцінки)
Як можна побачити з таблиць 1 та 2, при роботі з RES, потужностей вкрай використовуються, при цьому Kium досягає високих значень при теплових електростанціях (ТПП). У вітровому господарстві, ніж в вітровому господарстві, пов'язано з тим, що вітрове колесо завжди орієнтоване на напрямок вітру, на відміну від фотоелектричних панелей, при ранковому і вечірньому сонячному промені «відблискує» на своїх робочих поверхнях.
У вугільних і газових електростанціях, завдяки зовнішньому та внутрішньому енергетичному зв’язкам, які реалізовані в них, представлені на рисунку 1.
Малкa 1 - Принципальна схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин вугільної електростанції.
Гир - постачання вугілля;
Ft.vp, Ft.np – тепловий потік високого та низького потенціалу;
Ft - розряд низькопотужного тепла в навколишнє середовище;
FE – постачання електроенергії споживачу
Вугільні теплові електростанції, використовуючи імпортні викопні палива, що супроводжують витрати на зменшення шкідливих викидів, виробляють недороге електроенергію. Це досягається завдяки тому, що при низькій вартості 1 кВт встановленої потужності, використання запасів вугілля з складу дозволить вибрати обладнання для кожного технологічного перетворення, що працює з номінальним навантаженням. Особливо в періоди споживання електроенергії. Хоча середня вартість Kium для електростанцій в Росії становить 50%. Для атомних електростанцій – 75-78%.
Вартість 1 кВт встановленої потужності, в свою чергу, залежить від ефективності основних технологічних перетворень. І, як відомо, висока ефективність на теплових електростанціях досягається завдяки розширеному (температурному) термальному циклу (термодинамічному) циклу, хоча влітку він дещо нижчий, ніж взимку, через відсутність великих обсягів холоду, щоб знизити меншу межу циклу парової енергії.
Але це не наноситься однаково на всі викопні палива ЄС. Так багато населених пунктів на півночі європейської частини Росії, Сибіру та Далекого Сходу поставляються з електрикою з дизельних електростанцій (ДЕС) потужністю до 1,5 МВт. Кількість годин використання таких ДЕС становить близько 1000 годин на рік (Кій = 0,11), з тривалістю роботи 5-8 годин на добу (морінг і вечірні години). Електроенергія генерує одне з найдорожчих.
У першому наближенні схема 1 може бути продовжена до біомаси і біогазових електростанцій. Це пояснюється більшим Kium (табл. 2).
Тепер розглянемо внутрішню та зовнішню енергію на рисунку 2.
р.Малкa 2 - Принципова схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин ГЕС
Водопостачання – водопостачання водопроводу ГЕС;
ВСВ - випаровування води з водойми;
Fvod - потік води до гідротурбіну;
Fv - вивантаження низькопотужної води в русло; - потік води в нижній біф;
FE – постачання електроенергії споживачу
З рисунку 2 слід стежити за тим, що з високотемпературного потоку води надходить турбіна без споживання енергії - природно, вартість електроенергії ГЕС, при тісній вартості 1 кВт встановленої потужності до ТЕС, повинна бути значно меншою від вугільної електростанції. Однак це не завжди справа.
Навесні в середньому 60% річних водовідведення проходять через гілки діючих гідроелектростанцій. У той же час від 10 до 25% річних водовідведення гідроелектростанції викидається свічка через відсутність нормативної потужності водойми. Це, перш за все, стосується невисоких дамб і турбін на річках центральної російської рівнини, в результаті чого протягом року всі гідротурбіни на гідроелектричній електростанції діють тільки навесні. І під час решти року деякі з них працюють за неповною продуктивністю або свічкою. Таким чином, ГЕС не може забезпечити електроенергію споживачу відповідно до вимог (номінальний вихід влітку, восени та особливо взимку).
З площею водосховища Новосибірськ ГЕС 1072 км2, щорічний генератор електроенергії становить 1,678 млрд кВт•год. Або з 1 м2 тільки 1,56 кВт•год на рік, з середнім роком Кій близько 40%. А Сяно-Шушенська ГЕС потужністю 621 км2 видобула близько 23,5 млрд кВт•год електроенергії на рік. Або з 1 м2 38 кВт•год на рік, з середнім щорічним Kium близько 42%. Звісно, в значній мірі, такий низький Кій пов'язаний з втратою величезних обсягів води від його випаровування.
Вартість електроенергії, що генерується гідроелектричними електростанціями, також впливає на низьку щільність енергії потоку робочого тіла - вода.
Наведені приклади виробництва електроенергії показують, що протягом періоду окупності проектів, її вартість в першу чергу впливає на Kium, що залежить в основному від резерву первинної енергії (коальська, вода), їх енергетичний потенціал, можливість її (первинної енергії) однорідності в часі надходження для перетворення в електрику.
У вирішенні проблем забезпечення невеликих споживачів з безперебійним живленням часто використовуються ланцюгові розчини, з накопиченням генерованої вітрової ферми, ФЕС або бензинового електрогенератора електричної енергії.
Рисунок 3 показує зовнішні та внутрішні енергоз’єднання вітроелектростанції.
Малкa 3 - Принципальна схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин вітрової електростанції.
Ввет - потік повітря до турбіни;
МС – передача крутного моменту на електрогенератор;
FE.A – потік електроенергії для зарядки акумулятора;
FE – постачання електроенергії споживачу
Приблизно також буде виглядати, враховуючи властиві відмінності в технологічному перерозподілі, схеми основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин ФЕС і схеми з бензиновим генератором і батареями.
Малюнок 3 показує, що постачання споживачу електроенергії може здійснюватися безперечно і при відсутності вітру до повного розряду акумуляторів.
Але такі рішення чітко призводять до різкого збільшення вартості 1 кВт•год електроенергії. Так для безперебійного живлення споживача 1 кВт електроенергії на 100 годин (4 дні), коли дворик слабкий вітер або не Сонця вимагає 100 кВт•год електроенергії, які можна отримати з 138 акумуляторів (звичайний автомобільний акумулятор потужністю 60 АХ з напругою 12 В після повної зарядки здатний дати 0,72 кВт•год електроенергії). І це, як правило, не може дозволити собі переважну більшість населення Росії.
Звичайно, для підвищення стабільності постачання електроенергії споживачу важливо використовувати інші, різні пристрої зберігання, призначені для забезпечення постачання електроенергії не нижче мінімуму; виведення електроенергії в періоди максимального навантаження; покриття власних потреб; пригнічення короткострокових піків електроенергії, що генеруються вітроелектростанціями; вихід електроенергії згідно з прогнозованим графіком, як передбачається «моторних ферм». Для вирішення цих проблем використовуються регенеративні акумулятори, водневі системи, крім гідравлічних приводів, а також для середніх вітрових електростанцій, індукційних приводів та суперконденсаторів.
Однак для невеликих систем електропостачання з стохастичними надходженнями відновлюваної енергії, використання таких пристроїв зберігання важке, оскільки менша потужність акумулятора зберігання, найдорожча його 1 кВт встановленої потужності, з різким падінням в Kium, особливо при наявності одного або двох споживачів електроенергії.
За допомогою геоелектричної електростанції можна вирішити невелике гарантоване електропостачання, проте, у більшості Землі, де не існує вулканічної активності, глибокі теплові ресурси дуже швидко виснажуються. Через це великі капітальні витрати на будівництво геоелектричної електростанції не окупаються.
Виходячи з того, що ефективність використання відновлюваної енергії безпосередньо залежить від Kium, а також бути більш точним, після чого в кінцевому рахунку від наявності первинного енергоблока, пропонується визначити для кожної території вартість 1 кВт встановленої потужності, враховуючи Kium (стабільний 3).
Таблиця 3 – Вартість 1 кВт встановлених потужностей електростанцій з використанням відновлюваних джерел енергії в Росії, з урахуванням потенціалу джерела відновлюваної енергії (установлений коефіцієнт використання потужності), у доларах
Кількість і ємність батарей безпосередньо залежать від Кійових ES певного типу для певної площі.
** в ряді районів Омської області для вітрових електростанцій на території м.Кій = 0,1 фактична вартість 1 кВт встановленої потужності, відповідно до запропонованої методики оцінки ефективності використання ES, становитиме $ 25,000. Запропонований перехід на оцінку фактичної вартості 1 кВт встановленої потужності, з урахуванням Kium, сприятиме більш об’єктивному оцінці можливості використання відновлюваної енергії для кожної конкретної території та навіть місця.
На основі отриманих результатів (стабільний 3), сонячна електростанція на основі сонячного ставка солі, що відображається на малюнку 4, з'являється перспективний.
Малкa 4 - Принципальна схема основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин сонячної електростанції на основі сонячної електростанції.
Fpr, Fotr, Fras – світловий потік прямого, відбиття і розсіяного сонячного випромінювання;
Ft.vp, Ft.np – тепловий потік високого та низького потенціалу;
На відміну від звичайної сонячної електростанції з геліостатами, де концентрація енергії досягається оптичними методами, сонячний ставок забезпечує гідродинамічну концентрацію сонячної енергії. З середньою щільністю припливу сонячного тепла в розряджену опалювальну бруньку 75 Вт / м2, щільність потоку використовуваного енталпа (продукт щільності бруну становить 1500 кг / м3, його швидкість в трубі становить 1 м / с, теплоємність становить 2.3 кДж / кг ∙ 0 С і різниця температури 10 0 С) 3,5 ∙ 107 Вт / м2. З цього ми бачимо, що гідродинамічна концентрація збільшує щільність потоку енергії більш ніж п'ять замовлень величини, тобто сотні тисяч разів.
Уміння виконувати роботу характеризується не потоком енергії, але потоком екергії і тому увагу варто приділити концентрації екергії сонячним ставком.
Щільність потоку сонячної радіації не менша, ніж щільність енергії (близько половини), тому її можна оцінити середнім значенням δo = 100 Вт / м2. Це екргія приніс до ставок. Екергія спекотної бруньки, оцінена тільки її температурою, є екергією, тобто термічною, не хімічною. При спекотній температурі від 100 0С і холодної температури джерела 10 0С, у нас є δe = 3,5∙ 107∙ (100 - 10) / (100 + 273) = 0.93 ∙ 107 Вт / м2. Співвідношення щільності поданої та вилученої екергії: λ = δe/δo = 107/102 = 105.
Іншими словами, при видаленні гарячої бруньки ми отримуємо гідродинамічну концентрацію потоку екергії сто тисяч разів. Щильність екергії потоку в гарячому бринзі значно вище, ніж при передачі енергії з гарячих газів в хвостових частинах котельного агрегату, і вище, ніж в океані теплових електростанцій. Тому сонячний ставок є ефективним колектором відновлюваної енергії через високу концентрацію екергії і стільки уваги приділяється цьому Янтовським.
У похмуру погоду при охолодженні на 10 ° С нижнього шару ставку з площею 78,5 м2 (діаметр 10 м), випускають приблизно 3600 МДж тепла. Якщо це тепло, з ефективністю 10%, перетворюється в електричну енергію, то можна отримати 100 кВт•год електроенергії. Це еквівалент розряду 138 дорогих батарей, зазначених раніше.
У значній мірі ефективність цього типу електростанції впливає на моніторинг положення Сонця концентратором і застосуванням холодного льоду в плювати. Використання холодних ям знижує нижній ліміт парового циклу, що призводить до значного збільшення його ефективності.
Раніше вважалося, що кліматичні умови в центральній частині Росії унікальні, завдяки аномально низьким температурам, тільки для геоелектричної електростанції. Це дозволяє зменшити температуру конденсації, особливо взимку, що може дати збільшення (20-40%) у виробництві електроенергії порівняно з геоелектричними електростанціями, які розташовані в гарячих і помірних кліматах. Тим не менш, це перевага наших кліматичних умов, з точки зору можливості підвищення ефективності виробництва електроенергії, однаково відноситься до ES на основі сонячного солоду і котловану з льодом.
Зниження встановленої вартості 1 кВт ES на основі сонячного соляного ставка можна досягти, якщо холод малих водних страв використовується як джерело холоду для термодинамічного циклу замість холодного льоду.
Якщо порівняти вартість 1 кВт в умовах встановленої потужності, то звичайні вітроелектростанції мають перевагу порівняно з сонячною електростанціями на основі сонячного соляного ставка, але якщо їх ефективність у порівнянні з батареями, які входять до складу вітроелектростанції, забезпечення безперебійного живлення, результат різний.
Звичайно, з ефективністю перетворення теплової енергії сонячного ставка в електричну енергію, в діапазоні 10-12%, з сонячною щільністю випромінювання не перевищує, в більш тривалий період часу 1 кВт / м2, за рахунок тільки генерації електроенергії, проект окупності можна досягти тільки в децентралізованих територіях. Однак, якщо частина тепла водойми використовується для гарячого водопостачання, а частина льоду вдається для кондиціонування повітря, то окупність може бути досягнута в зонах централізованого живлення. Після того, як опалювальна вода в ставку становить 8-10 разів дешевше електроенергії. Крім того, кондиціонер (холодильник повітря) через природний холод (це піт) становить 8-10 разів дешевше, ніж від кондиціонера електропривода.
ГЕС та електростанції на основі сонячного солоду та котловану з льодом / плавленою водою мають додаткові переваги, властиві лише їм.
В гідроелектричних електростанціях тепловий потік води в нижньому дворі, а в сонячній електростанції теплова плаваюча вода котловану і сонячний ставок може ефективно використовуватися взимку для теплопостачання через установки теплових насосів (ТН).
Середня довгострокова стоянка Єнісі в Саано-Шушенській ГЕС становить 46.7 км3 / рік. Середня річна температура води в нижній частині яловичини становить приблизно 7 ° С. Єнісе є потужним джерелом низькопотужної теплової енергії, зручної для використання в ТНУ. Охолодження річкової води в теплообмінниках всього 1 ° С дозволить отримати 1.9614∙ 1014 кДж / рік теплової енергії, тобто теплова ємність Єнісі становитиме 6220 МВт і буде близько до встановленої електричної потужності Сяно-Щушенської ГЕС, що дорівнює 6400 МВт.
Переваги спільного використання низькопотенціальних джерел тепла різних томів взимку: великий об'єм (плювати з замороженням води) з температурою нижче 0 ° С і невелика (зварювальна брунька сонячного ставка) з температурою вище 0 ° С обговорюються детально в роботі «Сонячна енергія, її похідні та технології їх використання (введення до енергії відновлюваної енергії)».
Висновки
Основні схеми основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин різних ES показали, що ефективність їх роботи залежить від багатьох факторів.
Аналіз показав, що для розрахунку параметрів ефективного функціонування відновлюваних джерел енергії в стохастичних перетравленнях, забезпечення безперебійного живлення споживачам, необхідно при розробці схеми та обладнання для зберігання енергії, оцінити цінові складові запасних батарей.
Вартість 1 кВт встановленої потужності відновлювальних енергоблоків та систем безперебійного живлення визначається з урахуванням коефіцієнта використання встановленої потужності на певну територію. І кількість і ціни батарей первинної або генерованої енергії повинні визначатися на основі властивої нестійкості відновлюваних джерел енергії.
На прикладі схеми основних зовнішніх і внутрішніх енергетичних відносин сонячної електростанції, на основі сонячного соляного ставка і піт з льодом / плавленою водою, показано, що один з ефективних механізмів підвищення ефективності ES не тільки накопичення первинної енергії (Сонце) на цикл парової енергії, але і використання льодової енергії для неї в ями (холода дрібних водних шляхів).
З економічної точки зору, основним чинником ефективного використання відновлюваної енергії є накопичення первинної енергії при вході в систему генерації, яка рясно надана для гідроенергетики тільки навесні, а для сонячних електростанцій на основі сонячного соляного ставка, в залежності від ізоляції, протягом усього літнього періоду.
Осадчи Г.Б., інженер, автор 140 винаходів СРСР
Джерело: Альтернативнергія.ru
