Зміст (стр. 1 )

Зміст

Анотація………………………………………………………………………5

Аннотация……………………………………………………………………6

Перелік скорочень…………………………………………………………...7

Вступ………………………………………………………………………….8

1 Загальні положення, стан та перспективи відновлювальної енергетики…………………………………………………………………………9

1.1 Класифікація відновлювальних джерел енергії…………………...11

1.2 Енергетичний потенціал відновлювальних джерел енергії………13

1.3 Сучасний стан і перспективи розвитку відновлювальної енергетики………………………………………………………………………..16

2 Сонячна енергетика………………………………………………………21

2.1 Класифікація методів та засобів перетворення енергії сонячної радіації……………………………………………………………………………23

2.2 Сонячна електроенергетика………………………………………...24

2.2.1 Фотоенергетика………………………………………………25

2.2.2 Сонячні електростанції………………………………………25

2.3 Сонячна теплоенергетика…………………………………………..26

2.4 Потенціал сонячної енергії в Україні……………………………...28

3 Мала гідроенергетика…………………………………………………….34

3.1 Методи та засоби перетворення і споживання енергії малих водотоків………………………………………………………………………….34

3.2 Робота ГЕС в енергосистемах……………………………………...36

3.3 Ресурси малої гідроенергетики…………………………………….38

3.4 Енергетичний потенціал малої гідроенергетики України………..39

4 Вітрова енергетика………………………………………………………..43

4.1 Принципи перетворення енергії вітру……………………………..44

4.2 Класифікація вітрових установок………………………………….45

4.3 Стан і перспективи розвитку вітроенергетики……………………47

4.4 Енергетичні ресурси вітру………………………………………….48

4.5 Потенціал вітрової енергії в Україні……………………………….49

5 Комплексне використання відновлювальних джерел енергії та акумуляторів енергії……………………………………………………………..52

6 Зниження втрат потужності та електроенергії шляхом встановлення відновлювальних джерел електричної енергії....................................................55

7 Охорона праці…………………………………………………………….57

Висновки…………………………………………………………………….68

Список літератури………………………………………………………….71

АНОТАЦІЯ

Хом’юк Я. В. «Комплексне використання нетрадиційних і відновлювальних джерел енергії в електричних мережах». Бакалаврська дипломна робота. – Вінниця.: ВНТУ. 2014.– 72 с. Рис.:2. Табл.:12. Бібліог.:14.

Використання нетрадиційних та відновлювальних джерел енергії світова спільнота розглядає як один із найбільш перспективних шляхів вирішення зростаючих проблем енергозбереження. Наявність невичерпної ресурсної бази та екологічна чистота НВДЕ є визначальними їх перевагами в умовах вичерпання ресурсів органічного палива та зростаючих темпів забруднення довкілля. У роботі проаналізовано стан та перспективи розвитку альтернативної енергетики у світі та в Україні, проведено дослідження щодо специфіки використання відновлювальної енергії сонця, вітру, води.

Ключові слова: відновлювальні джерела енергії, вітрова енергетика, сонячна енергетика, мала гідроенергетика.

АННОТАЦИЯ

«Комплексное использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в электрических сетях». Бакалаврская дипломная работа. – Винница.: ВНТУ. 2014. – 72 с. Рис.: 2. Табл.: 12. Библиог.: 14.

Использование нетрадиционных и возобновляемых источников энергии мировое сообщество рассматривает как один из наиболее перспективных путей решения растущих проблем энергосбережения. Наличие неисчерпаемой ресурсной базы и экологическая чистота НВИЭ являются определяющими их преимуществами в условиях исчерпания ресурсов органического топлива и растущих темпов загрязнения окружающей среды. В работе проанализированы состояние и перспективы развития альтернативной энергетики в мире и в Украине, проведено исследование о специфике использования возобновляемой энергии солнца, ветра, воды.

Ключевые слова: возобновляемые источники энергии, ветровая энергетика, солнечная энергетика, малая гидроэнергетика.

ПЕРЕЛІК СКОРОЧЕНЬ

ВЕ – відновлювальна енергетика;

ВЕС – вітроелектростанція;

ВЕУ – вітроелектрична установка;

ВДЕ – відновлювальні джерела енергії;

ГЕС – гідроелектрична станція;

КВВП – коефіцієнт використання встановленої потужності;

ККД – коефіцієнт корисної дії;

МГЕС – мала гідроенергетична станція;

НВДЕ – нетрадиційні відновлювальні джерела енергії;

СЕС – сонячна електростанція;

СЕУ – сонячна електроенергетична установка;

ТЕС – теплова електростанція.

ВСТУП

У теперішній час розвиток енергетики і взаємозалежних з нею питань екології є однією з основних глобальних проблем в світі. Прогресуюче зникнення традиційного палива, яке спостерігається повсюдно, змушує людей шукати альтернативні вирішення. Загроза екологічної катастрофи підвищує вимоги до споживаних джерел енергії, головним з яких є екологічна безпека. В зв'язку з цим впровадження технологій, що використовують альтернативні джерела енергії, є пріоритетною задачею розвитку енергетики в багатьох країнах світу. Для того, щоб розвивати використання відновлювальних джерел енергії (ВДЕ), необхідно мати знання про них, знати основи цих сучасних технологій.

На прискорений розвиток і повсюдне впровадження технологій, що утилізують відновлювальні джерела енергії, впливає безліч факторів. До таких численним чинників можна віднести: інформованість населення про наявні технології, тарифна політика на доступні енергоносії, законодавча база підтримки ВДЕ, наявність кадрового потенціалу інженерно-технічних працівників і фахівців, що займаються безпосередньо розробкою, проектуванням, монтажем і експлуатацією установок.

Слід зазначити, що вже достатньо зроблено в даному напрямку: розроблені різні конструкції установок, що працюють на сонячній, вітровій, геотермальної енергіях, енергії біомаси та інших численних відновлювальних джерелах. Інтенсивно ведуться наукові дослідження.

1 ЗАГАЛЬНІ ПОЛОЖЕННЯ, СТАН ТА ПЕРСПЕКТИВИ ВІДНОВЛЮВАЛЬНОЇ ЕНЕРГЕТИКИ

Поняття «енергії» знайоме давно. Людство для існування з давніх пір використовує різні форми енергії. Енергія – це здатність системи здійснювати роботу. В природі існує кілька видів енергії, наприклад, кінетична енергія, потенційна енергія, теплова енергія, енергія поділу ядра, електрична енергія. В даний час одним з найбільш високоякісних форм енергії є електроенергія. Основна перевага її є можливе перетворення в будь-яку іншу форму енергії.

В якості джерела енергії в світі широкого поширення набули вуглеводневі палива (вугілля, нафта і газ). Однак, розвідані світові запаси традиційного вуглеводневого палива, за оцінками експертів, здатні задовольнити світову потребу лише на наступні 60 років. Тому у даний час пріоритетним завданням є освоєння нових джерел енергії. Всі відомі джерела енергії на землі можна умовно розділити на два види:

– невідновлювані джерела енергії (традиційні) – це природні запаси речовин і матеріалів, які можуть бути використані людиною для виробництва енергії. Прикладом можуть служити ядерне паливо, вугілля, нафта, газ. Енергія невідновлюваних джерел на відміну від відновлювальних в природі знаходиться в зв'язаному стані і вивільняється в результаті цілеспрямованих дій людини;

– відновлювальні джерела енергії – це джерела енергії на основі постійно існуючих або періодично виникаючих в навколишнього середовища потоків енергії. Типовий приклад такого джерела – сонячне випромінювання з характерним періодом повторення – 24 години. Відновлювальна енергія присутня у навколишньому середовищі у вигляді енергії, що не є наслідком ціленаправленої діяльності людини і це є її відмітною ознакою.

Одним із найбільш перспективних напрямів розвитку світової енергетики в даний час є використання відновлювальних джерел енергій, що знімає ряд проблем, які виникають у процесі функціонування традиційної енергетики, в тому числі щодо шкідливого впливу на навколишнє середовище. У ряді країн заплановано виведення з експлуатації всіх атомних електростанцій, альтернативою яким є поступова заміна потужностей, що вибувають електростанціями на основі відновлювальних джерел енергії.

Відновлювальна енергетика (ВЕ) – область господарювання, науки і техніки, що охоплює виробництво, передачу, перетворення, накопичення і споживання електричної, теплової та механічної енергії за рахунок використання в якості первинних енергоресурсів відновлювальних джерел енергії (ВДЕ).

В цілому всі енергетичні потоки відновлювальних джерел енергії поділяють на дві основних групи:

– пряма енергія сонячного випромінювання;

– вторинні прояви енергії сонячного випромінювання у вигляді енергії вітру, гідроенергії, теплової енергії навколишнього середовища, енергії біомаси та ін.

Основними перевагами ВДЕ в порівнянні з традиційними невідновлювальними джерелами є:

– практично невичерпні ресурси;

– зниження негативного впливу на довкілля, включаючи викиди різних забруднюючих речовин, парникових газів, радіоактивне і теплове забруднення тощо.

Основними факторами, що обмежують використання нетрадиційних ВДЕ, є:

– мала густина енергетичного потоку, яка складає, наприклад, для сонячної енергії на поверхні Землі 1,36·10-3 МВт/м2, вітрової при швидкості вітру 10 м/с – 6·10-4 МВт/м2, геотермальної – 3·10-8 МВт/м2, в той час як для енергії АЕС – 0,2 МВт/м2;

– значна нерівномірність вироблення енергії в часі та її використання;відносно висока капіталоємність енергетичних установок і вартість виробленої електроенергії.

Необхідність широкого використання ВДЕ визначається швидким зростанням потреби в електричній енергії, яка за прогнозами має збільшитися у 2 рази до 2030 р. і в 4 рази до 2050 р. у порівнянні з 2000 р.; вичерпанням у видимому майбутньому розвіданих запасів органічного палива; кризовим станом довкілля в зв’язку із забрудненням оксидами азоту і сірки, вуглекислим газом, пилоподібними частинками від згорання палива, радіоактивним і тепловим забрудненням тощо.

Відновлювальні джерела енергії мають принципові відмінності, тому їх ефективне використання стає можливим на основі науково розроблених принципів перетворення ВДЕ у види, необхідні споживачам. У навколишньому середовищі завжди існують потоки відновлювальної енергії, тому в процесі розвитку відновлювальної енергетики необхідно орієнтуватись на місцеві енергоресурси, вибираючи з них найефективніші. Використання ВДЕ має бути багатоваріантним й комплексним, що дозволяє прискорити економічний розвиток регіонів. Наприклад, хорошою базою для використання ВДЕ можуть бути агропромислові комплекси, де відходи тваринництва й рослинництва є сировиною для одержання біогазу, а також рідкого й твердого палива, виробництва добрив.