Альтернативные источники энергии. Рубрика в журнале - Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Энергетика
Разработка макета опытного солнечного термального коллектора и исследование его характеристик
Статья научная
Разработан и изготовлен макет опытного солнечного термального коллектора. Разработаны программа и методика проведения испытаний макета опытного солнечного термального коллектора. Разработан и изготовлен стенд для проведения испытаний солнечного термального коллектора. Проведено численное и экспериментальное моделирование гидродинамических и тепловых режимов солнечного термального коллектора.
Бесплатно
Статья научная
Разработана математическая модель, описывающая функционирование установки автономного теплообеспечения и горячего водоснабжения на основе солнечного термального коллектора с системой аккумулирования тепловой энергии, мониторинга и управления тепловыми режимами здания. Проведено моделирование функционирования установки на различных режимах.
Бесплатно
Результаты исследований двухконтурной гелиоустановки с термосифонной циркуляцией в зимний период
Статья научная
В данной работе предлагаются результаты исследований двухконтурной гелиоустановки с термосифонной циркуляцией в зимний период времени. Тепловой насос интегрирован с обычной системой солнечного отопления, в которой температура собранного тепла снижается с 20 до 30 °C, чтобы повысить эффективность сбора солнечной энергии. Низкотемпературное тепло, собираемое солнечным коллектором, модернизируется с помощью теплового насоса для выработки высокотемпературного тепла для обогрева помещений зимой и технологического пара низкого давления для промышленного применения в другие сезоны. Результаты показывают, что КПД солнечного коллектора увеличился на 30,5 %, его годовое эффективное время работы достигло 2000 ч, что примерно в четыре раза больше, чем у обычной системы солнечного отопления. Для сравнительной оценки эффективности двух вариантов испытания проводятся в одинаковых климатических условиях, в течение одного дня, в период с 12 до 15 ч, когда температура воздуха и интенсивность солнечной радиации наиболее стабильны.
Бесплатно
Статья научная
Статья посвящена решению задачи надежного энергоснабжения автономных потребителей с наименьшими экономическими затратами на производство электрической энергии за период эксплуатации объекта. В данной работе особое внимание уделяется комплексным энергосистемам, которые могут включать в себя различные виды источников энергии, в том числе на основе ВИЭ, и являются в большинстве случаев экономически эффективнее в сравнении с системами, содержащими только топливные генераторы, либо со строительством электрических сетей на большие расстояния. Представлена структурная схема комплексной энергосистемы, которая включает в себя аккумуляторные батареи, фотоэлектрические преобразователи, ветроэнергетические установки, напорную малую гидроэлектростанцию, свободнопоточные МГЭС, инверторы, топливные генераторы и электрическую сеть. Приведено описание математической модели для подбора оптимального состава основного и вспомогательного оборудования на базе ВИЭ с учетом технических и экономических параметров установок, на основе реальных природно-климатических данных выбранного региона. Рассмотрены функциональные возможности программы VizProRES 2019.
Бесплатно
Система контроля заряда электрической энергии аккумулятора в солнечной опреснительной установке
Статья научная
Рассматриваются различные режимы работы разработанной солнечной опреснительной установки. Проанализированы различные факторы, влияющие на производительность установки, сделаны выводы и рекомендации, направленные на увеличение производительности солнечных опреснительных установок, предназначенных для работы в регионах с невысокой солнечной активностью. Рассчитана потребляемая электрическая энергия разработанной установки и приведены расчеты солнечной батареи. Разработана система контроля заряда энергии электрического аккумулятора, позволяющая использовать электрический нагреватель в составе солнечной опреснительной установки в качестве дополнительного нагревательного элемента, установленного в секции для опреснения. Алгоритм и уставки микроконтроллера направлены на снижение потребления электрической энергии, что позволяет снизить общую площадь солнечных батарей и устанавливать их на поверхности секции опреснителя. Приведены результаты производительности солнечной опреснительной установки с использованием разработанной системы контроля заряда электрической энергии и без системы контроля.
Бесплатно
Система светодиодного освещения в смешанных сетях постоянного и переменного тока
Статья научная
В статье рассмотрена работа системы светодиодного освещения с параллельным питанием от фотоэлектрических модулей и электросети. Представлена схема разработанной системы светодиодного освещения, на основе которой был собран рабочий образец системы светодиодного освещения с одним светильником мощностью 36 Вт. Проведены экспериментальные исследования представленной системы светодиодного освещения с применением разработанной системы мониторинга. Часть полученных экспериментальных данных представлена в данной работе. Рабочий образец на практике продемонстрировал эффективность и надежность работы предложенной схемы. Показан рабочий альтернативный вариант эффективного подключения фотоэлектрических модулей к нагрузке с применением недорогих распространенных преобразователей.
Бесплатно
Статья научная
Рост доли возобновляемых источников энергии, характеризующихся непостоянной выработкой электроэнергии в общем балансе ее производства, приводит к снижению качества электроэнергии и необходимости балансировки нагрузки в сети. Применяемые сегодня методы балансировки нагрузки со стороны генерации, а также использование технологии аккумулирования энергии не всегда обеспечивают эффективное решение задачи балансировки. Особенно это проявляется при переводе традиционных генераторов из основных источников электроэнергии в резервные. Основная проблема заключается в росте потерь электрической энергии из-за низкой эффективности применяемых технологий аккумулирования. На примере самой современной гибридной электростанции Gorona del Viento (остров Эль-Йерро, Канарский архипелаг, Испания), имеющей в своем составе традиционные и возобновляемые источники энергии, рассмотрены методы балансировки нагрузки в сети, особенностью которых является проведение балансировки как со стороны генерации электроэнергии, так и со стороны потребления. С использованием расчетных моделей режимов работы гибридной электростанции продемонстрирована возможность реализации различных стратегий балансировки нагрузки со стороны потребления, рассмотрены особенности, показана их эффективность для снижения потерь энергии.
Бесплатно
Создание мобильной микроГЭС для горных районов Узбекистана
Статья научная
Приведены результаты создания опытного образца мобильной микрогидроэлектростанции с учетом горной местности Республики Узбекистан. Проведенные авторами предварительные расчеты показывают, что мощность микроГЭС зависит от индивидуальных факторов местности. С повышением скорости течения воды повышается также скорость движения водяного колеса, и, в свою очередь, увеличивается электрическая мощность микроГЭС.
Бесплатно
Солнечный трекер с системой самораскрытия
Статья научная
В данной статье дан краткий обзор состояния солнечной энергетики в мире. Рассмотрены недостатки ископаемых источников энергии. В качестве основного недостатка возобновляемых источников энергии в работе рассматривается низкий коэффициент полезного действия. Проанализирован возможный путь повышения КПД солнечных модулей за счет использования систем слежения за Солнцем (ССС). ССС - специальные устройства, имеющие два привода: горизонтальной и вертикальной наводки, которые при помощи специального алгоритма позиционируют солнечные модули в сторону наибольшего светового потока и тем самым повышают выработку электроэнергии. Рассчитан теоретический прирост выработки для систем в идеальных условиях, даны практические значения данной величины. Перечислены недостатки рассматриваемого типа электрогенераторов на ВИЭ. Произведен расчет ветровых нагрузок на ССС по представленной методике. Приведены примеры разрушения солнечных электростанций стихийными бедствиями. Предложен новый тип солнечного трекера с системой самораскрытия, способной сохранить установку от неблагоприятных погодных условий. Проведено сравнение точности алгоритма позиционирования, созданного для данного устройства. Вывод содержит возможные пути применения установки, ее недостатки, а также планы на будущие исследования.
Бесплатно
Краткое сообщение
Дается описание энергосберегающей системы обогрева помещений за счет соединения инфракрасного пленочного электронагревателя непосредственно с обмотками генератора питающей ветроэнергетической установки.
Бесплатно
Статья научная
Произведено сравнение работы групп ветроустановок, состоящих из вертикально-осевых и горизонтально-осевых ВЭУ равной мощности, имеющих примерно равные ометаемые площади. Оценена эффективность использования земельных площадей, отводимых под строительство группы вертикально-осевых ВЭУ, а также группы горизонтально-осевых ВЭУ. Рассчитаны величины потенциально возможной мощности горизонтально-осевых и вертикально-осевых ВЭУ в зависимости от скорости ветрового потока. Произведено сравнение полезной суммарной мощности для рассматриваемых типов ВЭУ, установленных на площади 1 км2, в зависимости от скорости ветрового потока. Сделан расчёт полезной мощности ВЭУ с учётом реальных ветровых условий. На основании произведенных расчётов, а также с учётом возможных решений по оптимизации размещения ВЭУ, сделаны выводы о наиболее эффективном типе ВЭУ для применения на рассматриваемой территории.
Бесплатно
Статья научная
Работа посвящена изучению пульсаций давления в проточной части гидротурбин, возникающих вследствие вихревых структур в неоптимальных режимах работы гидротурбины. Проведено прямое сравнение подходов по выделению синхронной и асинхронной составляющей в сигналах пульсаций давления, а также с использованием разложения на азимутальные моды. Пульсации давления измерялись с помощью четырех акустических датчиков при варьировании режимов работы модели гидротурбины. Сравнение пульсаций давления проведено в геометрии с поворотной частью (коленом) и в прямой конической отсасывающих труб гидротурбины. Показано, что уровень пульсаций давления одинаков для двух типов отсасывающих труб. Методическое различие в применении двух подходов по выделению пульсаций давления в потоке не выявлено. Результаты работы будут полезны при разработке новых способов подавления спирально-вихревых структур в неоптимальных режимах работы гидротурбин с целью увеличения их общего коэффициента полезного действия.
Бесплатно
Строительство подземных зданий на севере - один из путей экономии тепловой энергии
Статья научная
На примере подземного развлекательного центра, совмещенного с надземным искусственным катком, для условий г. Магадана и Якутска сделано обоснование целесообразности строительства подземных зданий с точки зрения экономии тепловой энергии. В результате проведенных расчетов установлено, что подземная компоновка здания позволяет сэкономить до 23 % расходов, идущих на отопление, по сравнению с надземным вариантом. Получено, что симбиоз двух разных по назначению и внутренней температуре сооружений (катка в надземной части и развлекательного центра под землей) положительно влияет на общую экономию затрат, идущих на отопление всего комплекса. Использование теплового насоса вместо морозильного агрегата катка позволяет получать высокую температуру теплоносителя (60 °С и более) и применять водяную систему для отопления подземного здания. Подсчитано, что из-за выгодного соотношения между тарифами на электроэнергию и теплоэнергию применение теплового насоса для отопления подземного здания будет экономически оправдано в г. Магадане. В г. Якутске целесообразно остановиться на варианте использования воздушной системы отопления, работающей за счет теплого воздуха, вырабатываемого холодильным агрегатом катка.
Бесплатно
Финансирование инвестиционных проектов в области возобновляемой энергетики
Статья научная
При смене энергетических генераций перспективным становится направление возобновляемой энергетики. Рынок инвестиций этой области является быстрорастущим. В статье проводится исследование теоретических и практических аспектов инвестиционной деятельности в области возобновляемой энергетики, анализ применяемых способов инновационного финансирования действующих проектов, разработка научно-обоснованных предложений по внедрению и использованию зарубежного опыта финансирования в РФ. Одним из лидирующих направлений возобновляемой энергетики является строительство офшорных (offshore) электростанций. Авторами рассмотрены основные проекты офшорных электростанций в европейских странах. Проведен эмпирический анализ крупных проектов, выявлены факторы, оказывающие наибольшее влияние на их стоимость. Проанализировано состояние возобновляемой энергетики в России, выявлены актуальные проблемы и пути их решения, определен потенциал ее развития.
Бесплатно
Статья научная
В данной статье рассматривается новая концепция дизайна плоского солнечного коллектора с использованием гибких трубок. Плоский солнечный коллектор предназначен для запуска холодной воды в системы солнечного теплоснабжения вместо использования дорогих антифризных жидкостей и для удаления вторичных средств. Разработка такого типа солнечных тепловых коллекторов позволит снизить стоимость установки традиционных солнечных тепловых систем без необходимости использования вторичных теплообменников. Определены основные параметры теплоемкости плоского солнечного коллектора. Рассчитан температурный контур пластины-поглотителя плоского солнечного коллектора с температурой на входе 30 °C. В отличие от температурного контура типа змеевика с трубкой обнаружено, что максимальная температура пластины-поглотителя коллектора при одинаковых условиях температуры на входе намного ниже, чем у первой. С помощью коммерческого программного пакета CFD (Computational Fluid Dynamics) ANSYS FLUENT 19.0 были разработаны фазовый дизайн, основанный на прогнозах тепловых характеристик коллектора, и эквивалентный коэффициент теплопередачи пластин поглотителя. Также были рассчитаны переменные экспериментальных испытании для солнечного плоского коллектора, которые были выше при падающем солнечном излучении, чем при температуре окружающей среды.
Бесплатно
Эффективность режимов работы фотоэлектрических модулей в условиях арктической зоны
Статья научная
Фотоэлектрические модули в составе гибридных энергоустановок находят все большее применение для электроснабжения изолированных потребителей, например, расположенных в Арктической зоне. Выбор режимов работы и настроек систем управления для обеспечения эффективной эксплуатации солнечной электростанции является востребованным и требует проведения комплексных исследований в климатических условиях Арктической зоны. В работе приведены результаты экспериментальных исследований по эффективности режимов работы солнечной электростанции в городе Архангельске. Проанализированы автономный режим работы, режим принудительной генерации и режим подкачки. Предложены рекомендации по использованию этих режимов с эффективными параметрами настроек.
Бесплатно
