Возобновляемые источники энергии в АПК: Учебное пособие. 1-е изд.

1250.00 руб.
  • Характеристики
  • Автор:
  • Переплет: Твердый
  • Формат: 70x100/16 (170x240)
  • Кол-во страниц: 352
  • Кол-во томов: 1
  • Язык: русский
  • Дата выпуска:
  • Плотность бумаги: 80 г/м2
  • Вес: 850 грамм

Конечным результатом функционирования энергосистем является полезная энергия, то есть та, которая после переработки, преобразования, транспортирования и хранения ресурсов поступает к потребителям и обеспечивает выполнение полезной работы. Основными видами энергетических ресурсов являются топливные (невозобновляемых): уголь, газ, нефть, торф, древесина; и нетопливные (возобновляемые): энергия воды (гидроэнергия), энергия ветра, морских приливов и солнечной радиации, геотермальная энергия. Для соизмерения ресурсов и определения их экономичности пользуются понятием «условное топливо». Геологические (прогнозные) мировые запасы топлива (уголь, газ и т.д.) составляют 11651 млрд т, причем 54,5% их находится в странах СНГ. Мировые запасы топлива, доступные для извлечения, составляют 3112 млрд т, из них 55% находятся на территории стран СНГ. Гидроэнергоресурсы в пересчете на годовую выработку электроэнергии оцениваются в 7500 млрд кВт.ч (в 1,5 раза больше того количества электроэнергии, которое было выработано электростанциями мира в 1970 г.).

 

Описание товара

Используемое в энергетике топливо подразделяется на энергетическое (для выработки электроэнергии и теплоты) и технологическое (используемое в промышленных установках для выполнения рабочих процессов, а также в промышленных печах).

 

Электроэнергетические системы стран СНГ потребляют до 80% всего топлива, добываемого в странах (из них 30% идет на выработку тепла), остальное топливо идет на удовлетворение технологических нужд производства, при этом промышленность и транспорт расходуют 43%, жилищно-коммунальное хозяйство городов – 33%, сельскохозяйственное производство и бытовое потребление – 24%.

 

Количество энергии, вырабатываемой на Земле, пока еще составляет сотые доли процента от того количества энергии, которое получает Земля от Солнца, но ее тепловой эффект уже достаточно заметно сказывается на климате, особенно тех «энергетически напряженных» районов, где происходит так называемое тепловое загрязнение биосферы. Последнее обусловлено тем, что превращение энергии в энергоустановках происходит с низким КПД (8-10% – у подвижных и 25-30% у – стационарных). Потребление энергоресурсов в мире из года в год растет (табл. 1.1), причем темпы роста потребления в последние годы значительно выше предыдущих. Это приводит к истощению невозобновляемых источников энергии, запасы которых небезграничны. Поэтому актуальным является использование возобновляемых источников. В настоящее время вопросам использования возобновляемых источников энергии уделяется серьезное внимание. Эти источники являются существенным дополнением к традиционным.

 

Использование нетрадиционных источников знергии особенно актуально для сельского хозяйства в современных условиях, когда рост цен на энергоресурсы (уголь, горюче-смазочные материалы и др.) приводит к значительным затратам на производство продукции сельского хозяйства, которые зачастую не окупаются сложившимися на нее ценами.

 

Поэтому изучение возможностей нетрадиционных возобновляющихся источников энергии в сельскохозяйственном производстве студентами инженерных специальностей аграрных вузов имеет большое практическое значение. Уже на современном этапе многие потребности сельскохозяйственных предприятий в энергии, как показывает опыт, могут быть решены с помощью нетрадиционных источников.

 

Состояние солнечной энергетики в России в настоящее время характеризуется как начальная стадия её развития. Наибольшее практическое применение могут получить фотоэлектрические установки на основе монокристаллического кремния и устройства с термодинамическим циклом преобразования энергии.

 

В России насчитывается восемь предприятий по производству таких установок. Общая мощность выпущенных установок за год составляет 730 кВт, а мощность действующих фотоэлектрических установок в последние годы составляет около 100 кВт.

 

Мощность фотоэлектрических установок ограничивается несколькими киловаттами по причине высокой стоимости преобразовательной техники (инверторов) и буферных аккумуляторных батарей. Они используются для электроснабжения отдельных сельских домов, водяных насосов, бытовых приборов, холодильных установок, кондиционеров, систем сигнализации и др. В дальнейшем потребуется расширение годового выпуска как солнечных элементов, модулей, так и солнечных систем мощностью до 1–5 мВт. Для обеспечения требуемого развития солнечной энергетики остается проблема по производству монокристаллического кремния по разработанным отечественным технологиям, потребность которого может составлять до 4 млн шт. в год.

 

Зарубежный опыт показывает перспективность использования солнечной энергии как в сельском хозяйстве, так и в других отраслях. Перспективно сооружение модульных термодинамических солнечных электростанций с параболоцилиндрическими концентраторами, а также выпуск коллекторов для теплоснабжения отдельных потребителей. В настоящее время созданы и функционируют солнечные системы с общей площадью коллекторов около 100 тыс. м2.

 

Ветроэнергетика – это перспективный и подготовленный к широкому внедрению способ использования возобновляемого источника энергии.

 

В Калмыкии введен в эксплуатацию агрегат на 100 кВт ветроэлектростанции общей мощностью 22 мВт, в Заполярье, вблизи г. Воркута, установлены 6 агрегатов мощностью 250 кВт каждый. В стране действует около 1500 ветроустановок различной мощности (от 0,08 до 30 кВт каждая). Осваиваются энергетические установки на 10. 16, 50, 100, 150 и 250 кВт, вырабатывающие электроэнергию при пусковой скорости ветра 2…3 м/с, обеспечивающие номинальную мощность при 5…7 м/с. Их серийное производство позволит использовать ветровые ресурсы на большей части территории России. Создаются ветродвигатели с низкоскоростными безредукторными электрогенераторами и современной аппаратурой регулирования и преобразования электроэнергии, имеющими уникальные характеристики, обеспечивающие их конкурентоспособность на мировом рынке.

 

Ведутся работы по созданию вихревых ветроэнергетических установок мощностью 0,5 и 5 кВт, преобразующих поток равномерного ветра в вихреобразные струи, вращающие ветротурбину с электрогенератором.

 

В стране начато комплексное использование теплового потенциала подземных вод на базе отечественных технологий и оборудования. Идет реализация таких энергетических ресурсов на Камчатке, Сахалине, Курильских островах, в Краснодарском крае. Готовится освоение высокотемпературных парогидротерм в Ставропольском крае и Дагестане. На Камчатке действует Паужетская ГеоТЭС (11МВт), на Курилах – Курильская ГеоТЭС (500 кВт), в Мостовском районе Краснодарского края освоено комплексное использование геотермальных вод в животноводстве, промышленном комплексе, при отоплении и горячем водоснабжении, в рыборазводных прудах, при орошении полей. Для решения проблемы широкого использования геотермальной энергии при соблюдении всех экологических требований необходима разработка специального оборудования в модульном использовании. Большие возможности открывает использование низкопотенциального тепла грунта в сочетании с теплонасосными установками.

 

Потенциал для использования биотходов в целях получения энергии определяется наличием крупных ресурсов в сельском хозяйстве. В настоящее время становятся экономически приемлемыми технологии получения газа и моторного масла из биомассы, исходное сырье: – навоз, рапс, отходы, растениеводства, лесные отходы, торф. Шлам, получаемый после сбраживания биомассы – представляет собой ценное органическое удобрение. Благодаря сбраживанию навоза снижается его запах, гибнут семена сорняков, яйца гельминтов и другая патогенная микрофлора, в результате чего уменьшается заражение почвы, грунтовых вод.

 

Промышленностью выпускаются биогазовые установки, которые могут работать в комплексе с газонаполнительными станциями, укомплектованными серийным оборудованием. В перспективе необходимы разработка и освоение производства комплексных автоматизированных биоэнергетических установок для различных условий применения, использующих различные первичные ресурсы. В настоящее время действует около 20 биоэнергетических установок на отходах животноводства и птицеводства с выработкой биогаза.

 

Большинство традиционных установок теплоснабжения имеет низкую экономическую эффективность, для их работы необходима сложная и дорогостоящая транспортная инфраструктура по доставке энергоносителей. Они имеют недостаточную надежность, что приводит к сбою теплоснабжения.

 

Теплонаносное производство теплоты – это новая технология, способная радикальным образом изменить положение дел не только в теплоснабжении, но и в энергетике в целом. Важной особенностью теплонаносных установок (ТНУ) является их универсальность по отношению к виду первичной энергии, так как компрессоры могут приводиться в действие механическим, электрическим, тепловым двигателями, что позволяет заменять более дефицитные энергоресурсы менее дефицитными. Другое преимущество – изменение мощности от долей до десятков тысяч киловатт, что перекрывает этот показатель любых существующих источников тепла, в том числе малых и средних ТЭЦ.

 

Энергосберегающий эффект в зависимости от типа ТНУ и заменяемого источника тепла колеблется от 20…30 до 50…70%. При замене ими как крупных котельных, так и мелких низкоэффективных электронагревателей и теплогенераторов, достигается многократная экономия топлива по сравнению с традиционной теплофикацией.

 

Теплонасосные установки могут использоваться в качестве источника теплоснабжения квартир, домов, кварталов и районов городов. Низкопотенциальные источники теплоты – это бытовые и промышленные стоки, воздух, озерная, речная, морская геотермальная и грунтовая воды, охлажденная вода тепловых электростанций. Мировой опыт свидетельствует, что строительство крупных теплонасосных станций окупается за 2-4 года при сроке строительства около года. Стоимость станции снижается с ростом тепловой производительности от 670-1200 при производительности 10 кВт до 200-300 дол/кВт при тепловой производительности 10000 кВт и более. Рационален путь использования ТНУ в комбинации с установками, использующими различные виды возобновляемых энергоресурсов. Сейчас действуют небольшое число достаточно крупных (50-200 кВт) теплонасосных установок, более 3000 тепловых насосов единичной мощностью от 4 кВт до 8 мВт.

 

В 2008 году в России установленная мощность возобновляемых источников энергии составляла 2186,5 мВт, а солнечные энергоресурсы – 0,02 мВт.

 

Как видно из приведенных данных в России использование нетрадиционных источников энергии находится в начальном состоянии. В предыдущие годы по ряду причин ликвидировали тысячи малых источников энергии, которые признавались неэкономичными на фоне развития атомных и гидроэлектростанций большой мощности.

 

В настоящее время в энергетике существуют проблемы, которые породили пересмотр отношения к малым и нетрадиционным источникам энергии.

 

Усиление хозяйственной самостоятельности субъектов РФ, дефицита энергии во многих районах, многочисленность населенных пунктов в зонах децентрализованного энергоснабжения, повышение требований к защите окружающей среды обусловили новый подход к проблеме обеспечения энергией потребителей. В этой связи перспективным направлением является создание эффективных систем децентрализованного энергоснабжения потребителей на основе малых и нетрадиционных источников, использующих местные возобновляемые источники энергии для выработки электрической и тепловой энергии.

 

Широкое применение относительно недорогих нетрадиционных источников и их сочетаний, сооружаемых вблизи потребителей, позволит в короткие сроки решить проблему надежного обеспечения энергией и сбережения ресурсов, снижения воздействия энергетики на окружающую среду. Эту задачу могут решить энергоустановки мощностью от нескольких киловатт до 5 мВт, работающие на энергии солнца, ветра, водных стоков, на отходах сельскохозяйственного производства (биоэнергии) и др.

 

В последнее время наблюдаются лучшие экономические показатели при использовании нетрадиционных источников энергии, что делает их конкурентоспособными.

 

Целью изучения дисциплины «Нетрадиционные возобновляющиеся источники энергии в АПК» является овладение студентами, будущими специалистами, системой знаний и умений по использованию нетрадиционных источников энергии (солнечной радиации, геотермальных вод, энергии ветра, биогаза) в сельскохозяйственном производстве.

 

Оглавление

 

Введение

Глава 1. Солнечная энергетика

1.1. Состояние использования солнечной энергии

1.2. Основные понятия солнечной энергии

Контрольные вопросы

1.3. История применения солнечных коллекторов

1.4. Классификация солнечных коллекторов

1.5. Устройство солнечных коллекторов

1.5.1. Жидкостные плоские солнечные коллекторы

1.5.2. Коллекторы с вакуумированными трубками

1.5.3. Коллекторы с тепловой трубой

1.5.4 Вакуумированный трубчатый коллектор с тепловой трубой

1.5.5. Принцип работы вакуумированной тепловой трубки типа СКЕ

1.5.6. Принцип работы вакуумированной тепловой трубки типа GM

1.5.7. Фотоэлектрические солнечные коллекторы. Фотоэлектрические преобразователи

1.5.8. Фотоэлементы

1.5.9 Солнечные модули

1.5.10. Простейшие фотоэлектрические системы

1.5.11. Фотоэлектрические системы с аккумулятором

1.5.12. Воздушные коллекторы. Коллекторы с воздушным теплоносителем

1.5.13. Фокусирующие коллекторы (концентраторы)

1.6. Ориентация коллекторов

Контрольные вопросы

1.7. Аккумуляторы теплоты

1.7.1. Галечный аккумулятор теплоты

1.7.2. Характеристики и свойства теплоаккумулирующих материалов

1.7.3. Адсорбционные свойства пористых материалов

1.7.4. Аккумуляторы теплоты фазового перехода

1.7.5. Солнечный пруд

Контрольные вопросы

1.8. Использование солнечной энергии

1.8.1. Использование плоских жидкостных солнечных коллекторов при теплоснабжении. Активные системы теплоснабжения

1.8.2. Двухконтурная активная система использования солнечной энергии

1.8.3. Пассивные системы солнечного теплоснабжения

1.8.4 Гелиоаэробарическая теплоэлектростанция

Контрольные вопросы

1.9. Использование солнечной энергии в сельском хозяйстве

1.9.1. Жидкостная солнечно-насосная система на птицефабрике "Южная" Симферопольского района

1.9.2. Гелиоустановка для снабжения доильных площадок крупного рогатого скота горячей водой

1.9.3. Солнечная водонагревательная установка УВС-30-

1.9.4. Гелиотепловая система для свинарника-маточника

1.9.5. Гелио-опреснительная установка СОУ-1000

1.9.6. Гелиосушилка для сушкио фруктов, овощей, зерна

1.9.7. Солнечный коллектор конструкции ВНИПТИМЭСХ для досушивания сена

1.9.8. Солнечно-фреоновый водоподъемник

1.9.9. Солнечная водоподъемная установка с инжектором

1.9.10. Применение солнечной фотоэлектрической батареи в системе управления дождевальной машиной «Фрегат»

1.9.11. Гелиоустановка ЦРБ г. Усть-Лабинска

Контрольные вопросы

1.9.12. Строительство гелиотеплиц

Контрольные вопросы

1.10. Использование энергии солнца для получения электроэнергии

1.10.1. Электростанции с термодинамическим циклом преобразования солнечной энергии в электрическую (башенного типа)

1.10.2. Сопоставление технических характеристик трех вариантов солнечной тепловой элекстростанции

1.10.3. Назначение главных фотоэлектрических элементов электроснабжения

1.10.4. Солнечные электростанции на солнечных батареях

1.10.5. Примеры использования солнечных электросистем на солнечных батареях в России

1.10.6. Принцип действия солнечной электростанции на солнечных батареях

1.10.7. Производство электроэнергии с помощью солнечного пруда

1.10.8. Проектирование домашней фотоэлектрической системы с аккумулятором

Контрольные вопросы

1.11. Расчет солнечного излучения на наклонную поверхность

Контрольные вопросы

1.12. Расчет плоского солнечного коллектора

Контрольные вопросы

1.13. Эффективность коллекторов

1.13.1. Расчет теплового КПД коллекторов и среднемесячной производительности

1.13.2. Понятие об эксергии термодинамических систем

1.13.3. Эксергетический КПД коллекторов

Контрольные вопросы

1.14. Теоретические основы выбора типа коллектора

Контрольные вопросы

Методические рекомендации

Глава 2. Теплонасосные установки

2.1. История создания тепловых насосов

Контрольные вопросы

2.2. Классы тепловых насосов .2.1 Тепловой насос на эффекте Пельтье

2.2.2. Испарительные компрессионные тепловые насосы

2.2.3. Испарительные абсорбционные (диффузионные) тепловые насосы

2.2.4. Принцип действия испарительного компрессионного теплового насоса

Контрольные вопросы

2.3. Оборудование тепловых насосов

2.3.1. Компрессоры

2.3.2. Теплообменники

2.3.3. Дроссели и детандеры

Контрольные вопросы

2.4. Рабочее тело тепловых насосов

Контрольные вопросы

2.5. Тепловой процесс в компрессионном тепловом насосе

Контрольные вопросы

2.6. Термодинамические основы работы компрессионных тепловых насосов

2.6.1. Эксергия потока тепла

2.6.2. Эксергия потока вещества (рабочего тела)

Контрольные вопросы

2.7. Эксергетический анализ работы тепловых насосов

Контрольные вопросы

2.8. Расчет основных параметров теплонасосной установки

2.9. Принципиальная схема одной из самых распространенных модификаций тепловых насосов «воздух–вода» НКВ-60-2-8

2.10. Источники теплоты

Контрольные вопросы

2.11. Схемы тепловых насосов, использующих солнечную энергию

2.12. Схемы систем солнечного отопления (охлаждения) и горячего водоснабжения с тепловым насосом

2.12.1. Использование тепловых насосов на животноводческих фермах Контрольные вопросы

2.13. Двигатель Стирлинга

2.14. Двигатели Стирлинга, работающие по другим циклам

Контрольные вопросы

Глава 3. Геотермальная энергетика

3.1. Состояние использования тепловой энергии земли (геотермии) Контрольные вопросы

3.2. Технологии освоения геотермальных ресурсов

3.3 Основные направления использования геотермальной энергии

3.4. Грунт как источник низкопотенциальной тепловой энергии Земли

Контрольные вопросы

3.5. Термальные воды в отоплении и горячем водоснабжении

Контрольные вопросы

3.6. Геотермальные воды в сельском хозяйстве

Контрольные вопросы

3.7. Использование геотермальных источников для получения электроэнергии

3.7.1. Принципы работы геотермальных электростанций. Геотермальные электростанции, работающие на сухом пару

3.7.2. Геотермальные ТЭС на месторождениях пароводяной смеси с конденсационными турбинами.

3.7.3. Геотермальные ТЭС на месторождениях пароводяной смеси или геотермальных рассолов с конденсационными турбинами и одно- или многократным расширением геотермального флюида

3.7.4. Геотермальные ТЭС с использованием низкокипящих чистых или смесевых рабочих тел
3.7.5. Геотермальные ТЭС комбинированного цикла с паровой турбиной в верхнем цикле и низкокипящим рабочим телом в нижнем цикле

3.7.6. Паротурбинные геотермальные энергоустановки

3.7.7. Турбокомпрессорные геотермальные энергоустановки

3.8. Мутновская геотермальная электростанция (первая очередь)

3.9. Особенности работы геотермальных электростанций

3.10. Особенности использования низкотемпературных геотермальных вод для производства электроэнергии

Контрольные вопросы

Методические рекомендации

Глава 4. Ветроэнергетика

4.1. Состояние использования энергии ветра

Контрольные вопросы

4.2. Ветроэнергетика как отрасль науки

Контрольные вопросы

4.3. Типы современных ветродвигателей

4.3.1. Классификация ветроэнергетической техники

4.3.2. Типы современных ветродвигателей

Контрольные вопросы

4.4. Ветроприемные устройства с горизонтальной осью вращения

Контрольные вопросы

4.5. Ветродвигатели с вертикальной осью вращения

4.5.1. Принцип действия ветродвигателей с вертикальной осью вращения

4.5.2. Вертикально-осевые ветродвигатели «подъемной силы»

4.5.3. Вертикально-осевые ветродвигателя «дифференциального лобового сопротивления

4.5.4. Комбинированные вертикально-осевые ветродвигатели

Контрольные вопросы

4.6. Принципы преобразования энергии ветра для работы крыльчатого ветродвигателя Контрольные вопросы

4.6.1. Энергетические характеристики ветродвигателей

4.6.2. Тенденции развития вертикально-осевых ветроэнергетических установок (ВО ВЭУ)

4.7. Технические средства ветроэнергетики

4.7.1. Особенности современной ветроэнергетической техники

4.7.2. Типы ветродвигателей

4.7.3. Регулирование горизонтально-осевого ветродвигателя

4.7.4. Регулирование вертикально-осевого ветродвигателя

4.7.5. Устройство ветряной турбины

4.7.6. Насосные ветроагрегаты с механическим приводом рабочего органа

4.7.7. Пневматические ветроагрегаты

Контрольные вопросы

4.8. Самодельные ветроагрегаты Алтайского края

4.8.1. Ветроагрегат с ветродвигателем роторного типа

4.8.2. Ветроагрегат с плоскими лопастями (карусельного типа)

Методические рекомендации

Глава 5. Биоэнергетика

5.1. Исторический обзор использования биогазовой технологии

Контрольные вопросы

5.2. Методы переработки биомассы во вторичный энергоноситель (биотопливо)

Контрольные вопросы

5.3. Упрощенная схема производства биоэтанола и биобутанола в России

5.4. Процесс получения биогаза

5.4.1. Цели использования биогазовой технологии

5.4.2. Этапы процесса производства биогаза

Контрольные вопросы

5.5. Технологические схемы и оборудование биогазовых установок

5.5.1. Классификация технологических схем

5.5.2. Методы работы на жидких субстратах

5.5.3. Оборудование биогазовых установок

Контрольные вопросы

5.6. Биогазовые установки

5.6.1. Простейшие биогазовые установки для индивидуальных хозяйств

5.6.2. Биоэнергетические установки для сельского хозяйства (Россия)

5.6.3. Прямоточная биоэнергетическая установка (БЭПУ)

5.6.4. Импортные биогазовые установки

5.7. Использование биогаза

Контрольные вопросы

5.8. Проектирование биогазовых установок на базе отходов животноводческих ферм

5.8.1. Технологический расчет биогазовых установок

5.8.2. Проектирование конструктивных параметров биогазовой установки

Методические рекомендации

ГЛАВА 6. Использование комбинированных систем нетрадиционных источников энергии

6.1. Комбинированные системы нетрадиционных источников энергии в строительстве домов

Контрольные вопросы

6.2. Комбинированные установки, использующие энергию Солнца и Ветра

Контрольные вопросы

Методические рекомендации

Библиографический список

 

Оплата и доставка

Пн-Пт, с 9:00-18:00 по адресу: Москва, ул.Минская, д.1Г, корп.1, офис 19 — бесплатно.
Наш человек сам привезет товар. 350 руб.
Данная стоимость услуг будет расчитана согласно действующим тарифам Почты России.
Вы можете встретить курьера в метро или возле него. 300 руб.

Комментарии (0)

Просмотренные товары
Популярные товары
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.
Артохин К.С., Игнатова П.К.
3500.00 руб.
Юрген Ротенберг
950.00 руб.
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.
Специальные предложения
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.
Артохин К.С., Игнатова П.К.
3500.00 руб.
Цены указаны с учетом доставки до почтового отделения или склада транспортной компании
690.00 руб.