Энергосбережение в городском строительстве и хозяйстве

Типы Ветряных Электростанций:

Наибольшее распространение получили наземные, в силу более простого монтажа. Наземные ветрогенераторы, потомки ветряных мельниц, устанавливаются на естественных возвышенностях. Причем ветрогенератор промышленного уровня можно собрать и запустить за 10 дней. Правда, получение необходимых разрешений на его эксплуатацию требует намного больше времени. Наиболее мощная электростанция данного типа находится в городе Роско (Техас, США) с полной мощностью 780 МВт, причем занимаемая ею площадь составляет примерно 400 км. кв.

Все большую популярность получают наземные ветрогенераторы, устанавливаемые не некотором удалении от береговой линии океана либо моря. За счет разности температур земной и водной поверхностей на побережье в течение суток дважды дует сильный бриз. Днем морской бриз направлен в сторону берега, а ночью бриз движется с остывшего берега к воде.

Довольно перспективными решением являются оффшорные ветряные электростанции, которые строят в море примерно в 10 километрах от берега. Такое размещение втерогенераторов не требует использования значительных земельных ресурсов и обеспечивает высокий КПД за счет регулярных и сильных морских ветров. Данные электростанции возводят на шельфовых участках моря, имеющих малую глубину. Ветрогенераторы монтируют на свайных фундаментах. Естественно, что подобная конструкция обходится значительно дороже, чем традиционная наземная. Самая крупная оффшорная ветряная станция — это Мидельгрюнден (Дания), имеющая установленную мощность 40 МВт.

Плавающие ветряные электростанции открывают новую страницу в истории альтернативной энергетики. Первый крупный проект такого рода был реализован в Норвегии летом 2009 года. Норвежская компания StatoilHydro сконструировала плавающие ветрогенераторы для большой глубины. Демонстрационная версию мощностью 2,3 МВт была представлена в сентябре 2009 года. Турбина под названием Hywind с весом 5 300 тонн и высотой 65 метров находится в 10 километрах от юго-западного берега Норвегии. Высота башни ветрогенератора составляет 65 метров, а его подводная часть уходит на глубину в 100 метров. Для устойчивости башни ветрогенератора и его погружения на нужную глубину применяется балласт.  

Ветровые электростанции выгодны, как правило, в регионах, где среднегодовая скорость ветра составляет 6 метров в секунду и выше и которые бедны другими источниками энергии, а также в зонах, куда доставка топлива очень дорога. В России это, в первую очередь, Сахалин, Камчатка, Арктика, Крайний Север и другие.

Сегодня наиболее распространены ВЭУ единичной мощностью 100—500 кВт, хотя построены и эксплуатируются агрегаты единичной мощностью в несколько мегаватт.

1.4.2. Преимущества и недостатки ветроэнергетики.

Основные преимущества ветроэнергетики: существует немало преимуществ ветроэнергетики, включая энергетические, экологические, экономические. Суммарная кинетическая энергии ветра в мире может быть оценена как в 80 раз выше суммарного энергопотребления человеком. И хотя для энергетических потребностей может быть использована только определенная доля от этого общего показателя, будущее развитие самой технологии имеет огромный потенциал.

Преимущества для окружающей среды: возобновляемый источник энергии, уменьшающий зависимость от ископаемого топлива, сокращает уровень выбросов парниковых и других вредных газов и способствует борьбе с изменением климата.

Экономические преимущества: энергия ветра доступна практически в любой стране и не зависит от колебания цен на ископаемое топливо, запасы которого неуклонно сокращаются. За последние десятилетия стоимость ветровых электроустановок (ВЭУ), расходы на их установку и обслуживание значительно снизились. В будущем эти расходы будут продолжать уменьшаться. Установить небольшую ВЭУ могут позволить себе даже конечные потребители, особенно в тех странах, где существуют дотации и льготы на развитие ветроэнергетики. Например, в США существует система стимулирования, когда потребитель, который за счет ветровых электроустановок производит больше энергии, чем способен потребить, может продавать ее в энергетическую сеть по повышенному тарифу.

Расширение мирового рынка ветроэнергетики привело к значительному падению цен на энергию, вырабатываемую ветром. Современные ВЭУ ежегодно производят в 180 раз больше электроэнергии, чем 20 лет назад. При этом киловатт произведенной энергии подешевел минимум вдвое. При удачном расположении ветроэнергетические станции могут конкурировать по экономическим показателям с атомными и тепловыми электростанциями (АЭС и ТЭС соответственно).

Современная ветроэнергетика является одной из наиболее развитых и перспективных отраслей возобновляемой энергетики. В Программе ООН по развитию мировой энергетики, в частности, подчеркнуто, что в XXI веке развитыми будут те страны, в которых интенсивно развивается ветроэнергетика. Согласно оценкам Всемирного энергетического совета с «минимального» ​​и «максимального» вариантов развития возобновляемой энергетики, вклад ветровой энергетики в общее производство энергии в мире в 2020 году составит 122 и 307 млн. тонн условного топлива соответственно. Сейчас ветроэнергетика развивается в более чем 30 странах. Большие ветроэнергетические проекты реализуют в Китае, Швеции, Ирландии, Новой Зеландии, Швейцарии, Канаде, Германии, США, Испании, Дании. После 2001 года установленная мощность ветровых электростанций в мире увеличилось более чем в 6,6 раза : с 24 322 МВт до 159 213 МВт (на конец 2009 года).

Основные недостатки и ограничения.

Географические ограничения: одно из основных ограничений развития ветроэнергетики — это необходимость расположения установок в определенных районах с высокой интенсивностью ветра. Другое ограничение заключается в необходимости вывода из эксплуатации земель, которые могли бы быть использованы другие виды хозяйственной и природоохранной деятельности. Но затраты земли на ветровые электростанции намного меньше, чем на электростанции традиционных типов.

Экономические недостатки: относительно высокие удельные инвестиции в ветроэнергетические проекты по сравнению с традиционными отраслями энергетики, работающих на ископаемом топливе.

Экологические недостатки: шумовые воздействия; возможный вред для птиц, летучих мышей, некоторых других видов животных; стробоскопический эффект в северных регионах.

 

5. Энергоэффективность ветрогенераторов.

 

Особенности эксплуатации ветровых электрических станций: у моделей ветрогенераторов мощностью 0,5-1кВт корпуса делаются из дюралевого сплава. Потому они имеют маленькую массу и высочайшие характеристики теплопотери. Низкая расчетная скорость ветра (9-10м/с) значит, что при малых скоростях ветра (5-6м/с), которые обычно и преобладают, таковой ветряк к примеру расчетной мощностью 1,5кВт, выдаст энергии больше, чем другой ветрогенератор мощностью 2-3кВт, но с расчетной скоростью ветра 12м/с. Выбирая ветряк необходимо сначала определиться для каких целей он будет служить, и сколько энергии рассчитывается от него получить.

Энергоэффективность (коэффициент использования ветра) самолетного профиля лопасти приблизительно в 2-4 раза выше, чем если б она имела тонкий (наклонен под углом к витропотоку) профиль. Серийный выпуск позволяет достигнуть высочайшей надежности и низкой себестоимости продукции.

Для использования в личном хозяйстве, рекомендуются ветряки мощностью более 0,5 кВт. Дело в том, что наименее массивные ветровые электростанции при обычно преобладающих низких скоростях ветра, будут выдавать совершенно маленькое количество энергии.

В местах, где отсутствует централизованное электроснабжение либо являются перебои в обеспечении электроэнергией при условии достаточного ветрового потенциала (среднегодовая скорость ветра более 3,5м/с) и отсутствия больших построек либо деревьев, которые экранируют предполагаемые места установки ветрогенераторов.

Ветровая электрическая станция мощностью 20кВт производит количество энергии, достаточное для нескольких огромных пригородных домов, маленьких поселков, баз отдыха и т.д. Несколько таких электрических станций сумеют обеспечить энергией даже завод.

1.5.1. Расчет потенциальной  годовой экономии в физическом и денежном выражении и сроки окупаемости.

В настоящее время существуют ветряные электростанции различной мощностью, начиная от 1 кВт в час и заканчивая 1 МВт в час. Рассмотрим пример на модели Ветрогенератор EuroWind 100 номинальной мощностью 100 кВт/час,  стоимость которого порядка 1,5 млн. руб., учитывая доставку и монтаж.

При скорости ветра 4,5 м./сек. за месяц данная установка может выработать 27 000 кВт электроэнергии, в денежном выражении выручка составит 23 000 рублей, за год 276 000 руб. (расчеты сделаны исходя из тарифа за 1 кВт =0,84 рубля для населения в г. Иркутске).

А при скорости ветра 12 метров в секунду годовая выручка составит 1 млн. рублей. Оговоримся сразу в России очень мало мест, где ветер дует с такой силой постоянно.

За вычетом расходов (персонал, аренда, текущий ремонт), чистая прибыль от одной электростанции составит 150 000 рублей. (исходя из выручки в 276 000 руб.)

Срок окупаемости составит: 1 500 000/150 000=10 лет.

Данный вид деятельности является практически без рисковым: проблем со сбытом нет, конкуренция отсутствует, спрос превышает предложение, имеется значительная поддержка со стороны государства (так как альтернативная электроэнергетика является приоритетным направлением развития отрасли).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Заключение

С моей точки зрения считаю, что рациональное использование энергетических ресурсов является важной составляющей снижения производственных издержек, получения дополнительной прибыли, завоевания большей доли рынка и решения социальных проблем на основе:

- реализации процесса  подготовки производства в соответствии  с оптимальными режимами ввода  основных средств в эксплуатацию;

- использования наиболее  рентабельных производственных  технологий;

- разработки, освоения и  внедрения новой техники и  технологий, в которых энергетические  ресурсы используются более эффективно;

- улучшения социально-бытовой  сферы и социального климата  населения;

Вследствие этого, энергосбережение рассматривается не как бесцельная экономия энергетических ресурсов, а как фактор экономического роста, улучшения благосостояния населения, обеспечения соответствующей экологической и социально-бытовой обстановки. Таким образом, энергосбережение должно быть одним из приоритетных направлений экономической политики промышленного предприятия. В то же время сегодня пристального внимания заслуживает оценка эффективности энергосбережения и ее составляющих, которую необходимо учитывать при последующей разработке целевых программ энергосбережения и сценариев их реализации.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

1. Государственная Дума. Закон РФ об энергосбережении. 3 апреля 2010 г. № 261-Ф3
2. ГОСТ Р 51387-99,  Энергосбережение. Основные положения.  Принят и введен в действие постановлением Госстандарта России от 30 ноября 1999 г. № 485-ст.
3. Данилова О.Л. Практическое пособие по выбору и разработке энергосберегающих проектов. - М.: Инжтехэнерго, - 2008. – 48с.
4. Справочник проектировщика. Проектирование тепловых сетей. Под ред.  Николаева А.А.  - М. Стройиздат,  1965 г., 359 с.
5. Научно-технический журнал «Новости теплоснабжения»
6. Научно-технический журнал «Энергоэффективность»
7. Методические рекомендации по энергетическим обследованиям.   Для инспекторов Госэнергонадзора,  проводящих обследование потребителей по вопросам  рационального и эффективного использования топливо- энергетических ресурсов. Саратов 2000г.
8. Богуславский Л.Д., Ливчак В.Н. Справочник: Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха. – М.: Стройиздат. – 1990. – 624 с.
9. ГОСТ Р51617 - Жилищно-коммунальные услуги нормы
10. СНиП 41-01-2003 Тепловые сети. М.: Госстрой РФ. – 2003 г.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение

Рис. 1. Графическая схема устройства ветроэнергетической установки.

 

Рис. 2. Ветрогенератор.

 Рис. 3. Ветрогенератор наземной электростанции.

Рис. 4. Наземная ветряная станция.

Рис. 5. Элемент ветрогенератора. Флюгер 3-х лопастной.

 

Рис. 6. Элемент ветрогенератора. Флюгер 5-ти лопастной.

 

Рис. 7. Оффшорной ветряной станции.

Рис. 8. Плавающие ветряные станции.