Главная
База знаний "Allbest"
Физика и энергетика
Використання нетрадиційних джерел енергії для живлення ПЕОМ
Використання нетрадиційних джерел енергії для живлення ПЕОМ
Використання сонячної енергетики. Сонячний персональний комп'ютер (ПК): перетворення сонячного світла на обчислювальну потужність. Вітроенергетика як джерело енергії для ПК. Комбінована енергетична система. Основні споживачі енергії нетрадиційних джерел.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 27.01.2012 |
| Размер файла | 3,9 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Міністерство освіти та науки України
Кафедра інформатики та інформаційної безпеки
Курсова робота
По темі
"Використання нетрадиційних джерел енергії для живлення ПЕОМ"
Зміст
- Постановка завдання
- Аналіз технічного завдання
- Вступ
- Розділ 1.
- 1.1 Перспективи використання сонячної фотоенергетики
- 1.2 Сонячний ПК: перетворення сонячного світла на обчислювальну потужність
- Розділ 2.
- 2.1 Вітроенергетика як нетрадиційне джерело енергії для ПЕОМ
- 2.2 Класифікація вітрового потенціалу місцевостей за характером нерівностей
- Розділ 3.
- 3.1 Комплексне використання поновлюваних джерел і акумуляторів енергії
- 3.2 Комбінована енергетична система
- 3.3 Основні споживачі енергії нетрадиційних джерел
- Висновок
- Використана література
Постановка завдання
Досить часто об'єкти які потребують безперервного надходження енергії знаходяться на великій відстані від традиційних джерел живлення. Саме тоді виникає необхідність у впровадженні нетрадиційних джерел живлення. На сьогоднішній день існує великий вибір найрізноманітніших джерел живлення які можуть бути різними за своєю природою. Одночасне їх впровадження може повністю забезпечити електроенергією кілька об'єктів. Це можуть бути як воєнні об'єкти так і цивільні. Це можуть буди метеорологічні станції що знаходяться в горах чи на морі. Різноманітні пересувні комп'ютерні лабораторії. Таких прикладів безліч. Отже основним завданням даної роботи є надання об'єктивної оцінки використанню нетрадиційних джерел енергії для живлення ПЕОМ.
Аналіз технічного завдання
В роботі розглянуто питання:
· Пояснення принципу та приведення прикладів використання сонячної енергії для живлення ПЕОМ.
· Приклади використання сонячної енергії в інших країнах світу.
· Використання вітрової енергії для живлення комп'ютерної техніки.
· Класифікація найбільш поширених вітрових установок.
· Комплексне використання поновлюваних джерел і акумуляторів енергії для живлення ПЕОМ.
Вступ
Людство пройшовши важкий шлях розвитку техніки отримання енергії та тепла, створило високотехнологічне обладнання, яке, здавалось би, важко ще більше вдосконалити. І як не парадоксально, повернулося до таких званих “нетрадиційних джерел” - сонця, вітру, води. Змінились,і суттєво, технології отримання тепла з цих джерел. Людство навчилося використовувати й інші джерела - грунт, повітря підземні води. І тут треба віддати дань тій частині людства, яка здатна глобально мислити і зрозуміла, що технічний процес, який донедавна розвивався у напрямку споживацького та руйнівного становлення до природи безперспективний. Не руйнувати, а зберігати та відновлювати природні багатства - ось основне, чим повинен керуватися кожен виробник будь - якої техніки. Сьогодні головним критерієм високої якості у цілому світі стала екологічність виробів. І не тільки в експлуатації обладнання, але й у процесі його виготовлення. Законодавство та політика багатьох країн особливо європейських сприяють розповсюдження альтернативних джерел; це суттєво впливає на масовість їх використання. Лідерами у цьому є Швеція, Франція, Австрія, Іспанія та Німеччина. Дана робота описує лише невеликий спектр використання нетрадиційних джерел енергії. В ній наведені приклади використання поновлюваних джерел енергії для живлення високотехнологічної техніки. В наш час комп'ютерна техніка дуже поширилась і присутня скрізь (комп'ютери, ноутбуки, мікрокомп'ютери в пральних машинах та ін.) В масштабі країни для їх живлення потрібно багато енергії а ціни на електроносії досить великі. Саме тому нині є актуальним використання для їх живлення нетрадиційних джерел енергії. Сонячна батарея невеликого розміру може повністю забезпечити потреби в енергії будинок чи навіть кілька.
Розділ 1.
1.1 Перспективи використання сонячної фотоенергетики
Останнім часом через стрімкий розвиток космічної техніки у світі зросла цікавість до установок, які безпосередньо перетворюють сонячну радіацію на електричну енергію за допомогою напівпровідникових фотоелектроперетворювачів (ФЕП). Це очевидно тому що в космосі немає інших джерел енергії, а комп'ютерна техніка з допомогою якої функціонують супутники потребують енергії. Вартість електроенергії, що виробляється фотоелектричними установками (ФЕУ) на сьогодні в декілька разів вища, ніж на електричних станціях з тепловим циклом. Незважаючи на це, ФРУ активно впроваджуються як у розвинутих країнах, так і в країнах, що розвиваються. При цьому можна дослідити дві протилежні тенденції.
У країнах, що розвиваються, мова йде про застосування порівняно невеликих установок для електропостачання індивідуальних будинків у віддалених селах, для оснащення культурних центрів, де завдяки ФЕУ можна користуватися комп'ютером тощо. В цих випадках на перший план виступає не вартість електроенергії, а соціальний ефект. Програми впровадження ФЕУ в країнах, що розвиваються, активно підтримуються міжнародними організаціями, в їх фінансуванні бере участь Світовий банк на основі висунутої їм "Сонячної ініціативи". У промислово розвинених країнах активне впровадження ФЕУ пояснюється кількома факторами. По-перше, ФЕУ розглядаються як екологічно чисті джерела, що здатні зменшити забруднення довкілля. По-друге, використання ФЕУ у приватних будинках підвищує енергетичну автономію. В-третіх, вартість прокладання ліній електроживлення у важко/доступній місцевості становить 5-15 тис дол/км В-четвертих, велике значення має динаміка зміни показників ФЕУ за останні два десятиліття, на основі якої на найближчий час прогнозується досягнення конкурентоспроможності ФЕУ для широкого використання.
У деяких країнах розробляються проекти великих пілотних ФЕУ, які дозволять набути необхідного досвіду, і водночас в результаті збільшення масштабу продукції знизиться ціна установок, а отже й вартість електроенергії.
У цьому контексті дуже цікавим є досвід Японії, де зараз у префектурі Окінава будується ФЕУ потужністю 750 кВт. У США 90 енергетичних компаній утворили Фотоелектричну групу, яка впродовж 5 років планує ввести в експлуатацію ФЕУ загальною потужністю 47 МВт, з яких 17 МВт припадає на малі автономні установки і 30 МВт - на великі (від 100 кВт до 1 МВт).
На сьогодні понад 30 країн світу використовують процес прямого перетворення сонячної енергії на електричну. Сумарна потужність вироблених за рік фотоелектричних перетворювачів становить близько 65 МВт, з них по 1/3 у США та Японії, 20% - в Європі.
1990 року німецький уряд посів місце лідера в Європі у галузі використання фотоелектричних систем для приватного сектора. Урядова програма "1000 дахів" була розширена до 2500 дахів, уряд сплатив 70% вартості інсталяції фотоелектричних систем потужністю по 1-5 кВт, розрахованих на 1-2 сім'ї.
Другий квартал 1997 року минув під знаменами сонячної промисловості. Головною його подією стала заява президента США Білла Клінтона від 26 червня про початок найбільшої федеральної програми "Мільйон сонячних дахів", розрахованої до 2010 року, Японія також запропонувала надання 196 мільйонів доларів своєму населенню на інсталяцію фотоелектричних систем. Саме 1997 року з'явилася така цифра - 400 млн. уже встановлених фотоелектричних систем у світі. Щорічно кількість сонячних систем зростає на 80 тисяч. Свою популярність як джерело енергії фотоелементи здобували в космічних програмах. І лише після 1980 року реалізація фотоелементних установок набула комерційного розвитку після зниження цін завдяки новітнім технологіям. 1990 року світова реалізація фотоелементів досягла 48 МВт (20% - фотоелементи калькуляторів та інших побутових приладів, 22% - телекомунікаційні системи). Вперше явище фотоефекту дослідив французький фізик Беккерель 1839 року, отримавши потік електронів при освітленні сонячним світлом пластини оксиду міді. Винахід був широко впроваджений у життя після відкриття напівпровідників. Як світлочутлива зона фотоелементів використовуються селен (Se), кристалічний кремній (Si), аморфний кремній (SiGe) тощо. Фотоефект утворюється, коли фотон (світловий промінь) падає на елемент із двох матеріалів з різним типом електричної провідності (дірчастий або електронний). Потрапивши в такий матеріал, фотон вибиває електрон з його комірки, утворюючи вільний від'ємний заряд і "дірку". В результаті рівновага так званого "р-n"-переходу порушується, і в колі виникає електричний струм. Будову і кремнієвого фотоелемента показано на рис. Найближчими "родичами" сонячних фотоелементів є транзистори, світлодіоди та інші електронні пристрої.
Рисунок 1 Схема кремнієвого елемента
Чутливість фотоелемента залежить від довжини хвилі падаючого світла та прозорості верхнього шару елемента. В ясну погод кремнієві елементи виробляють електричний струм приблизно 0,5 В і 25 мА на 1 см2 або 12-13 мкВт/см. Найбільш поширені кремнієві фотоелементи. Вони бувають монокристалічні та полікристалічні. Різниця між цими матеріалами полягає в специфіці отримання початкових кремнієвих заготовок при їх вирощуванні з розплавів. Монокристалічна заготовка більш однорідна але дорожча. Полікристалічна - менш однорідна має нижчу вартість, що може бути вирішальним фактором, коли йдеться про виготовлення фотоелементів. Теоретична ефективність кремнієвих елементів становить приблизно 28%, а практична - від 14% до 16%. Незважаючи на поширену хибну думку, насправді фотоелементи виробляють більше енергії при низьких температурах. Це пояснюється тим, що фотоелементи - це електронні пристрої й виробляють енергію від світла, а не від тепла, тобто працюють ефективніше в холоді, ніж при високих температурах. А взимку вони виробляють менше енергії лише за рахунок скорочення світлового дня, тому що кут падіння сонячного світла у цей період менший, а хмарність більша.
За допомогою послідовно-паралельних електричних сполучень сонячні елементи складають у сонячну (фотоелектричну) батарею в герметичному корпусі. Потужність сонячних батарей, що серійно випускаються промисловістю, становить 50-200 Вт. На сонячних фотоелектричних станціях сонячні батареї використовуються для складання фотоелектричних генераторів. На рис. представлені склад та блок-схема сонячної фотоелектричної станції. Термін служби такої станції становить 20-30 років, експлуатаційні витрати мінімальні.
Рисунок 2 Схема сонячної фотоелектричної установки
Сонячні фотоелектричні станції використовуються для живлення водопідйомних насосів, телекомунікаційних систем, катодного захисту трубопроводів, також ПЕОМ. Основною перешкодою на шляху розвитку фотоенергетики є велика вартість встановленої потужності та, відповідно, генерованої електроенергії. За станом на 1997 рік середня вартість встановленої потужності сонячних батарей становила приблизно 8 грн. /Вт, а вартість генерованої електроенергії 0,3-0,4грн. /кВт·год. В Україні є всі необхідні передумови для прискореного розвитку фотоенергетики. У програмі державної підтримки розвитку нетрадиційної енергетики передбачається досягнення виробництва сонячних батарей 2010 року до 96,5МВт. У Лос-Анджелесі (США) на 12 млн. населення припадає 8 млн. автомобілів, які утворюють задушливий смог. У зв'язку з цим у штаті Каліфорнія був прийнятий “Акт про чисте повітря”, згідно з яким заохочувалися власники, що використовувати автомобілі з “нульовою емісією" (такі, що не викидають в атмосферу відпрацьованих газів); 1998 року в штаті нараховувалося 2% таких автомобілів. а до 2003 року їх має бути не менше ніж 10%. Це сприяло створенню (автомобільними корпораціями "Форд", "Крайслер", "Дженерал моторс" та ін.) електромобілів з підзарядженням акумуляторних батарей від сонячної енергії або від електричної мережі. Розроблені та використовуються автомобілі "Експорт-Ливрайзон", "Універсал" (на 7 осіб). "Імпакт", які мають запас руху (без підзарядження акумуляторів) від 160 до 250 км і максимальну швидкість до 160 км/год. Організується щорічне ралі легкових автомобілів "Тур де Сол" длясонячних автомобілів. Перший сонячний літак під назвою "Солар Челленджер" був сконструйований видатним американським спеціалістом із фізики та астронавтики Полом Маккріді 1980 року. Електроживлення двигуна літака забезпечується фотоелектричними елементами, вмонтованими в крила площею 18,6 м2 і вагою 21 кг.15 тис. фотоелементів забезпечують електроживлення спеціального двигуна літака потужністю близько 2 кВт (2,5 кінських сил). Керується літак за допомогою вмонтованих комп'ютерів. Загальна вага літака - 56 кг. Він може пролітати відстань 160 км зі швидкістю 64 км/год.
Рисунок 3 Ноутбук на сонячних батареях
Рисунок 4 Мобільна сонячна установка
Розроблені спеціальні комп'ютерні вимірювальні лабораторії що працюють на сонячних батареях. Вони повністю працюють на енергії сонця. Також їх зручно використовувати на морському транспорті для GPRS навігації та вбудованих мінікомп'ютерів.
сонячний енергія персональний комп'ютер
Рисунок 5 Використання сонячних батарей
1.2 Сонячний ПК: перетворення сонячного світла на обчислювальну потужність
Навіть серйозні комп'ютерні ентузіасти розуміють, що високопродуктивний ПК коштує серйозних грошей. Втім, слід враховувати не тільки вартість тих, що комплектують, але і ціну енергії, яку така система споживає з розетки.
У Росії ціни на електроенергію помітно нижче світових, але могутня система може "з'їсти" за рік декілька тисяч рублів. Дійсно, чом би не живити комп'ютерного красеня від сонячних батарей?
Власне, вже декілька років існує ідея сонячного живлення комп'ютера, яке забезпечило б йому роботу в режимі 24/7. В процесі реалізації мого проекту я дізналися немало нового і цікавого, чим і поділимося з нашими читачами. Але дозвольте почати з основ перетворення сонячної енергії на електрику.
Основи фотогальванічної технології
Якщо переходити до сонячної енергії, то на першому місці встає питання енергоспоживання, тому ми спробували продумати і зібрати настільний ПК з розумною потужністю. В принципі, ніхто не заважає живити від сонячних батарей звичайний ноутбук, що зажадає менше зусиль і часу. Але наша мета полягала саме в живленні звичайного настільного ПК з розумною обчислювальною продуктивністю, який підходить для повсякденної роботи і ігор, з повноформатним дисплеєм високого дозволу і повнорозмірною. клавіатурою
Почнемо з найгіршої новини: повністю зібраний сонячний ПК, який повинен харчуватися від сонця, споживає не менше 290 ватів. Така система, включаючи сонячні батареї, обійдеться недешево.
Але, у будь-якому випадку, ми розглядаємо даний проект як крок в майбутнє. Наш експеримент по живленню комп'ютера від сонячних батарей дозволить користувачам поглянути на обчислення під новим кутом, і наочно уявити собі високопродуктивний і ненажерливий комп'ютер, який працює від сонячних батарей і стоїть приблизно $3 000.
Рисунок 6 Генеруємо енергію
Система автоматичного відстежування положення сонця - ключ до успіху проекту.
Такий проект побудований на повністю ізольованій системі сонячного живлення, яка не підключена до електричної мережі. Це має свої переваги: не потрібно додавати який-небудь трансформатор, щоб перетворювати електрику, що видається сонячними батареями, в стандартний формат 110-120 В/60 Гц. Можна просто підключити комп'ютер до сонячної батареї, використовуючи стабілізатори напруги. Вночі або в хмарний день використовуватиметься резервний акумулятор, який заряджатиме в сонячні дні.
Навіть у Мюнхені (він розташований приблизно на широті Ростова), сонячних променів для цього цілком достатньо, більше 80 відсотків часу. Сонячні батареї дозволяють працювати на комп'ютері там, куди не дотяглася електрична проводка. І, звичайно, ніхто не закриває потенціал для подальших оптимізацій і експериментів. Крім того, після початкових витрат експлуатаційні витрати вельми невеликі.
Є деякі ситуації, коли єдиним варіантом є живлення від сонячних батарей (або генераторів). Будь це шале де-небудь в горах, черговий зліт сисадмінов під Калугою, або будь-яке інше видалене місце.
Не слід, звичайно, забувати і про витрати на заземлення і підключення, що ускладнює завдання.
Деякі напевно посперечаються, що дизельний або бензиновий генератор буде краще, оскільки коштує це задоволення від декількох сотень доларів. Так, звичайно, генератор - простіше і дешевше рішення для живлення комп'ютера, але не кожен погодиться миритися з шумом і вихлопами, які проводить така система, крім, електроенергії.
Рис 7 Спеціальний акумулятор для використання з сонячними батареями: ємкість 130А-ч.
Рис 8 Прилад Voltech PM 3000a дозволив точно зміряти, скільки енергії дають сонячні батареї.
Потенціал сонячних батарей величезний. Наприклад, письменник або учений зможуть працювати в тиші і у спокої далеко від цивілізації, без яких-небудь контактів із зовнішнім світом. Подібна система дозволяє обробляти фотографії і відео, а також і заряджати акумулятори фотоапарата/камери за відсутності електричної мережі. Та і не забувайте, що для багатьох компаній комп'ютер, що харчується повністю від енергії сонця, стане політичним і іміджевим рішенням.
Кожна сонячна батарея складається з 36, 72 або навіть 96 окремих сонячних елементів. Ще зовсім недавно розмір кожного осередку складав майже 125 квадратних міліметрів. Найбільш поширені сонячні елементи виготовлялися з толстопленочного кремнію, чий ККД складає до 20 відсотків для полікрісталлічеських елементів і до 25 відсотків для монокристалічних. Для промислового і домашнього використання найчастіше застосовуються осередки з полікристалічного або монокристалічного кремнію. У полікрісталічного кремнію менше ККД, але і стоять вони дешевше.
Сонячні батареї з аморфного кремнію вмонтовувати можна тільки для того, щоб повеселитися - ККД дуже низький. Тонкоплівкові технології, відомі як CIS (Copper Indium Diselenide) і Cadmium-tulluride (Cdte), сьогодні складають всього 2 відсотки ринку. Але сонячні батареї на згаданих технологіях дають істотні переваги в порівнянні з кристалічним кремнієм.
Перше і головне - вони приблизно в 100 разів тонше, ніж кристалічні батареї, тобто і упаковку можна робити тонше. Крім того, тонкоплівні сонячні батареї можуть приймати розсіяне і слабке сонячне світло (коли сонце, скажімо, приховано за хмарами) набагато ефективніше, ніж кристалічні батареї.
Тонкоплівні батареї набагато терплячіше відносяться до затінювання. Ще одна перевага стосується кращої терпимості до високих робочих температур, які характерні для роботи під яскравим сонцем. Але у тонкоплівних батарей є і свої недоліки: щоб отримати такий же рівень енергії, як у толстоплівних батарей, потрібна велика площа поверхні.
На практиці елементи з'єднуються в батареї, щоб сумарна напруга була достатня - не 0,6 В (стандартна напруга, що виробляється одним елементом), а прийнятного рівня. Промислові батареї збираються з окремих елементів, які з'єднуються проводами, після чого розміщуються між скляними пластинами і полімерними плівками для захисту.
Рис 9 Сонячні панелі на дахах приватних будинків
Розділ 2.
2.1 Вітроенергетика як нетрадиційне джерело енергії для ПЕОМ
Використання вітроенергії ідеально підходить для комп'ютеризованих метеорологічних станцій що знаходяться в горах чи інших місцях віддалених від інших джерел енергії Така енергія використовується дослідниками північного полюсу. Також невеликі вітрові агрегати ставлять на метрологічні буйки в морі що слідкують за зміною погоди. Вони дають енергію мікрокомп'ютерам а ті в свою чергу передають дані на станцію. Енергія вітру вічно поновлювана й невичерпна, поки гріє Сонце. Вітер утворюється на землі в результаті нерівномірного нагрівання її поверхні Сонцем.
Повітря над водною поверхнею впродовж світлої частини доби залишається порівняно холодним, оскільки енергія сонячного випромінювання витрачається на випаровування води та поглинається нею. Над сушею повітря нагрівається завдяки тому, що вона поглинає сонячну енергію менше, ніж поверхня води. Нагріте повітря розширюється і піднімається вгору, а його заміняє холодне повітря від поверхні води. Вночі суша охолоджується швидше, ніж вода, і температура над водою буде вище, ніж над сушею. Тому вітри міняють свій напрямок, і холодне повітря суші витісняє нагріте повітря водної поверхні. Аналогічно відбуваються зміни напрямку вітрів у гірській місцевості, де протягом дня тепле повітря піднімається вздовж схилів, а вночі холодне повітря спускається в долини. Повітря циркулює й внаслідок обертання Землі: рух відбувається в напрямку, протилежному напрямку руху годинникової стрілки в північній півкулі, та за напрямком руху годинникової стрілки - в південній. Що ж таке енергія вітру? Частина сонячної енергії, яка досягає зовнішніх шарів земної атмосфери, перетворюється на кінетичну енергію частинок повітря, які рухаються, тобто вітру. Кінетична енергія вітрового потоку дорівнює.
A= (m·v2) /2,
Де m - маса повітря, що рухається, кг; v - швидкість вітру, м/с
Енергія вітру має ряд специфічних особливостей: малу концентрацію, віднесену до одиниці об'єму повітряного потоку; випадковий характер зміни швидкості; з другого боку, повсюдне розповсюдження цього джерела енергії, надто досконалі технічні засоби вітроенергетики і їх економічна ефективність дозволяють розглядати його як доповнення до "великої" енергетики, насамперед для забезпечення енергією споживачів у важкодоступних районах, віддалених від джерела централізованого енергопостачання.
Потужність вітрового потоку визначається як
P=A/ф= с ( (F·v3) /2),
Де с-густина повітря, кг/м; F - площа, яку перетинає вітровий потік, м2;
v - швидкість вітру, м/с.
Вітрове колесо, розміщене в потоці повітря, може у кращому випадку теоретично перетворювати на потужність на його валу 16/27 = 0,59 (критерій Бетца) потужності потоку повітря, що проходить через площу перерізу, охоплювану вітровим колесом Цей коефіцієнт можна назвати теоретичним ККД ідеального вітрового колеса. Насправді ККД нижчий і досягає для найкращих вітряних колес приблизно 0,45. Це означає, наприклад, що вітрове колесо з довжиною лопаті 10 м за швидкості вітру 10 м/с у найкращому випадку може мати потужність на валу 85 кВт.
Місцевості, придатні для розміщення вітроагрегатів, поділяються на декілька класів (згідно з типами нерівностей). Такий поділ (див. табл.1,) демонструє можливості забезпечення енергією вітроустановок в умовних одиницях (10 балів відповідає відсутності нерівностей, тобто 0-й кттас поверхні), згідно з Оцінка енергозабезпеченості за балами залежно від характеру місцевості не завжди однозначна. Відомо, що після забудови місцевості або після насадження дерев її аеродинаміка може різко змінитися, може збільшитися кількість вітрового часу й зрости сила вітру. Те саме стосується й гірської місцевості. Незважаючи на значні захаращення в окремих місцях, пересіченість місцевості може утворювати щось подібне до каналів, в яких швидкість вітру набагато вища, ніж на відкритій місцевості.
Для кожної місцевості зміна швидкості вітру за висотою (епюра швидкостей вітру) має характерний вигляд, наведений на рис.
Рисунок 10. Епюра швидкостей вітру над даною місцевістю
На малюнку видно, що крім середньорічної швидкості для кожної місцевості є свій профіль швидкостей, який, впливає на величину швидкісного напору. Ось чому для ефективного уловлювання вітру є своя оптимальна висота розташування вітроагрегату над рівнем землі. Так само, як і для середньорічної швидкості, попередньо робляться дослідження ефективної висоти розташування вітроагрегату при різних вітрових навантаженнях і потужностях самого вітроагрегату. Є дві принципово різні конструкції вітроустановок: з горизонтальною і вертикальною віссю обертання.
Більш поширені вітроустановки з горизонтальною віссю (рис.5)
Рисунок 11 принципова схема будови вітроагрегата
Основними елементами вітроенергетичних установок є вітроприймальний пристрій (лопаті), редуктор передачі крутильного моменту до електрогенератора, електрогенератор і башта. Вітроприймальний пристрій разом з редуктором передачі крутильного моменту утворює вітродвигун. Завдяки спеціальній конфігурації вітроприймального пристрою в повітряному потоці виникають несиметричні сили, що створюють крутильний момент.
2.2 Класифікація вітрового потенціалу місцевостей за характером нерівностей
Таблиця 1
|
Клас нерівності |
Типографія місцевості |
Енергопотенціал |
|
|
1 |
Відкрита місцевість без високої рослинності та лісів |
6,8 |
|
|
2 |
Окремі будинки з відстанню 1000м між ними |
4,6 |
|
|
3 |
Забудований район, ліси, пересічена місцевість |
2,4 |
Вітроенергетика э універсальною оскільки вітер є скрізь. Лише один мінус таку енергію неможна використовувати напряму треба використовувати акумулятори. Навіть при швидкості вітру 10-15 м /с виробляється енергія якої достань для роботи ПЕОМ в нормальному стані.
Рис 12
Розділ 3.
3.1 Комплексне використання поновлюваних джерел і акумуляторів енергії
Для стабільного та надійного енергозабезпечення споживачів від поновлюваних джерел енергії запропоновано ряд енергетичних систем з використанням різноманітних комбінацій поновлюваних джерел і комплексним використанням різних типів акумуляторів електричної та теплової енергії. Комплексний підхід до використання поновлюваних джерел і акумуляторів енергії забезпечує найбільш повне використання ресурсу енергетичних установок в альтернативній енергетиці.
Для надійного та стабільного енергопостачання об'єктів, розташованих у віддалених і важко досяжних районах, розроблено комбіновану автономну систему енергоживлення, яка складається з поновлюваного джерела та акумуляторної батареї, зв'язаної зі споживачем блоком автоматичного контролю зарядки й розрядки акумуляторів. Схему нергосистеми з електрохімічними акумуляторами наведено на рис.17. Система акумулювання на основі електрохімічних акумуляторів призначена для енергопостачання автономних об'єктів (житлових будинків, маяків, буїв,, систем зв'язку тощо), але може бути використана й для роботи в загальних енергосистемах. Розрахунок кількості акумуляторів робиться залежно від параметрів енергоджерел і споживачів. Роль акумуляторів полягає в акумулюванні головним чином низькопотенціальної та пікової енергії, що виробляється сонячними й вітроустановками, яку неможливо подати в загальну енергомережу. Автоматична система управління забезпечує оптимальні режими зарядження-розрядження акумуляторів і забезпечує їхню роботу у буферному режимі.
Рисунок 13 схема енергосистеми з акумуляторними батареями
На схемі показано як використання сонячної та вітрової енергії забезпечує споживача енергією якщо ці агрегати мають невелику площу а отже не можуть приносити значної кількості електроенергії то їх можна використовувати для певної однозадачної мети наприклад як основне джерело живлення для ПЕОМ. Це ідеальне рішення для приватного сектору адже комп'ютерна техніка є скрізь а у віддалених районах (далекі села гори коса Тузла) часто виникають проблеми з електропостачанням. Комп'ютерна техніка досить чутлива до перепад напруг і може виходити з ладу. При використанні невеликих установок цю проблему можна з легкістю вирішити. Використання вітроелектричних і сонячних установок для електроживлення автономних віддалених споживачів дозволяє зекономити органічне паливо, скоротити транспортні витрати на його доставку, зменшує капітальні витрати на будівництво мереж електропередач, зменшує негативні впливи на довкілля.
Забезпечення автономності енергопостачання від поновлюваних джерел енергії потребує комплексного використання різних типів накопичуваній енергії і надійної системи автоматичного управління режимами роботи джерел, акумуляторів та споживачівенергії. Автономна енергосистема на основі поновлюваних джерел енергії складається з таких основних вузлів: джерел енергії: вітроелектричних установок, сонячних фотоперетворювачів, перетворювачів, енергії, системи управління: щита ручного управління, приладу автоматичного управління зарядом акумуляторів і автоматизованої системи вимірювання повітряних параметрів. Вироблювана вітроагрегатами електроенергія надходить через блок управління до споживачів постійного струму чи перетворюється за допомогою теплоелектричних нагрівачів на теплову енергію. Зайва енергія накопичується в електрохімічних і теплових акумуляторах. У період спаду вітру запасена енергія забезпечує будинок тепловою й електричкою енергією. Крім того, акумуляторна батарея використовується як буфер між вітрогенератором і споживачем для вирівнювання коливань струму, зумовлених змінним характером роботи вітроагрегатів. Завдяки залученню комп'ютерної техніки заряд накопичувачів енергії може виробляться як від одного джерела енергії, так від усіх джерел водночас. Зарядження акумуляторних батарей від загальної енергомережі передбачено тільки в аварійному режимі, тобто при виході з ладу вітроагрегатів.
3.2 Комбінована енергетична система
Комбінована енергетична система на основі сонячних і вітрових установок з комплексним використанням електрохімічних і теплових акумуляторів розроблена для енергозабезпечення електричною та тепловою енергією споживачів населеного пункту чисельністю 500-600 осіб.
Рисунок 14 Комбінована велика схема
Вибір складу і структури комплексу проводився на основі результатів аналізу інтенсивності надходження вітрової й сонячної енергії в Київській області, можливості її використання для електропостачання споживачів.
Схема передбачає отримання електричної енергії від вітроелектричної станції Р = 2000 кВт, сонячної батареї Р = 500 кВт, мотор-генераторів на водневому паливі Р = 200 кВт і паливних елементів сумарною потужністю 10 кВт у період недостатнього енергозабезпечення від поновлюваних джерел енергії.
Вироблення теплової енергії та покриття теплових навантажень енергокомплексу проводиться з використанням:
- сонячних фотоелектричних станцій тепловою потужністю 1000 кВт;
- теплоприймачів індивідуальних будівель;
- геотеплиць.
3.3 Основні споживачі енергії нетрадиційних джерел
Основним споживачем електроенергії є:
- системи інженерного обладнання будівель;
- побутовий комплекс села;
- ПЕОМ та периферійні пристрої у віддалених місцях.
- електроліз (для створення запасу енергії у вигляді водню);
- насосна система періодичної дії для поливання ланів.
Даний енергокомплекс повинен мати у своєму складі міжсезонну систему акумулювання енергії. Єдиним відомим на сьогодні універсальним енергоносієм, придатним для створення ефективної міжсезонної системи акумулювання, є водень. Системи такої потужності планують використовувати в сільських школах для забезпечення енергією комп'ютерних класів.
Висновок
Сьогодні неможливо уявити своє життя без комп'ютерних технологій. Тому важливо щоб комп'ютер міг працювати в будь - якому місці навіть в віддалених від звичайних джерел енергії. В даній роботі я виклав основні відомості про використання нетрадиційних джерел енергії для живлення ЕОМ. описав лише невеликий спектр використання нетрадиційних джерел енергії. В ній наведені приклади використання поновлюваних джерел енергії для живлення високотехнологічної техніки. В наш час комп'ютерна техніка дуже поширилась і присутня скрізь (комп'ютери, ноутбуки, мікрокомп'ютери в пральних машинах та ін.) В масштабі країни для їх живлення потрібно багато енергії а ціни на електроносії досить великі. Саме тому нині є актуальним використання для їх живлення нетрадиційних джерел енергії. Сонячна батарея невеликого розміру може повністю забезпечити потреби в енергії ПК та всі його периферійні пристрої.
Використана література
1. М.О. Дикий. Поновлювані джерела енергії. Київ: Вища школа, 1993. - 416 с.
2. Г.И. Денисенко. Возобновляемые источники энергии. - Киев: КПИ, 1979.
3. Украина: эффективность малой энергетики. - Киев: EC-Energy Centre, 1996. - 280 с.
4. Веников В.А., Путянин Е.В. Введение в специальность. - М.: Высшая школа, 1988. - 240 с.
5. http://1kz. biz/battery
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Загальна характеристика енергетики України та поновлювальних джерел енергії. Потенційні можливості геліоенергетики. Сонячний колектор – основний елемент геліоустановки. Вплив використання сонячної енергії та геліоопріснювальних установок на довкілля.
дипломная работа [2,1 M], добавлен 30.03.2014Загальні вимоги до систем сонячного теплопостачання. Принципи використання сонячної енегрії. Двоконтурна система з циркуляцією теплоносія. Схема роботи напівпровідникового кремнієвого фотоелемента. Розвиток альтернативних джерел енергії в Україні.
реферат [738,1 K], добавлен 02.08.2012Загальна характеристика основних видів альтернативних джерел енергії. Аналіз можливостей та перспектив використання сонячної енергії як енергетичного ресурсу. Особливості практичного використання "червоного вугілля" або ж енергії внутрішнього тепла Землі.
доклад [13,2 K], добавлен 08.12.2010Основні види альтернативних джерела енергії в Україні, технології їх використання: вітряна, сонячна та біогазу. Географія поширення відповідних станцій в Україні. Сучасні тенденції та оцінка подальших перспектив розвитку альтернативних джерел енергії.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 17.05.2015Обґрунтування необхідності дослідження альтернативних джерел видобування енергії. Переваги і недоліки вітро- та біоенергетики. Методи використання енергії сонця, річок та світового океану. Потенціальні можливості використання електроенергії зі сміття.
презентация [1,9 M], добавлен 14.01.2011Альтернативні джерела енергії: вода. Енергія води, приливів, гідроенергія. Біологічні і фізичні наслідки будівництва приливних електростанцій. Перспективи вітрової енергетики в Україні. Сонячна енергія та її використання. Перспективи сонячної енергетики.
реферат [21,5 K], добавлен 07.12.2010Коеволюція як процес існування умов, необхідних для збереження людства у складі біосфери. Застосування альтернативної енергії. Основні відомості про сонячну енергетику, її переваги, недоліки, розвиток в Україні. Принцип роботи сонячної електростанції.
реферат [757,4 K], добавлен 14.04.2015Значення теплових електростанцій в регіонах України. Місце гідроелектростанції в електроенергетиці країни. Використання нетрадиційних джерел енергії. Технічний стан електроенергетики. Структура та обсяги виробництва електроенергії в енергосистемі держави.
презентация [3,3 M], добавлен 02.12.2014Переваги та недоліки сонячних електростанцій різних типів, перспективні технології для покращення роботи як сонячних елементів, так і сонячних електростанцій. Аналіз розвитку малої енергетики у світі та в Україні на основі відновлюваних джерел енергії.
статья [635,5 K], добавлен 22.02.2018Розгляд енергії вітрів як одного з найбільш перспективних напрямків заміни традиційних джерел. Використання вітряних турбін та розробка вітроенергетичних програм. Утилізація і видобуток в Україні шахтного метану і використання гідропотенціалу малих річок.
реферат [30,7 K], добавлен 14.01.2011
