Энергетика глазами молодых (сборник)

Энергетика глазами молодых (сборник)
Станислав Олегович Хомутов

Василий Иванович Сташко

Игорь Алексеевич Гутов

В сборнике представлены статьи студентов и преподавателей средних и высших учебных заведений Алтайского края и Новосибирской области Российской Федерации, Республики Казахстан и Республики Таджикистан, принявших участие в работе краевой научно-практической конференции с международным участием «Энергетика глазами молодых» в рамках II Всероссийского фестиваля по энергосбережению «#ВместеЯрче».

Конференция проходила с 24 апреля по 5 мая 2017 года в ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» на базе энергетического факультета и кафедры «Электроснабжение промышленных предприятий» при участии Краевого государственного бюджетного учреждения дополнительного образования «Краевой центр информационно-технической работы» (КЦИТР) и организационной поддержке Методической школы им. О. И. Хомутова.

Материалы изданы в авторской редакции.

Коллектив авторов

Энергетика глазами молодых

© ООО «МЦ ЭОР», 2017

© С. О. Хомутов, В. Я. Федянин, И. А. Гутов, В. И. Сташко, 2017

Определение потенциала солнечной энергетики республики Таджикистан

Аджиков Х. Ф. – студент группы. Э-32, Лунин Г. М. – студент группы МСТУ-41, Бахтина И. А. – к.т.н., доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова» КГБПОУ «Алтайский архитектурно-строительный колледж»

После мирового энергетического кризиса в 70-х годах прошлого столетия началось развитие нетрадиционной и возобновляемой энергетики. В настоящее время суммарная мощность действующих энергоустановок на возобновляемых источниках энергии составляет около к 600 ГВт, что почти в два раза больше мощности всех атомных электростанций в мире и приблизительно в три раза больше мощности всех электростанций России. Особенно актуально развитие возобновляемой энергетики для тех стран, в которых мало запасов природных ресурсов (нефти, газа, угля и т. д.), которые являются топливом для станций традиционной энергетики. Одной из таких стран является Республика Таджикистан. 98 % территории Таджикистана занимают горы, поэтому из всех возобновляемых источников энергии (ветер, солнце, гидроэнергетика, геотермальная энергия и низкопотенциальное тепло земли) наиболее доступным для республики является солнечная энергетика.

Республика Таджикистан расположена между 37 и 41 градусами северной широты и полностью входит в так называемый «мировой солнечный пояс» (45° с.ш. – 45° ю.ш.). По данным статистических наблюдений количество солнечных дней в году в республике составляет в среднем 280–330, интенсивность солнечной радиации в большинстве районов достигает 1000 Вт/м

, а годовая сумма радиации превышает 2000 кВт/м

. Количество годовой суммарной радиации в Таджикистане в два раза больше, чем в средней полосе Европы, где использование солнечной энергии носит самый широкий характер.

По укрупнённым оценкам потенциал солнечной энергии республики составляет около 25,16 млрд. кВт·ч/год и может удовлетворить 10–20 % спроса на энергоносители. Как известно, КПД солнечных установок (элементов) в настоящее время невелики и составляют 12–18 %. Однако, ввиду сравнительно большого потенциала солнечной энергетики, даже при низком КПД за счёт энергии Солнца можно обеспечить общие потребности населения на 60–80 % в течение, по меньшей мере, десяти месяцев в году на всей территории Таджикистана. Поэтому в настоящее время программы развития электроэнергетики Республики Таджикистан рассматривают развитие солнечной энергетики как наиболее перспективное направление.

Основными исходными данными для оценки потенциала солнечной энергетики и выбора наиболее оптимального места для размещения солнечной электростанции (СЭС) является количество суммарной (прямой и рассеянной) солнечной радиации на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, которые являются справочными данными [1]. Для Республики Таджикистан они приведены в таблице 1.

Таблица 1 – Суммарная (прямая и рассеянная) солнечная радиация на горизонтальную поверхность при действительных условиях облачности, для характерных районов Республики Таджикистан

Однако для выбора наиболее оптимального района для размещения СЭС необходимо оценить продолжительность солнечного сияния в течение суток за месяц и за год. Методика расчёта изложена в [2]. Исходными данными являлись суммарная солнечная радиация, представленная в таблице 1 и координаты расположения районов (таблица 2).

Таблица 2 – Координаты характерных районов Республики Таджикистан

По методике, изложенной в [2] были произведёны расчёты склонения солнце ?, часового угла солнце ? и продолжительности солнечного сияния в течение суток Тс в точке А с координатами (?, ?) в рассматриваемые сутки по месяцам и в течение года. По результатам выполненных расчётов для всех вышеприведённых характерных районов Республики Таджикистан построены зависимости, представленные на рисунках 1–3.

а)

б)

Рисунок 1 – График продолжительности солнечного сияния для Курган-Тюбе: а) за месяц, б) за год

а)

б)

Рисунок 2 – График продолжительности солнечного сияния для Ледника Фед-ченко: а) за месяц, б) за год

Как видно из рисунков 1–3 наибольшая продолжительность солнечного сияния за месяц и за год достигается для Курган-Тюбе (37°50?02? с.ш., 68°46?54? в.д.).

Однако при выборе оптимального места для устройства СЭС с использованием фотоэлектрических преобразователей необходимо знать не только продолжительность солнечного сияния, но и количество прямой солнечной радиации, т. к. для выработки фототока в солнечных элементах имеет значение именно количество прямой солнечной радиации. Поэтому на втором этапе анализа потенциала солнечной энергетики для Республики Таджикистан были выполнены расчёты изменения максимальной суточной прямой солнечной радиации в течение года и потока солнечной радиации за год на горизонтальную площадку для всех характерных районов Республики Таджикистан.

а)

б)

Рисунок 3 – График продолжительности солнечного сияния для Кайрак-Кумского водохранилища: а) за месяц, б) за год

Методики расчётов изменения максимальной суточной прямой солнечной радиации в течение года и потока солнечной радиации за год на горизонтальную площадку приведены в [2]. По результатам выполненных расчётов построены зависимости, представленные на рисунке 4.

а)

б)

в)

Рисунок 4 – Изменение мощности максимальной суточной прямой солнечной радиации для горизонтальной площадки: а) для Курган-Тюбе, б) Ледника Федченко, в) Кайрак-Кумского водохранилища

Как следует из зависимостей, представленных на рисунке 4, максимальная прямая солнечная радиация для горизонтальной площадки также характерна для района Курган-Тюбе (37°50?02? с.ш., 68°46?54? в.д.). Поэтому исходя из определённых показателей выше, характеризующих потенциал солнечной энергетики, наиболее оптимальным местом для размещения СЭС с фотоэлектрическими преобразователями в Республике Таджикистан является район Курган-Тюбе. Также Курган-Тюбе является административным центром Халтонской области и одним из крупных городов республики.

Список использованных источников:

1. СП 23-101-2004 Проектирование тепловой защиты зданий. Свод правил по проектированию и строительству. – Москва, 2004.

2. Солнечная энергетик: учеб. пособие для вузов / В. И. Виссарионов, Г. В. Дерюгина, В. А. Кузнецова, Н. К. Малинин, под ред. В. И. Виссарионов. – М.: Издательский дом МЭИ, 2011. – 276 с.

Энергосбережение в муниципальных учреждениях Алтайского края

Березанских А. В. – студент группы Э-31, Шипицына Е. В. – доцент РФ, Алтайский край, г. Барнаул, ФГБОУ ВО «Алтайский государственный технический университет им. И. И. Ползунова»

Актуальность названной темы не вызывает сомнений. Энергосбережение является одной из самых серьезных задач XXI века, решение которой должно быть первостепенным для государства. Энергосбережение – это комплексная многоцелевая и долговременная работа. Сбережение энергии является основным методом сохранения ресурсов и экосистемы, а также реальным способом экономии бюджета. Экономические показатели – главное требование, лежащие в основе решения этой проблемы. Внедрение энергосберегающих технологий в муниципальных общеобразовательных учреждениях может помочь улучшить экономическую и экологическую обстановку в стране.

Изложенные задачи определяют потребность внедрения энергосберегающей политики в образовательных организациях. Решение данной проблемы сопряжено с неэффективным использованием энергосберегающих технологий в данных организациях. Наличие вышеизложенных проблем вызвало необходимость в поиске и разработке новых научных положений, направленных на повышение эффективности энергопотребления в образовательных учреждениях.

Основной целью работы является обеспечение эффективного использования энергетических ресурсов в образовательных организациях за счет реализации энергосберегающих мероприятий, которые помимо уменьшения использования ресурсов, также позволят минимизировать затраты бюджета на коммунальные услуги.

Задачи работы заключаются:

– в проведении энергетических обследований в бюджетных учреждениях;

– в обеспечении учета всего объема потребляемых энергетических ресурсов;