Анализ использования возобновляемых источником энергии для теплоснабжения зданий в условиях средней полосы России

Введение.
Глава 1. Обзор использования возобновляемых источников энергии для теплоснабжения зданий………………………………………………………….5
1.1. Эффективность использования возобновляемых источников энергии в мире и в России………………………………………………………5
1.2. Преимущества и недостатки солнечной и ветровой энергии….11
Глава 2. Анализ использования возобновляемых источником энергии для теплоснабжения зданий в условиях средней полосы России……………13
2.1 Использование солнечного и ветрового теплоснабжения в мире и России в настоящее время……………………………………………………...13
2.1.1 Использование солнечного теплоснабжения на сегодняшний день…………………………………………………………………………..….18
2.1.2 Использование ветровой энергии на сегодняшний день……..…23
Глава 3. Расчет тепловых нагрузок здания……………………..………27
Глава 4. Проработка и выбор вариантов использования ВИЭ для теплоснабжения зданий. Сравнение выбранных вариантов использования ВИЭ для теплоснабжения зданий с традиционными способами теплоснабжения………………………………………………………………...54
4.1 Принцип работы, классификация и характеристики солнечных коллекторов……………………………………………………………………..54
4.2 Виды и характеристики ветровых установок………………………65
4.3 Расчет системы солнечного теплоснабжения………………………69
4.4 Расчет системы солнечного теплоснабжения совместно с ветрогенератором……………………………………………………………….87
4.5 Расчет срока окупаемости системы…………………………………90
Глава 5. Автоматизация установки ……………………………………..91
Заключение ………………………………………………………………97
Литература

Весь текст будет доступен после покупки

Энергия в разных ее формах является ключевой точкой на современном этапе существования человеческой цивилизации. В связи с ростом спроса на энергию, который вызван демографическим ростом и увеличением потребления в развивающихся странах, нам необходимо искать пути оптимального обеспечения себя энергией, в том числе, благодаря вовлечению в хозяйственное использование все новых ее источников. Об использовании возобновляемой энергии давно идут обсуждения во всем мире, но в последние годы ведут более широкие исследования на данную тему, в том числе в части использования теплоснабжения. Современное состояние совершенствования теплоснабжения характеризуется увеличением объемов использования возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Повышенный интерес проявляется к нетрадиционным возобновляемым источникам энергии (НВИЭ), таким как геотермальная энергия, энергия солнца, ветра, гидроэнергия рек, морских волн и тд. Возможность использования данных источников на самом деле не ограничена. Также на сегодняшний день в важном вопросе с экологической чистотой, использование данной энергии лучшее решение. По состоянию на 2021 год, главными пользователями ВИЭ в мире являются Китай, США, Индия, Япония и Германия. Они вместе устанавливают более 75% всех установок ВИЭ в мире. В России ситуация с ВИЭ не похожа на мировую, по состоянию на 2021 год ВИЭ в общем объеме составляет 1,5%. Однако в последние годы в России выявлен рост интереса к использованию ВИЭ. Были приняты законодательные акты, которые способствуют развитию чистой энергетики.

Весь текст будет доступен после покупки

Проанализируем класcификацию истoчников энергии.
Рис.1 – Возобновляемые и невозобновляемые источники энергии
Мировая энергетика сейчас держится на использовании органических топлив, которые берут свое начало и распределены существенно интересно, что как раз и вызывает экономические и политические кризисы. Израсходование энергии человеком на данный момент всего около 2/10000 суммарного поступления солнечного излучения на пoвернoсть Земли. Как раз данная информация сообщает о неограниченности использования ВИЭ. Кoличеcтво солнечной энергии превocходит энергию мировых запаcoв газа, угля, нефти и др., в том числе даже возoбновляемых. Вcе сегодняшние потребности мировой энергетики могло бы обеспечить использование всего лишь 0,0125% coлнечной энергии, а полнocтью покрыть потребности в будущем использование 0,5% этой энергии. Ведется прогноз развития моровой энергии до 2100 года. Данный прогноз для каждого региона обуславливается сложившимися историческими условиями и определяется социальными, экологическими и экономическими ограничениями, но в целом по прогнозам можно сделать вывод, что солнце является наиболее перспективным направлением развития ВИЭ и будет являться главным источником энергии на планете.

Рис. 2. Прогноз энергетического баланса до 2100 года. 1 ЭДж=278 млрд кВт*ч.
Российские специалисты утверждают, что технический потенциал ВИЭ в мире составляет около 7,8·105 млрд т н.э (для сравнения: потребление ПЭ в мире в 2021 г. составило 14,21 млрд т н.э., прогноз на 2040 г. – 18 млрд т н.э.) (Рисунок 2.1).


Рис. 2.1. Технический потенциал ВИЭ в мире.
Кроме плюсов они имеют немаловажные минусы. К минусам можно отнести небольшую плотность энергетических потоков: для солнечного излучения – менее 1 кВт на 1 м^2. В 2008 году суммарная тепловая мощность установок солнечного теплоснабжения в мире достигла 145 ГВт (более 180 млн м^2 солнечных коллекторов), солнечное горячее водоснабжение получили 60 млн домов в мире. Также согласно отчетам Межправительственной организации по изменению климата (МОИК), к концу 2019 года кумулятивная установленная мощность солнечных тепловых систем составила около 480 ГВт – часов в год во всем мире. Тем не менее, этот показатель быстро растет с каждым годом, так как солнечные тепловые системы становятся все более доступными и популярными.
Не будем опускать ситуацию с использованием ВИЭ в России и рассмотрим её. Для России ВИЭ очень важное стратегическое направления будущей энергетики.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Шеранов, Н. М. Совершенствование и оптимизация систем отопления здания с использованием солнечной и геотермальной энергий / Н. М. Шеранов // Известия Ошского технологического университета. – 2018. – № 2. – С. 64-67.
2. Рысай, В. А. Перспективы развития солнечной энергетики в России / В. А. Рысай // Электрооборудование и электротехнологии в сельском хозяйстве : сборник научных трудов по материалам V Всероссийской научно-практической конференции, Самара, 12 декабря 2019 года / Самарский государственный аграрный университет. – Самара: Самарский государственный аграрный университет, 2020. – С. 34-40. – EDN ERRUTV.
3. Николаевская, К. Н. Развитие возобновляемых источников добычи электроэнергии в целях снижения энергодефицитности Республики Крым / К. Н. Николаевская // Nauka-Rastudent.ru. – 2015. – № 6(18). – С. 8-9. – EDN TWUVTN.
4. СТРОИТЕЛЬНАЯ ТЕПЛОТЕХНИКА .СНиП II-3-79*
5. СНиП 2.08.01—89. ОТОПЛЕНИЕ И ВЕНТИЛЯЦИЯ ЖИЛЫХ ЗДАНИЙ

Весь текст будет доступен после покупки