Разработка энергосберегающей системы с использованием альтернативных источников энергии

Введение 2
1. Фотоэлектрические преобразователи 5
1.1. История и принцип действия фотоэлектрических преобразователей 5
1.2. Эффективность фотоэлементов 8
2. Солнечные коллекторы 11
2.1. Принцип действия коллектора 11
3. Ветряные электроустановки 14
3.1. Ветряные электроустановки и выбор места установки. 14
3.2. Принцип работы и конструкции некоторых видов ВЭУ 17
3.3. Выбор необходимых аккумуляторных батарей (АКБ), контроллера и инвертора 19
3.4. Выбор типа ВЭУ и расчёт 24
4. Экономика 30
5. Охрана окружающей среды 31
Заключение 33
Литература 34

Весь текст будет доступен после покупки

Разработка дипломного проекта является завершающим этапом обучения в университете, который показывает уровень знаний и способностей студента, полученных в ходе обучения . Это сложная многогранная работа, требующая проявления знаний во всех дисциплинах, изученных во время учебы в техникуме. Дипломный проект должен отражать направленность обучения и быть применим в процессе обучения следующих поколений учащихся. На данном этапе развитии технологий человечество еще не готово перейти на полное обеспечений всех энергетических нужд по поддержанию и развитию жизни на земле, но есть надежда на более экологические способы получения электроэнергии при использовании альтернативных источников энергии (ветра, солнца, теплоту земли, энергию мирового океана, биоэнергетика, возможно в будущем и других источников энергии) и их совершенствовании. Уже сейчас известно когда могут закончиться традиционные источники энергии (нефть, газ, уголь)
Согласно статье Джоетта Куо (физик, писательница) из графика следует, что:
? Нефть закончится к 2052 году – через 30 лет
? Газ закончится к 2060 году – через 40 лет
? Угля хватит до 2090 – 70 лет
Если же расcчитать общее количество возможной для получении альтернативных источников энергии можно получить такие результаты:
Солнечная энергия ~ 7,12 Петтаватт без учёта погодных условий, сложных мест для установки и с учётом КПД солнечного элемента в 16% и общей площадью суши не занятой водой
Энергия земли - Тепловой поток выделяемый ядром земли известен и он составляет (47±2)·1012 Ватт , что эквивалентно теплу, которое могут График приведён в графической части дипломной работы
генерировать 50 тысяч атомных электростанций (средняя мощность одной АЭС около 109 Ватт).
Энергия ветра - Энергия ветра на земле оценивается в 17 тысяч Терраватт/час, что в тысячу раз больше, чем энергетические потребности человечества. Для приземного слоя толщиной в 500 метров энергия ветра составляет примерно 82 триллиона киловатт-часов в год. Если даже использовать хотя бы 10% (что вполне реально и экономически оправдано) этой энергии, то это примерно равно количеству электроэнергии вырабатываемой на всем Земном шаре.
Энергия мирового океана:
1. Энергия волн ~ от 8 до 80 000 ТВт/год
2. Энергия приливов ~ 200 ТВт/год
3. Энергия течений ~ от 0,8 до 5 ТВт / год
Исходя из выше написанных данных можно было бы задать разумный вопрос: «Почему же тогда АИЭ не так распространены так же как и традиционные источники энергии?» Ответ на вопрос не совсем прост, но ответ на него есть и это всё тот же климат. Примером можно привести Техасский энергетический кризис 2021 года в феврале. Из-за снежной бури отключились ветрогенераторы которые обеспечивали электричеством около 10 миллиона человек в США и Техасе. Глядя на этот пример становится ясно что полный переход к АИЭ полностью еще не представляется разумным для промышленного развития городов и стран. На самом деле у альтернативной энергетики имеется много проблем.
Одним из таких является проблема географического распределения энергетических ресурсов. Солнечные электростанции строят там где оно светит дольше и интенсивнее, ветряные там где более ветреные регионы или местах где ветер дует сильнее, гидроэлектростанции- на крупных реках (преимущественно)
Вторая проблема это нестабильность. Ветер имеет не постоянную природу, то есть может дуть с малой скоростью или же вообще стихнуть, Солнечные электростанции плохо работают в пасмурную погоду и вообще не работают ночью. Мной были выделены эти 2 метода так как они более популярны в использовании нежели остальных, однако они не учитывают нужд потребителей энергии. Решить данную проблему можно лишь строительством огромных энергохранилищ, чтобы использовать во время пиковых потреблений. Но и это тоже обходится дорого. Хоть это и выглядит дорого и неэффективно в масштабах мировой экономики АИЭ можно использовать для обеспечения отдельных частных домов, а может и не только таких.
Необходимость развития отрасли альтернативной энергетики в мире обусловлена следующими проблемами
1. Установка надежного тепло- и энергоснабжения для населения, которое не имеет выход к централизованным системам электроснабжения.
2. Создание условий, для обеспечения минимально необходимого количества электроэнергии для населения и в промышленных зонах с централизованным энергоснабжением, которые имеют дефицит электроэнергии и предотвращение аварийных ситуаций с отключениями.
3. Обеспечение гарантий по экологической защите из-за выбросов при выработке энергии рядом с городами, населёнными пунктами и в местах массового отдыха населения.
Цель работы состоит в выявлении наиболее энергоэффективных способов выработки солнечной энергии и повышение эффективности при использовании солнечных электростанций по сравнении с существующими разработками
Заметка: в моей дипломной работе будут описаны два вида установок для получения энергии от солнца и энергии ветра.

Весь текст будет доступен после покупки

ГЛАВА 1. ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ

1.1 История и принцип действия фотоэлектрических преобразователей
Открытие эффекта преобразования света в электричество было сделано в 1839французским физиком Александром Э.Б. (Александр Эдмон Беккерель) при работе с электролитическими ячейками, которые под воздействием солнечного света генерировали электричество, а уже в 1876 году профессор Уильям Гриллс Адамс и Ричард Эванс Дей в ходе наблюдений обнаружили фотогальванический эффект (вентильный фотоэффект), который возникал под воздействием света на селен. Это означало возможность преобразования электроэнергии твёрдыми элементами при воздействии солнечного света. Датой же создания первого фотоэлемента можно обозначить 1883 год, хоть он и имел КПД около 1%. Уже в 1954 году, когда учёные Bell Labs создали кремниевую фотоэлектрическую ячейку, КПД которого было 6% родилась чистая фотоэлектрическая солнечная энергетика. Ещё стоит отметить и создание гибких солнечных панелей. Их преимущество, как не сложно догадаться это гибкость, однако их КПД по сравнению с остальными меньше. Гибкие солнечные панели и сейчас развиваются и их особенность позволяет их устанавливать в необычных для других видов панелей (дома с параболической формой крыши и на черепице, также на машинах и т,д.)

Весь текст будет доступен после покупки

1. Ветроэнергетические установки. Расчёт параметров компонентов
И.М. Кирпичникова, Е.В. Соломин, учебное пособие. Челябинск 2013г
2. https://weatherarchive.ru/ интернет источник архива погоды
3. J Perlin, The Silicon Solar Cell Turns 50 статья из газеты
4. Бессель В.В., Кучеров В.Г., Мингалеева Р.Д. Изучение солнечных фотоэлектрических элементов: Учебно-методическое пособие. – М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2016. – 90 с.
5. Безруких П.П. Ветроэнергетика. (Справочное и методическое пособие). М.: – ИД «ЭНЕРГИЯ», 2010, 320 с.
6. Безруких П.П., Безруких П.П. (мл.), Грибков С.В. Ветроэнергетика: Справочно-методическое издание / Под общей редакцией П.П. Безруких. — М.: «Интехэнерго-Издат», «Теплоэнергетик», 2014 — 304 с.
7. Германович В, Турилин А. Альтернативные источники энергиии энергосбережения. Наука и техника 2014. – 320.
8. Alternative energy systems in building design, Peter Gevorkian, 522стр
9. Хрусталев, Д. А. Аккумуляторы. / Д. А. Хрусталев. – Москва.: Изумруд, 2003.
10. Доклад об особенностях климата на территории Российской Федерации за 2018 год. – Москва, 2019. – 79 стр.
11. https://mahb.stanford.edu/library-item/fossil-fuels-run/ интеренет источник
12. АКБ https://lifepo4.ru/akkumulyator-lifepo4-48v-30ah

Весь текст будет доступен после покупки