Силовая электроника в возобновляемой энергетике.

Введение 3
Солнечная энергетика 4
Схема работы солнечной электростанции 7
Ветряная энергетика 11
Принцип работы ветроустановок 12
Схема работы ветрогенератора 14
Фиксирование скорости ветряной турбины 18
Изменение скольжения ветряной турбины 19
Заключение 20
Список литературы 21

Весь текст будет доступен после покупки

Использование возобновляемых источников энергии в мире приобрело характер глобального тренда, в т.ч. солнечных и ветряных электростанций и установок различного масштаба, относимым к объектам распределенной генерации, объединяющихся под общей концепцией Распределенных источников энергии (DER).
В большинстве стран развитие данного направления обеспечивается за счет повышенной платы за электроэнергию, обеспечивающий окупаемость проектов и возврат вложенных инвестиций.
В 2015 году мировая «зеленая» энергетика впервые в истории показала более быстрый рост, чем традиционная - построены более 63 ГВт ВЭС и 50 ГВт СЭС, их общая установленная мощность достигла 433 и 227 ГВт соответственно, из которых 144 и 45 - в Китае. В наиболее передовых странах ВИЭ уже обеспечивают существенную долю выработки – в Дании ВЭС покрывают 42% годового потребления энергии, в Германии ВЭС и СЭС - более 40%, а в отдельные солнечные и ветреные дни ВИЭ полностью перекрывают потребности этих стран, в результате чего на рынке электроэнергии периодически складываются отрицательные цены. По прогнозу МЭА к 2030г «зеленая» энергетика будет составлять более 42% в мировой структуре производства энергии.
Россия также не осталась в стороне от данного глобального тренда, хотя и с некоторым запозданием, – в 2013г дан старт масштабному строительству электростанций, функционирующих на основе ВИЭ мощностью свыше 5 МВт в рамках Договоров поставки мощности на оптовый рынок электроэнергии, а с 2015г государственная поддержка расширена на розничный рынок, в т.ч на сетевые проекты менее 5 МВт и на установки ВИЭ в изолированных энергорайонах. Запланированные в РФ объемы строительства до 2024г - 3,6 ГВт ВЭС и 1,5 ГВт СЭС, из которых уже введены в эксплуатацию более 70 МВт.

Весь текст будет доступен после покупки

Гелиоэнергетика (от греческого Helios — солнце), или солнечная энергетика – сегодня один из наиболее реальных видов альтернативной энергетики, применяемый на практике. Общее количество солнечной энергии, доходящей до поверхности Земли за 7 дней, намного превосходит энергию всех запасов нефти, газа, угля и урана на планете.
Солнечные батареи, или фотоэлектрический преобразователь (сокращённо ФЭП) используются для преобразования солнечного излучения в электроэнергию. В безоблачный день на поверхность Земли поступает около 100 Ватт солнечной световой энергии на 1 м2. В зависимости от свойств того или иного участка солнечная
энергия поступает неравномерно из-за облаков в пасмурный день. В некоторых местах на планете солнце ясных дней насчитывается до 320-350 в году, а где-то солнце не появляется по полгода или не светит вообще. Поэтому перед тем, как устанавливать солнечные батареи для производства электричества, стоит оценить, насколько результативным будет их применение в зависимости от заданных условий.
Как правило, солнечные батареи используются тогда, когда степень освещённости высока, или нельзя провести электрические кабели от имеющихся электростанций. Самый продуктивный вид солнечных батарей производят из монокристаллического кремния. КПД такого прибора достигает 24%. Обычные солнечные батареи имеют КПД около 18%. Работают солнечные батареи более 25 лет, что доказано их применением на практике. Применение солнечных модулей для отопления пока возможно лишь в комбинации с основным отопительным прибором или в качестве источника питания для автоматической системы управления. В США солнечная энергия применяется на 1,5 миллионах объектов. В итоге это экономия примерно 1 400 МВт, или 5 миллионов тонн нефти, неизрасходованной за год.
Открытая в Турнов-Прайлак, Германия, солнечная электростанция Либерозе стала второй по размерам в мире и крупнейшей в Германии. На площади размером более 210 футбольных полей размещены 560,000 солнечных панелей суммарной мощностью 53 МВт. Несмотря на финансовый кризис, в этот проект было инвестировано более €160 млн.
Ранее на месте электростанции располагался крупнейший полигон Группы советских войск в Германии, территория которого многие годы никак не использовалась из-за сильнейшего экологического загрязнения.
Исследователи Калифорнийского Технологического института продемонстрировали новый материал для солнечных элементов, состоящий на 98% из синтетических волокон. При испытаниях экспериментальных эластичных ячеек солнечных батарей оказалось, что они способны использовать более 90% квантовой энергии света. Ожидается, что в перспективе удельная себестоимость получения электроэнергии с помощью синтетических элементов будет примерно в 50 раз ниже, в сравнении с использованием кремниевых.
Директор Калифорнийского института Resnick Гарри Этвотер (Harry Atwater) сказал: «Развитием техники абсорбции света на относительно разреженных поверхностях из таких волокон мы не только достигли необходимого поглощения света, но и продемонстрировали эффективную оптическую концентрацию световой энергии».
Кремниевые волокна, вкрапленные в прозрачный полимер, имеют диаметр всего 1 мкм при длине 100 мкм. Свет преобразуется в электроэнергию именно в таком кремниевом волокне, при этом часть его отражается в полимерную матрицу, которая обеспечивает поглощение отраженного света другим кремневым волокном. В результате достигается как высокая концентрация энергии, так и высокая эффективность этого материала.
Толщина нового материала около 100 микрон такая же, как и у обычных солнечных элементов, но кремний в нем занимает только 2 микрона.
На электростанции Solar One в штате Невада длинные зеркала в параболических желобах фокусируют падающий свет на тонкую трубку, тянущуюся параллельно желобу. В трубке циркулирует жидкость- теплоноситель. Затем ее нагревают до 400°С и подают в теплообменник (1), где принимающая тепло вода доводится до кипения, а пар крутит турбину (2). На таких электростанциях нового поколения неизрасходованную тепловую энергию накапливают в термосах с расплавленной солью (3). Это тепло пригодится для работы в ночную смену или в случае облачной погоды.
Каждая такая тарелка, то есть каждая установка SunCatcher компании Stirling Energy, может вырабатывать 60 000 кВтч электроэнергии в год. Этого хватит для энергообеспечения дюжины частных домов. В большинстве солнечных электростанций огромные конструкции из зеркал концентрируют солнечную энергию, отдают ее теплоносителю, а тот приводит в действие большую центральную турбину. В установках компании Stirling Energy каждая 13-метровая тарелка питает энергией свою машину Стирлинга, расположенную прямо в фокусе зеркала. Такая машина сама по себе выдает
свои 25 кВт электричества. Таким образом, подобная установка может работать как автономно, так и в составе ансамбля из 30 000 себе подобных
Машина Стирлинга – это система замкнутого цикла. В ней под воздействием солнечного тепла расширяется газообразный водород, он толкает поршень, от которого крутится кривошип, приводящий в движение электрогенератор. Затем водород охлаждается и конденсируется в радиаторе, после чего возвращается в рабочий цилиндр.
Схема работы солнечной электростанции
Приведу несколько популярных схем работы солнечных электростанций с потребителем. Это всего лишь некоторые примеры, поэтому возможны и другие схемы работы. В каждом случае составляется индивидуальный проект, который способен решить поставленную перед нами задачу.

Весь текст будет доступен после покупки

1. СОСТОЯНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМОЙ ЭНЕРГЕТИКИ 2016, ГЛОБАЛЬНЫЙ ОТЧЕТ, REN21.
2. Автономные и гибридные инверторы и МРРТ-контроллеры.
3. Yu.N. Kucherov, D.N. Yarosh, Yu.G. Fedorov, A. Oudalov: «An analysis of technical aspects of smart grid technologies integration into power system of megacity» // CIGRE International Symposium «The electric power system of the future - Integrating supergrids and microgrids», Bologna, Italy; 13-15 September 2011.
4. ГОСТ Р 55890—2013 Единая энергетическая система и изолированно работающие энергосистемы. ОДУ. РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ И ПЕРЕТОКОВ АКТИВНОЙ МОЩНОСТИ. Нормы и требования.
5. СТО 59012820.29.240.001-2011(с изм от 24/12/2015г) Автоматическое противоаварийное управление режимами энергосистем. Противоаварийная автоматика энергосистем.
6. Асинхронизированные машины для электроэнергетики// Шакарян Ю.Г., Сокур П.В., Пинчук Н.Д., Антонюк О.В., Новожилов В.Ю.//Энергия единой сети. №4. 2016.

Весь текст будет доступен после покупки