Использование альтернативных источников энергии для освещения опасных участков автомобильных дорог | Статья в журнале «Молодой ученый»

Автор:

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №20 (100) октябрь-2 2015 г.

Дата публикации: 15.10.2015

Статья просмотрена: 481 раз

Библиографическое описание:

Павлова А. И. Использование альтернативных источников энергии для освещения опасных участков автомобильных дорог // Молодой ученый. — 2015. — №20. — С. 58-61. — URL https://moluch.ru/archive/100/22510/ (дата обращения: 24.10.2018).



 

В статье было проанализировано использование альтернативных источников энергии для освещения аварийных участков автомобильных дорог. Было установлено, что средняя скорость ветра в Санкт-Петербурге позволяет использовать ветрогенераторы в качестве источника альтернативной энергии. Рассмотрены технические показатели ветрогенераторов. Построена диаграмма получаемой и требуемой солнечной энергии в среднем за год по Санкт-Петербургу. Сделаны выводы об использовании альтернативных источников энергии в нашем регионе.

Ключевые слова: ветрогенераторы, солнечная энергия, освещение автомобильных дорог, среднемесячная скорость ветра, мощность солнечной батареи, солнечные батареи, энергия ветра, альтернативные источники энергии.

 

1.                  Введение

В настоящее время в Российской Федерации ведутся масштабные работы по развитию сети автомобильных дорог. Особое внимание при их проектировании, строительстве, реконструкции и капитальном ремонте уделяется вопросам обеспечения безопасности движения. Одним из важных элементов безопасного движения является освещенность трассы, особенно на опасных участках эксплуатируемых дорог.

По данным Росавтодора за 2014 год 37 % аварий произошло из–за плохой освещенности дорог. Проблема освещения опасных участков дорог вдали от постоянных источников электроэнергии решается специалистами отрасли установкой альтернативных источников получения электроэнергии непосредственно в полосе отвода автомобильной дороги как на элементах обустройства, так и на искусственных сооружениях.

2.                  Альтернативные источники энергии

Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии [1]. К ним относятся: солнечная энергетика, ветроэнергетика, биомассовая энергетика, волновая энергетика.

Самыми распространенными являются: ветроэнергетика и солнечная энергетика. Каждый из названных способов имеет свои преимущества и недостатки технического и природного характера. Эффективность использования того или иного способа во многом определяется природно-климатическими факторами, в том числе: количеством солнечных дней, продолжительностью светлого и темного времени суток, наличием постоянно дующих ветров, их направлением. Эти факторы значительно различаются по своим показателям на территории нашей страны. В качестве примера в статье рассмотрены природно-климатические факторы, характерные для Ленинградской области.

Ветроэнергетика — отрасль энергетики, специализирующаяся на преобразовании кинетической энергии воздушных масс в электрическую. Такое преобразование осуществляется с помощью ветрогенераторов.

Технические показатели условий работы ветрогенераторов:

        минимальная скорость ветра — 1 м/с;

        скорость ветра для выхода на номинальную мощность 6–10 м/с;

Среднемесячная скорость ветра по Санкт — Петербургу за 10 лет представлена на диаграмме 1 [2].

Таблица 1

Среднемесячная скорость воздуха за 2004–2014 год

год/месяц

2004

2005

2006

2007

2008

2009

2010

2011

2012

2013

2014

Среднее за 10 лет

Июль

4,9

7,9

6

8,2

8,9

8

5,5

7,9

7

7,2

7,1

7,1

Август

7

5,9

4

6,1

8,9

5,5

7

6,1

6,3

6,8

6,4

6,3

Сентябрь

5,8

6,5

5

6,3

8

5,6

7,2

9,8

7,8

7,5

7,8

7,1

Октябрь

5,9

5,9

5,9

8,1

6,5

6,6

7,1

7,1

7

7

7

6,7

Ноябрь

6

6,1

5,8

6,9

6

5,9

6,9

7,1

6,9

6,5

6,9

6,4

Декабрь

5,5

5

6

6,1

7,1

5,9

6,6

6

6,8

6,8

6,8

6,2

Январь

4,5

4,5

5,3

6,3

5

5,5

5,5

5,9

6,5

6,4

6,4

5,6

Февраль

4,9

5,5

4,9

6,1

6,2

5,5

6,1

5,9

5,9

5,7

5,8

5,7

Март

5,9

5,3

6,8

6,2

5,8

7

5

6,5

6,2

6,2

6,3

6,1

Апрель

5,1

5,1

6

6,2

8,9

6,6

6,6

7,3

5,9

5

5,8

6,2

Май

7,8

6,9

7,8

8

9,1

6,2

6,9

8,3

8

7

8

7,6

Июнь

7,3

6,3

9,6

9,5

8

6,1

6,7

9,5

9

8,9

8,9

8,1



 

Для расчета в таблице 1 приведены среднемесячные скорости воздуха за каждый год за 10 лет. И рассчитана средняя в месяц скорость воздуха за 10 лет. Данные этой таблицы различны с данными СП 131.13330.2012 Строительная климатология, так как значения таблицы 1 взяты с поправками на изменчивость климата.

Среднее за 10 лет будем считать по формуле среднего взвешенного:

,

где:

 — вес вещественного числа,

 — вещественное число.

Средне квадратичное отклонение высчитывается по формуле:

где:

а — это среднее взвешенное,

аn — это данная величина.

Таблица 2

Среднеквадратичное отклонение

Месяц

Среднеквадратичное отклонение

Июль

1,174347

Август

1,134981

Сентябрь

1,30035

Октябрь

0,641022

Ноябрь

0,478634

Декабрь

0,614965

Январь

0,710953

Февраль

0,428528

Март

0,564881

Апрель

1,08586

Май

0,774597

Июнь

1,283107



 

По данным таблицы 1 построим диаграмму.

6м/с –скорость ветра для выхода на номинальную мощность

1м/с –минимальная скорость ветра



 

Рис. 1. Среднемесячная скорость ветра за 10 лет по городу Санкт-Петербургу



 

Солнечная энергия.

Солнечная энергетика — направление альтернативной энергетики, основанное на непосредственном использовании солнечного излучения для получения энергии в каком-либо виде.

Для анализа мощностей от солнечной батареи необходимо учесть, что расход и накопление солнечной энергии в течении года не постоянны.

Среднемесячное число часов солнцестояния представлено на диаграмме 2 [1] Для аккумулирования энергии достаточно одного часа, но выход на номинальную мощность происходит только от 10 часов солнцестояния, при поворотном механизме солнечных батарей.

Рис. 2. Среднемесячное число часов солнцестояния



 

Оптимально солнечная энергия накапливается и расходуется только в октябре и марте. В остальные месяцы солнечного света либо не хватает для аккумулирования энергии (ноябрь-февраль), либо период, требующий освещения очень мал, и энергия аккумулируется с избытком (апрель-сентябрь).

По данным диаграммы 3 видно, что мощность, поступающая от одной батареи размером 1600х800 и мощностью 230 Вт, в некоторые месяцы является избыточной, или недостаточной, чтобы это скомпенсировать необходимо увеличивать площадь батарей в зимний период или изменять угол наклона для большего или меньшего попадания солнечного света. Стоимость одной батареи в среднем составляет 16000 руб, но в Ленинградской области необходимо устанавливать поворотный механизм для солнечных батарей, стоимостью от 150 169 руб, что увеличивает стоимость конструкции в 10 раз.

Рис. 3. Пересечение мощностей от солнечной батареи и потребляемой мощности



 

По данным диаграммы 3 видно, что мощность, поступающая от одной батареи размером 1600х800 и мощностью 230 Вт, в некоторые месяцы является избыточной, или недостаточной, чтобы это скомпенсировать необходимо увеличивать площадь батарей в зимний период или изменять угол наклона для большего или меньшего попадания солнечного света.

3.                  Вывод



 

В ходе написания статьи был выполнен сравнительный анализ ветроэнергетики солнечной энергии для Санкт-Петербурга и Ленинградской области из которого можно сделать следующие выводы:

  1.                Среднемесячная скорость ветра, рассчитанная за 10 лет по городу Санкт — Петербургу является достаточной для использования ветрогенераторов при выходе на номинальную мощность при скорости ветра 6м/с.
  2.                Для дальнейшего анализа эффективности использования солнечной или ветровой энергии необходимо выполнить углубленный экономический анализ.



 

Литература:



 

  1.                Строительные нормы и правила: Строительная климатология: СНиП 23–01–99: Введ. 1.01.2000: Взамен СНиП 2.01.01–82. -М.: Госстрой России, ГУП ЦПП, 2000. — 57 с: ил.
  2.                Атлас России [Электронный ресурс]. 2007–2014. URL: http://www.atlas-yakutia.ru/weather/wind/climate_russia-III_wind.html
Основные термины (генерируются автоматически): солнечная энергия, номинальная мощность, Альтернативный источник энергии, Среднемесячная скорость ветра, Санкт-Петербург, скорость ветра, Ленинградская область, солнечная батарея, солнечная энергетика, солнечный свет.


Похожие статьи

Эффективность использования солнечных батарей...

Работа посвящена выгодности использования солнечной энергии в Санкт-Петербурге. Данная проблема особо актуальна сегодня, в период возросшего интереса к энергосбережению и возможности использования альтернативных источников энергии.

Алгоритм расчёта системы автономного питания на основе ВЭУ...

4) выбор модели ВЭУ (номинальная мощность, тип генератора, номинальная скорость ветра и т. д.)

Люминесцентный солнечный концентратор в решении актуальных проблем современной солнечной энергетики.

Исследовательская работа «Альтернативные источники энергии»

Рис. 2. Солнечные батареи. Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного...

Ветроэнергетика в России: анализ актуальности и перспективы...

Сегодня во многих развитых странах наблюдается активный рост числа парков ветряных мельниц и солнечных батарей.

При анализе таких наблюдений можно выявить среднегодовые, среднесезонные и среднемесячные данные о потоках ветра.

Расчет ветро-солнечной установки малой мощности

Ключевые слова: мощность, солнечные батареи, ветроустановка, расчёт, эффективность.

Расчет количества солнечных панелей. Среднемесячное количество пиковых солнце-часов, ч. где Rсум — месячная суммарная солнечная радиация, кВт.ч/м2.

Альтернативные источники солнечной энергии...

Рассматривается задача ознакомления с такими альтернативными источниками энергии, как солнечные панели и батареи, а также возможностью их применения в жилых многоквартирных домах с перспективой создания энергоэффективных помещений...

Эффективность съёма энергии солнца в системе солнечный...

солнечная активность, Российская Федерация, солнечная энергетика, Россия, возобновляемый источник энергии, солнечная энергия, солнечное излучение, основа использования, Дальний Восток, северный Кавказ.

Анализ эффективности съёма энергии солнца в системе...

солнечная энергия, солнечная радиация, коллектор, вид энергии, Омск, электрическая энергия, солнечная энергетика, Омская область, полезная энергия, суммарная мощность.

Инновации в электроэнергетике | Статья в журнале...

В Омской области средняя скорость ветра не превышает 3–4 м/с, поэтому все существующие ВЭУ, которые разработаны для 10 м/с

В настоящее время различают 2 наиболее популярный способа преобразования солнечной энергии: фотовольтаика и гелиотермальная энергетика.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle

Похожие статьи

Эффективность использования солнечных батарей...

Работа посвящена выгодности использования солнечной энергии в Санкт-Петербурге. Данная проблема особо актуальна сегодня, в период возросшего интереса к энергосбережению и возможности использования альтернативных источников энергии.

Алгоритм расчёта системы автономного питания на основе ВЭУ...

4) выбор модели ВЭУ (номинальная мощность, тип генератора, номинальная скорость ветра и т. д.)

Люминесцентный солнечный концентратор в решении актуальных проблем современной солнечной энергетики.

Исследовательская работа «Альтернативные источники энергии»

Рис. 2. Солнечные батареи. Всевозможные гелиоустановки используют солнечное излучение как альтернативный источник энергии.

К недостаткам устройств по производству ветряной энергии можно отнести непостоянство силы ветра и малую мощность единичного...

Ветроэнергетика в России: анализ актуальности и перспективы...

Сегодня во многих развитых странах наблюдается активный рост числа парков ветряных мельниц и солнечных батарей.

При анализе таких наблюдений можно выявить среднегодовые, среднесезонные и среднемесячные данные о потоках ветра.

Расчет ветро-солнечной установки малой мощности

Ключевые слова: мощность, солнечные батареи, ветроустановка, расчёт, эффективность.

Расчет количества солнечных панелей. Среднемесячное количество пиковых солнце-часов, ч. где Rсум — месячная суммарная солнечная радиация, кВт.ч/м2.

Альтернативные источники солнечной энергии...

Рассматривается задача ознакомления с такими альтернативными источниками энергии, как солнечные панели и батареи, а также возможностью их применения в жилых многоквартирных домах с перспективой создания энергоэффективных помещений...

Эффективность съёма энергии солнца в системе солнечный...

солнечная активность, Российская Федерация, солнечная энергетика, Россия, возобновляемый источник энергии, солнечная энергия, солнечное излучение, основа использования, Дальний Восток, северный Кавказ.

Анализ эффективности съёма энергии солнца в системе...

солнечная энергия, солнечная радиация, коллектор, вид энергии, Омск, электрическая энергия, солнечная энергетика, Омская область, полезная энергия, суммарная мощность.

Инновации в электроэнергетике | Статья в журнале...

В Омской области средняя скорость ветра не превышает 3–4 м/с, поэтому все существующие ВЭУ, которые разработаны для 10 м/с

В настоящее время различают 2 наиболее популярный способа преобразования солнечной энергии: фотовольтаика и гелиотермальная энергетика.

Задать вопрос