Библиографическое описание:

Вардияшвили А. А., Мурадов М. О., Вардияшвили А. А., Каримова С. Э., Холов К. Н. Использование низкопотенциальной солнечной энергии — резерв экономии топливно-энергетических ресурсов // Молодой ученый. — 2016. — №15. — С. 155-157.



Сегодня одной из актуальнейших проблем науки и техники является поиск оптимальной стратегии энергетики — оптимальной как с технической и экономической, так и экологической точек зрения. При этом одно из главных задач состоит в том, чтобы найти замену природному газу и нефти как топливу в энергетике, промышленности, на транспорте, в быту, по возможности и как сырью в крупномасштабных химических производствах.

В соответствии с Постановлением Президента Республики Узбекистан от 5 мая 2015 года № ПП-2343 «О программе сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015–2019 годы» поставлены задачи, по определению приоритетных направлений дальнейшего сокращения энергоемкости, внедрения энергосберегающих технологий и систем в отраслях экономики, ускоренное развитие использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ), в том числе апробированных технологий использования солнечной энергии [1].

Энергетика страны развивается высокими темпами, увеличивается удельные и суммарные уровни энергопотребления во всех сферах народного хозяйства [2].

Расширяется спектр первичных источников энергии, включаемых в топливно-энергетический баланс. Не менее значительным является и все возрастающее обратное влияние, а именно определяющая роль окружающей среды в решении практических задач энергетики. Другими словами, нет ни одного способа производства энергии, в ходе которого тем или иным образом не затрагивались бы интересы окружающей среды.

Что касается производства и использования энергии, то любой способ так или иначе связан с использованием ресурсов природы. Сейчас большие надежды, например, возлагаются на солнечную энергетику. Действительно, по всем стандартам количество солнечной энергии, посылаемой на Землю, практически беспредельно: ныне дневное светило посылает нам примерно в 20 тыс. раз больше энергии, чем производится ее во всем мире. Наиболее простой, известный и технически разработанный способ использования солнечной энергии — превращение ее в низкопотенциальное температурой до 1000С — тепло, которое можно использовать для отопления, опреснения соленых вод, горячего водоснабжения, сушки продукции [3].

Использование солнечной энергии сегодня сводится в основном к производству низкопотенциального солнечного тепла с помощью простейших плоских коллекторов, КПД которого определятся его оптическими характеристиками, качеством тепловой изоляцией, инсоляцией и температурами теплоносителя и окружающего воздуха. В зависимости от широты местности и климатических условий годовой приход солнечной энергии 1 м2 поверхности изменяется очень сильно. Для широт около 36-400 он составляет 8–10 ГДж /(1м2.год.), тогда, как для широт 50–600 –падает до 2–4 ГДЖ /(м2год).

Водонагреватель в летний период солнечной радиации 700–800 Вт/м2 и наружной температуры атмосферы 30–32 0С, позволяет получить с каждого квадратного метра поверхности 1200–1400 кДж тепла с температурой горячей воды 50–55 0С, в условия г. Карши. Результаты испытания показывают, что с каждого квадратного метра можно получить горячей воды 90–95 л/м2 в день с температурой 50–600С. Непрерывные эксплуатационные испытания солнечной водонагревательной установки составляет 450–500 л горячей воды в день, при температуре 50–602С. На основе результатов непрерывных круглогодичных испытаний в натуральных условиях была установлена зависимость производительности от времени года, а также определена надежность работы установки составляет 2260–2300 кДж/м2, в том числе 1720–760 кДж/м2 в летние и переходные времена года и 500–508 кДж/м2 в зимние времена. С учетом графика неравномерности выработки и потребления горячей воды в жилых домах установлен оптимальный объем теплового аккумулятора (летом 70 л/чел, зимой 100 л/чел); при этом удельная рабочая площадь солнечной водонагревательной установки для летнего периода — 2 м2/чел. Результаты расчета показывают, что возможная экономия топлива составляет 0,17–0,2 т.у.т.с. 1 м2 установки в год. Тепловая мощность коллектора солнечной энергии (КЭС) определяется по формуле:

(1)

Удельная теплопроизводительность КЭС, вычисляем по соотношению:

(2)

где

В условиях г. Карши интенсивность падающей солнечной радиации для летного периода (май-август) составляет среднесуточная температура tcp=24–30.5 0C. При нагреве воды на , часовая производительность G=8–9л/м2 ч, гелиоводонагревателя определяем по формуле:

(3)

Эффективность гелиоколлектора в зависимости от метеорологических условий определяется соотношением:

;

где S — площадь коллектора, м2; Qg — полезное использование тепла (энергии), кДж. Годовая теплопроизводительность КЭС в условиях города Карши составляет:

;

т. е. экономия органического топлива с 1 кв.в. метра полезной площади гелионагревателя будет, соответственно т.у.т./год. Средний расход топлива (Дж) на горячее водоснабжение здания за расчетный период (год) определяется по формуле:

(4)

где, A=G= норма расхода (60 л/ч день); n — число дней в расчетный период;, m — число жителей. Определим тепловую производительность солнечной установки за январь месяц. Значение

.

На основании расчетных формул в соответствии с площадью гелиоколлектора S1=2.7 м2, S2=4.5 м2 месячная теплопроизводительность солнечной на январь месяц Qг1=1676 МДж/мес; Qг2=2793 МДж/мес. Определяем степень замещения тепловой нагрузки горячего водоснабжения солнечной энергией. Используя выше приведенный метод определяем теплопроизводительность солнечной установки и степень замещения f для других месяцев. Для солнечно — коллекторной установки за июль месяц можно принять наиболее оптимальное значение степени замещения f=1. При Gс1=60 л/(чел сут): площадь коллектора Fc1=5м2; Годовая степень замещения fс1=75,7 % При Gс2=100 л/(чел сут): площадь коллектора Fc1=9м2; Годовая степень замещения fс2=81,4 % объем аккумулятора горячей воды определяем по условию Va=Va Fc=0.05Fc; При Gc1=60 л/(чел сут), m=5: Va=0.25м3=250 л;

Gс2=100 л/(чел сут), m=5: Va=0.45м3=450 л;(5)

Годовая нагрузки га горячее водоснабжение:

Qг1=19,333 106 кДж/год; Qг2=31,888 106 кДж/год.

Годовая расход природного газа

QТ1=898 м3/год QТ1=1485 м3/год

Условного топлива

Qy1=1185 кг у. т./год Qy1=1185 кг у. т./год

В большинстве существующих установок годовой эксплуатационный КПД коллектора оказывается на уровне 40–50 %. Это означает, что для широт около 35–400, с 1 м2 коллектора можно получить в год 3–5 ГДж тепла с температурой 60–70 0С. Экономия органического Топливо кв. метра полезней площади гелиоводонагревателя в условиях (г. Карши, Ташкента, Чимкента) составляет соответственно 0,18–0,2 т.у.т./год; 0,16–0,18 т.у.т./год, 0,15–0,16 т.у.т./год [4].

В солнечных теплицах в режиме работы с использованием теплоты дымовых газов от котельной экономия энергия затрат составляет 45–55 %, т. е. 25–30 кг.у.т./м2 инвентарной площади теплицы. При сушке сельхозпродуктов в солнечных сушильных установках с 1 кг. метра экономия топлива составляет 10–13 м3/день природного газа.

Приведенного достаточно, чтобы понять — резервы энергетики по части низкопотенциального солнечного тепла еще огромны. Как их назвать — первичными или вторичными — это неважное. Важное другое: на сегодняшний день это потерянные ресурсы для нашей экономики.

Таким образом, если мы хотим работать в режиме энергосбережения, экономии и улучшения структуры потребляемых топливно-энергетических ресурсов переходят на более экологически чистые, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии, то без систем аккумулирования энергии эти задачи, очевидно, нерешаемы.

Литература:

  1. Постановление Президента Республики Узбекистан от 5 мая 2015 года № ПП-2343 «О программе сокращению энергоемкости, внедрению энергосберегающих технологий в отраслях экономики и социальной сфере на 2015–2019 годы».
  2. Захидов Р. А. Энергетика стран мира и Узбекистана в XXI–веке // Узбекский журнал «Проблемы информатики и энергетики» Ташкент. Изд. «Фан». 2002 у. стр. 27–42.
  3. Берковский Б. Солнечный путь к экономическому развитию и охране окружающей среды. // Теплоэнергетика. М.1996 г. № 5.
  4. Жамалов Аж. Основы расчета и использования плоских солнечных коллекторов в АПК Республики Казахстан. Автореф. дисс. доктора техн. наук. Г. Алматы-199 г. 48 с.
Основные термины (генерируются автоматически): солнечной энергии, горячей воды, использования солнечной энергии, солнечной водонагревательной установки, степень замещения, теплопроизводительность солнечной, солнечной установки, площадь коллектора, коллектора солнечной энергии, солнечной радиации, Годовая степень замещения, низкопотенциальной солнечной энергии, количество солнечной энергии, Использование солнечной энергии, приход солнечной энергии, Президента Республики Узбекистан, низкопотенциального солнечного тепла, источников энергии, отраслях экономики, теплопроизводительность солнечной установки.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос