Ветроэнергетика — это неисчерпаемый источник энергии, поэтому применяли ее еще древние наши предки. В третьем десятилетии, например, египтянами был изобретен парус, персы позже придумали ветряные мельницы, облегчившие труд людей.
Генерировать электричество из энергии ветра — возможно. Но сразу оговоримся: объем электрической мощности, которую можно «снять» с домашнего ветрогенератора, напрямую зависит от особенностей местности, в которой мы проживаем.
Поэтому, рассматривая автономную электростанцию как альтернативу местным электрическим сетям, предварительно изучили данные статистики по среднегодовой скорости ветра в своем регионе. Определить перспективность строительства автономной системы помогут таблицы интенсивности ветра, используемые при строительстве ветроэлектростанций (их можно найти с помощью любой поисковой системы). Также сориентироваться в вопросе поможет информация о технических характеристиках существующих ветрогенераторов и личные среднесуточные замеры скорости ветра, выполненные с помощью анемометра — прибора для измерения скорости ветра. Актуальность: Альтернативные источники энергии — единственная возможность сохранения планеты, ландшафтных красот, чистого воздуха, воды, земли и недр. Для того, чтобы человечество существовало и стремительно развивалось, необходимо постоянно улучшать способы получения энергии. Поиск новых источников ресурсов — это основная приоритетная задача человечества в новом тысячелетии.
Ключевые слова : альтернативный источник энергии, ветроэнергетика.
Объект исследования: Альтернативный источник энергии — нахождения или преобразования энергии.
Гипотеза: Возможно, что альтернативные источники энергии помогут сократить потребление энергии в школе с. Лопатино на 30 %, а также замена освещения на более экономичные приборы.
С 10 по 17 ноября 2021 года я посчитал общее количество всех ламп каждого вида, используемых для освещения в школе, записав их мощность, а также количество мониторов, системных блоков, принтеров, проекторов и других используемых электроприборов. Для удобства составил таблицы для учителей и уборщиц школы, по которым можно было оценить в течение какого времени ежедневно используется тот или иной прибор, лампа освещения. Учителя в течение дня записывали, сколько было проведено уроков со светом, выключали ли они свет во время перемен, открывали ли жалюзи в кабинете для поступления естественного света, в течение какого времени они использовали технические средства. Уборщицы были опрошены по тем же вопросам про коридоры, лестницы и подсобные помещения. Я подсчитал общее количество работы в часах для каждого вида ламп и приборов отдельно за день. В течение недели проводились наблюдения за кабинетами в школе, приходили в школу раньше, и записывали время, когда был включен свет в каждом кабинете, когда его отключали. Для определения энергопотребления необходимо мощность прибора умножить на продолжительность его работы. Отдельно для каждого вида ламп и электроприборов сосчитали общее время их работы. Всего в школе длинных люминесцентных ламп — 367 штук, ламп накаливания — 19 штуки, прожекторов — 6 штук, сложили время работы каждой лампы и получили общее время их работы. Энергопотребление численно равно работе тока: А=Pt, где A — работа, P — мощность, t время. Чтобы получить работу в кВт•ч, мощность всех ламп и электроприборов мы перевели в кВт, для чего значение в Вт разделили на 1000, а время сосчитали в часах. Для определения стоимости потребленной энергии в кВт•ч умножили количество энергии на цену за 1 кВт•ч. Все произведенные расчеты вставили в таблицы.
По моим расчетам ежедневное потребление электроэнергии в школе составляет 118,76 кВт. Можно ли считать, что этот результат достоверным? Да, потому что он почти совпадает с реальным значением потреблением электроэнергии в день. По показаниям счетчика за ноябрь месяц в среднем за 1 сутки получилось 118,4 кВт. (67200 кВт в год).
Способы снижения электроэнергии можно использовать два способа: замена лап и установка ветрогенераторов.
Энергопотребление осветительной установки за некоторый период определяется мощностью осветительного оборудования и его суммарной наработкой за этот период. Значит, снизить потребление электроэнергии возможно двумя основными способами: снижением номинальной (либо текущей) мощности освещения и уменьшением времени работы. Причем это не должно приводить к снижению качества освещения.
Снижение номинальной (установленной) мощности освещения в первую очередь означает переход к более эффективным источникам света, дающим нужные световые потоки при существенно меньшем энергопотреблении. Однако снижение номинальной мощности освещения все же имеет ограниченный потенциал энергосбережения. Например, лучшие из источников света, применяемых в настоящее время для внутреннего освещения, по характеристикам световой отдачи практически достигли предела в 96–104 лм/Вт при одновременном снижении относительных потерь в пускорегулирующей аппаратуре до 10 % и менее. Стабильность этого значения также высока и в конце срока службы ламп составляет 80–95 % от начального. Это относится и к современным типам светильников, реальные значения, КПД которых составляют 70–80 %, а их снижение во времени незначительно.
На долговременную же перспективу можно изыскать, более существенные возможности. Эти возможности связаны с внедрением современных систем управления, регулирования и контроля осветительных установок. Применение регулируемых люминесцентных светильников позволяет эксплуатировать их при сниженной (по сравнению с номинальной) мощности. А это значит, что при неизменной установленной мощности освещения снижается текущая (фактически потребляемая) мощность и энергопотребление.
Использовать это преимущество без снижения качества освещения можно несколькими способами.
Во-первых, возможно несколько снизить световой поток (и, как результат, мощность) ламп в начальный период их эксплуатации, когда отдаваемый новыми лампами световой поток превосходит необходимое значение. По мере старения ламп он может быть плавно увеличен, что, помимо экономии электроэнергии, обеспечивает и повышенную стабильность освещения во времени.
Bo-вторых, нередко количество светильников по строительно-конструктивным, архитектурным или другим соображениям превышает точно необходимое по светотехническим расчетам. Единственный способ избежать перерасхода энергии в таком случае — дополнительное снижение мощности освещения. По оценкам, приведенным в статье «Мероприятия по снижению электропотребления и рациональному использованию электроэнергии» Бедретдинов Рафик http://www.technolux.info/ Светотехника на портале ЭкспертЮнион [2], потенциал экономии электроэнергии только в этих двух случаях может составлять от 15 до 25 %.
В-третьих, если принять во внимание наличие в помещениях естественного освещения в светлое время суток, даже сниженная за счет компенсации указанных избытков освещенности мощность светильников окажется завышенной по сравнению с необходимой. Рациональным использованием дневного освещения (переходом от искусственного освещения к комбинированному) удается добиться наиболее значительной экономии энергии, так как во многие моменты времени суток светильники могут быть вообще отключены либо включены на минимальную мощность (1–10 % от номинальной). Экономия электроэнергии при этом составит 25–40 %.
Итак, все перечисленное сводится к тому, что снизить потребление электроэнергии можно за счет изменения мощности ламп, а как регулировать мощность? А так же установив альтернативный источник электроэнергии- ветрогенератор.
Вложив в приобретение устройства сотни тысяч рублей, вправе рассчитывать на его очевидную выгоду и окупаемость ветряка. Попробую рассчитать цену киловатта электроэнергии на стандартной модели генератора мощностью 4–5 кВт. При скорости ветра 4–5 м/с, (При высоте мачты 5 метров максимальная выработка достигается в сентябре и составляет 1,38кВтч/сутки), устройство даст около 350 кВт за месяц, или 4200 кВт за год. Срок службы генератора — около 25 лет, стоимость большинства моделей устройств — в пределах 280 000 рублей. Делим стоимость на произведение годовой выработки и срока эксплуатации: 280 000 / 4200*25 = 2,666 рубля. Таким образом, стоимость киловатта энергии окупаемого ветрогенератора будет составлять чуть более 2,5 рубля. По сравнению с актуальным уровнем цен выгода есть, но она не так велика, как хотелось бы при использовании альтернативных источников энергии.
Литература:
- Журнал «Физика в школе» — 2012–2014 г.
- Хрестоматия по физике: Учеб. пособие для учащихся средн. шк./ Сост. А. С. Енохович и др.: Под ред. Б. И. Спасского — 2-е изд., перераб. — М.: Просвещение, 1987.
- Блудов М. И. Беседы по физике ч.2. Учеб. пособие для учащихся/ Под ред. Л. В. Тарасова — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Просвещение, 1985.
- Научные забавы. Физика: опыты, фокусы и развлечения: пер. с фр. / Том Тит; худож. А. Пойэ, Г. Нексов. — М.: АСТ: Астрель, 2008. — 222, (2) с.
- http://www.technolux.info
- http://edu.rin.ru/
- http://ido.tsu.ru/schools/physmat/data/res/elmag/metod/
