Інтеграція теплоенергетичної установки на поновлюваних джерелах енергії

Abstract

Традиційні джерела енергії виснажуються і вже зараз не можуть з розрахунком на перспективу забезпечити майбутнє людства. Крім того, вони несуть загрозу екологічної безпеки Землі. Нетрадиційні поновлювані джерела енергії необмежені геологічно накопиченими запасами. Їх використання і споживання не призведе до неминучого вичерпання запасів Землі і вони не забруднюють навколишнє середовище. Важливо підкреслити, що частка обсягів використання поновлюваних джерел енергії (ПДЕ), яка припадає на країни, що розвиваються становить менше 40%, в той час як на розвинені країни – понад 60%. Цей факт спростовує поширену думку, що використання ПДЕ – доля країн, що розвиваються зі слабо розвиненою енергетичною інфраструктурою. Основним мотивом прискореного розвитку поновлюваної енергетики в Європі, США і багатьох інших країнах є турбота про енергетичну безпеку і екологічну заклопотаність. Так, в ЕС прийнята програма досягнення вкладу ПДЕ в енергетичний баланс к 2020 р до 20 %, а к 2040 р – до 40 %. Поновлювана енергетика характеризується багатогранністю, різноманітністю. У переліку завдань, що виникають при здійснення проектів поновлюваної енергетики (ПЕ) (крім технологічних і технічних), залишаються питання оцінки можливості та ефективності використання ПДЕ для енергозабезпечення регіонів [1,2]. Очевидно, що при цьому з одного боку необхідні великі масиви інформації, що охоплює як природні ресурси території, так і економічні характеристики регіону (інфраструктура енергетики, енергетичні баланси, лінії електропередач, наявність підприємств лісової, деревообробної, харчової та інших галузей промисловості; характеристики сільськогосподарського виробництва та ін.). З іншого боку, необхідно залучити такі інструменти аналізу, які дозволяли б збирати, оперативно модернізувати і перетворювати ці масиви даних, відображати їх; шляхом всебічного аналізу отримувати на їх основі обґрунтовані оцінки і робити розрахунки. Одночасно слід враховувати, що найчастіше користувача цікавлять комплексні оцінки з різних видів джерел енергії. У конкретних регіонах найбільш ефективним може стати або використання гібридних енерго-установок, або створення теплоенергетичних установок на різних типах поновлюваної енергії. У зв'язку з комплексністю зазначеної проблеми, а також відомої «регіональністю» поновлюваної енергетики, стає можливим і актуальним тема справжньої статті. Запропоновано теплоенергетичну установку для постачання: електроенергії, гарячої води і гарячого повітря, в якій сумісно з вітроелектрогенератором, електричним бойлером, використовується тепловий насос, акумулятори електроенергії і теплоти. Ця установка дозволяє: зменшити собівартість теплової енергії за рахунок зниження матеріалоємності та витрат на устаткування що використовується; економити органічне паливо; виробляти електроенергію і надлишок її віддавати у державну електромережу; зменшити теплове навантаження та забруднення довкілля.

Traditional sources of energy are being depleted and already now cannot, with a view to the future, ensure the future of mankind. In addition, they pose a threat to the environmental safety of the Earth. Unconventional renewable energy sources are not limited by geologically accumulated reserves. Their use and consumption will not lead to the inevitable de-pletion of the Earth's reserves and they do not pollute the environment. It is important to emphasize that the share of renewable energy sources (RES) used in developing countries is less than 40 %, while in developed countries – more than 60 %. This fact disproves the wide-spread belief that the use of renewable energy sources is the lot of developing countries with poorly developed energy infrastructure. The main motive for the accelerated development of renewable energy in Europe, the USA and many other countries is concern for energy security and environmental concerns. Thus, the EU adopted a program to achieve the contribution of renewable energy sources to the energy balance by 2020 up to 20 %, and by 2040 – up to 40 %. Renewable energy is characterized by versatility, diversity. The list of tasks arising from the implementation of renewable energy (RES) projects (except for technological and technical) includes issues of assessing the possibility and effectiveness of using renewable energy sources for energy supply in regions [1,2]. Obviously, in this case, on the one hand, large amounts of information are needed, covering both the natural resources of the territory and the economic characteristics of the region (energy infrastructure, energy balances, power lines, the presence of forestry, woodworking, food and other industries; characteristics of the gri cultural production, etc.). On the other hand, it is necessary to attract such analysis tools that allow you to collect, quickly upgrade and convert these data arrays, display them; through a comprehensive analysis to receive based on them reasonable estimates and make calculations. At the same time, it should be borne in mind that often the user is interested in complex estimates for various types of energy sources. In specific regions, either the use of hybrid power plants or the creation of heat power plants using various types of renewable energy may be most effective. In connection with the complexity of this problem, as well as the well-known "regionality" of renewable energy, the topic of this article becomes possible and relevant. A heat power installation for supplying: electricity, hot water and hot air is proposed, in which, together with a wind electric generator, an electric boiler, a heat pump, electric power and heat accumulators are used. This installation allows you to reduce the cost of thermal energy by reducing the material consumption and costs of the equipment used, save fossil fuels; to produce electricity and its surplus to give to the state power grid; reduce heat load and environmental pollution.