- Площадь СК S = 10 м2.

- Объем бака аккумулятора 1,0 м3.

- Расход теплоносителя 0,14 кг/сек.

- Теплоноситель – антифриз.

Установку следует расположить на крыше дома, с южной стороны под углом 500 к горизонту.

5. Специальный вопрос

Возобновляемые источники энергии (ветер и Солнце) являются неуправляемыми человеком, поэтому надо стремиться к тому, чтобы потребление электроэнергии было увязано с ее поступлением. Это является особенностью проектирования электроснабжения на основе ВИЭ по сравнению с традиционным электроснабжением.

Проанализировав метеорологические данные и предполагаемые нагрузки дома видим, что зимой, летом и осенью удельная мощность ветра более согласуется с нагрузкой на вводе в дом, чем плотность солнечного излучения, а весной наоборот. На основании этого в качестве основного источника энергии принимается ветер. Так как в течении года наблюдаются штилевые дни, то энергию ветра необходимо дублировать. В этой связи в качестве вспомогательного источника принимается солнечное излучение. Однако прямое солнечное излучение также бывает не каждый день и отсутствует ночью. Это обусловливает необходимость аккумулирования энергии на периоды одновременного отсутствия ВИЭ ветра и Солнца.

Таким образом, для электроснабжения дома принимаются следующие источники энергии:

- ветер

- солнечное излучение

- аккумуляторы (резерв ).

Схема электроснабжения по выбранному варианту показана на листе 5.

Электроснабжение осуществляется следующим образом. Если присутствует ветер, то от ветроколеса приводится во вращение машина постоянного тока, заряжающая аккумуляторы. Если ветра нет или ветроколесо выключено при недопустимо сильном ветре, то аккумулятор питает фотоэнергетическая установка, ВЭУ и ФЭУ могут также работать одновременно.

Из заряженных таким образом аккумуляторов постоянный ток через инвертер преобразуется в переменный и подается к бытовым приборам.

5.1 Определение мощности энергетических установок

Мощность ветроэнергетических установок является одной из наиболее важных характеристик, определяющей надежность системы электроснабжения.

Мощность ветроэнергетической установки (ВЭУ) должна быть достаточной для питания электроприемников дома и зарядки аккумуляторов такой емкости, которой достаточно для питания электроприемников в штилевые дни ( в течении четырех суток ). При этом нужно учитывать, что в период штиля аккумуляторы могут дозаряжаться от фотоэнергоустановки (ФЭУ). Очевидно что суммарная стоимость ВЭУ, ФЭУ и аккумуляторов должна быть при этом минимальной. Таким образом, обоснование мощности энергетических установок является оптимизационной задачей, которую можно сформулировать следующим образом - определить мощность ВЭУ, ФЭУ и емкость аккумуляторов, достаточные для бесперебойного электроснабжения дома и имеющие минимальную стоимость.

5.1.1 Выбор ветроагрегата

Рассчитываем валовой потенциал ветровой энергии на территории пансионата /8/:

 (5.1.)

где: NУД – удельная валовая мощность ветрового потока,

V – скорость ветра,

t(V) – дифференциальная повторяемость скорости ветра.

Удельная мощность ветрового потока, проходящего через 1 м2 поперечного сечения находится по формуле:

 (5.2.)

где:  - заданная плотность воздуха, при нормальных условиях: = 1,226 кг/м2 .

Результаты вычислений сводим в таблицу 5.1

Таблица 5.1 Расчет валового потенциала ветровой энергии по станции Усть-Баргузин.

Следовательно средняя удельная валовая мощность ветрового потока составляет

Nудвал = Эудвал / Т= 20675/8760=2360 Вт/м2.

Анализируя вышеизложенное выбираем ветроагрегат мощностью 1,5 кВт. основные технические характеристики которого приведены в таблице 5.2.

Таблица 5.2 Характеристики ветроагрегата ВА-1,5.

Рис. 5.1 Зависимость мощности ветроагрегата от скорости ветра.

Конструктивные особенности ветроустановки

Из графика нагрузки видим, что в диапазоне скоростей ветра до 3 м/с и от 25 м/с мощность ВЭУ равна нулю. Суммируя по табл. 5.3 все значения ti(Vi) для и получаем время простоя ВЭУ в течении года:

tпр= 8760*(0,319)=2794 ч/год.

Выработанная ВЭУ энергия в течении года ЭВЭУгод (кВт*ч) рассчитывается по формуле:

 (5.3.)

Результаты расчетов представлены в таблице 5.3.

Таблица 5.3 ЭВЭУгод энергетических характеристик ВЭУ: ВЭУ (V) и NBЭУ (V)

Суммируя все значения Эi получаем, что ЭВЭУгод = 2171,7 кВт*ч/год., тогда число часов использования ВЭУ NВЭУуст=1,5 кВт будет равно:

h= 2171,7/1,5=1448 ч.

Общее число часов работы ВЭУ в году будет равно:

hВЭУ= Тгод – tпр = 8760 – 2749 = 5965 ч.

Удельная установленная мощность при этом равна:

 (5.4.)

На основании полученных значений Эsтехн и Nsуст рассчитаем число часов использования удельной установленной мощности ВЭУ на 1 км2

Hр= Эsтехн/ Nsуст=3075300/3196,8 = 962 ч.

5.1.2 Выбор емкости аккумуляторов

Для расчета емкости аккумуляторов воспользуемся формулой /30/:

, (5.5.)                                                                                        

где: Eа- емкость аккумулятора, А ч;

Uа- напряжение аккумулятора, В.

Wо- суточное расчетное потребление электроэнергии, Вт ч.

Выбираем свинцовый кислотный аккумулятор марки 6СТ190А;

Определяем необходимое количество аккумуляторов:

N= 1340/190 = 7 шт.

Заряд свинцовых кислотных аккумуляторов ведется двумя ступенями: током  в течении времени t1 до начала газообразования, а затем меньшим током  в течении времени t1= 2 – 3ч.

Общее время заряда аккумуляторной батареи (АБ):

 (5.6.)

Где: САБ = 770 А*ч – емкость АБ

i = 68 А – зарядный ток,

- КПД АБ,

5.1.3 Расчет мощности фотоэлектрической установки

Как уже было сказано выше, ФЭУ является вспомогательным источником энергии и его мощность идет на зарядку АБ, следовательно, зная необходимое время зарядки АБ, можем определить необходимую мощность ФЭУ /30/:

 (5.7.)

где: САБ – емкость АБ,

ЕТ – коэффициент разрядки АБ,

U – напряжение АБ,

tзар – время зарядки АБ.

Определим время, с которым ФЭУ работает с номинальной мощностью:

 (5.8.)

где: - среднесуточный приход солнечной радиации, Вт/ч.

Рпик – приход пиковой мощности Вт на м2.

tном = 3000/1000 = 3 ч/день.

Теперь можем определить мощность, которую необходимо выработать за день:

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10