3.3. Контрольные вопросы

1. Приведите классификацию биотоплива.

2. Опишите основные принципы преобразования биоэнергии в электроэнергию.

3. Опишите процессы, происходящие при преобразовании биоэнергии в электрическую.

4. Назовите преимущества и недостатки использования биоэнергетических установок.

5. В каких районах использование биоэнергии более выгодно?

6. Что такое биогаз?

7. Какова технология получения биогаза?

8. Опишите принцип работы биогазовой установки.

Тема 4. Расчет мини-гэс

4.1. Цель практического занятия

1. Изучить преимущества и недостатки приливных электростанций.

2. Ознакомиться с принципами работы приливных электростанций.

4.2. Содержание практического занятия

Использование энергии небольших водотоков с помощью малых гидроэлектростанций (мини-ГЭС) – одно из наиболее эффективных направлений развития альтернативной энергетики.

Малая гидроэнергетика является прекрасной альтернативой централизованному энергоснабжению для удаленных и труднодоступных районов и районов с ограниченной передаточной мощностью ЛЭП.

Использование мини-ГЭС позволяет зафиксировать стоимость энергоресурсов на приемлемом для потребителя уровне, решает проблему перебоев электроэнергии.

Преимущества малой гидроэнергетики:

• отсутствует нарушение природного ландшафта и окружающей среды в процессе строительства и на этапе эксплуатации;

• отсутствует отрицательное влияние на качество воды: она не теряет первоначальных природных свойств и может использоваться для водоснабжения населения;

• практически отсутствует зависимость от погодных условий;

• обеспечивается подача потребителю дешевой электроэнергии в любое время года;

• отсутствуют проблемы, характерные крупной гидроэнергетике (строительство сложных и дорогостоящих гидросооружений, затопление местности и т. п.).

Силой, осуществляющей работу водяного потока, является вес воды. Работа потока определяется напором (Н) водотока, т.е. разностью уровней воды в начале и конце рассматриваемого участка, и величиной расхода (Q) протекающей воды.

Если падение участка реки длиной L метров составляет Н метров, то при расходе воды Q, м3/с, равном его среднему значению в начале и конце участка, работа текущей воды в 1 секунду, т.е. мощность водотока N (Вт), на рассматриваемом участке составит:

где ρ – плотность воды, кг/ м3; g – ускорение свободного падения, м/с².

Так как вся кинетическая энергия водного потока не может быть преобразована в электрическую энергию, то необходимо дополнить вышеописанную формулу механическим к.п.д. гидроагрегата η (находится в диапазоне от 0,6 до 0,95 в зависимости от типа гидроагрегата).

Таким образом, ориентировочная мощность, выдаваемая микро- или мини-ГЭС в Ваттах, составляет:

Источники энергии для малой гидроэнергетики:

• небольшие реки, ручьи,

• естественные перепады высот на озерных водосбросах и на оросительных каналах ирригационных систем,

• технологические водотоки (промышленные и канализационные сбросы),

• перепады высот питьевых трубопроводов, систем водоподготовки и других трубопроводов, предназначенных для перекачки различных видов жидких продуктов.

Варианты исполнения объектов малой гидроэнергетики (рис. 7)

1. Установка мини-ГЭС на реках и ручьях (горных) или в специально спроектированных системах отводов. Позволяет задействовать значительные энергоресурсы малой гидроэнергетики.

2. Установка мини-ГЭС в универсальных или ирригационных плотинах. Позволяет использовать водосброс для электрогенерации. В зависимости от напора выходная мощность может составлять от нескольких десятков до нескольких сотен киловатт (в случае крупных плотин – несколько мегаватт).

3. Установка мини- и микро-ГЭС на станциях водоочистки и водоподготовки. Позволяет проводить электрогенерацию на внутренних контурах станций. При этом вода не теряет своих свойств и может использоваться для коммунального водоснабжения.

4. Установка мини-ГЭС на линиях подачи промышленной воды. Позволяет получать электроэнергию, работая на трубопроводах подачи/циркуляции технической воды на промышленных предприятиях. Возможна также установка на неводные трубопроводы с неагрессивными жидкими средами.

5. Установка электрогенераторов в системах отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.

Устанавливаемые мини-ГЭС могут работать как параллельно с сетью, так автономно, т.е. непосредственно питая потребителя. В первом случае используется асинхронный генератор, во втором – синхронный.

Рис. 7. Виды турбин для малых ГЭС: а – пропеллерная; б – поворотно-лопастная; в – радиально-осевая; г – ковшовая

Для автономного использования в комплект оборудования обязательно входит блок балластной нагрузки, позволяющий рассеивать неиспользуемую потребителем на данный момент мощность, во избежание выхода из строя электрогенератора и систем контроля и управления.