Энергетические ресурсы. Курсовая работа (т). Физика. 2015-12-25

Энергетическое
обследование второго уровня (углублённое энергетическое обследование). целю
данного этапа, является: анализ распределение потребления каждого энергоресурса
по основным потребителям (разработка энергетических балансов) и разработка
мероприятий по снижению потребления энергоресурсов [9].

На основании анализа баланса потребления энергии производится оценка
фактического состояния энергоиспользования, выявляются причины и объёмы потерь
энергоресурсов; определяются рациональные размеры потребления энергоресурсов в
производственных процессах и установках; формулируются требования к
совершенствованию системы учета и контроля за потреблением различных видов
энергоресурсов.

Для достижения поставленных целей необходимо решить следующие задачи:

составить схемы потребления энергетических ресурсов и технологических
процессов;

составить список основных потребителей энергии;

провести измерения и расчеты потребления энергии каждого основных
потребителей энергии;

провести анализ работы основных потребителей [10].

Решение этих задач требует изучения и анализа входных и выходных
энергетических потоков технологических процессов предприятия; потоков сырья,
полуфабрикатов и готовой продукции; потоков потерь и отходов. Для этого
необходимы следующие данные:

о годовом и помесячном выпуске основной и дополнительной продукции и
услуг за предыдущий и текущий год;

о годовом и помесячное потребление и расход энергоресурсов;

удельные нормы на выпуск единицы продукции и слуг;

фонд рабочего времени, сменность;

параметры источников теплоснабжения, электроснабжения, водоснабжения,
газоснабжения, сжатого воздуха;

схемы систем тепло-, водо-, газо-, электро- и воздухоснабжения
предприятия и отдельных подразделений;

показатели энергопотребления в существующих формах статистической и
внутризаводской отчетности;

данные о мероприятиях по повышению эффективности энергоиспользования и
об их выполнении за последние 1-2 года;

данные о состоянии учета и нормирования расхода тепловой и электрической
энергии;

паспортные данные на энергоёмкое оборудование и вентиляционные системы;

данные о выходе вторичных энергоресурсов и об их использовании, в том
числе низкопотенциальных [10].

Схему технологического процесса рекомендуется представить диаграммой,
показывающей основные этапы, через которые последовательно проходят материалы
от первоначального состояния до готовой продукции. На схеме должны быть
показаны места подачи и использования энергоресурсов, отмечены переработка
материалов, утилизация отходов в технологическом процессе.

Неотъемлемой частью энергетического обследования второго уровня является
инструментальное энергетическое обследование, восполняющее данные, которые или
не могут быть получены при документальном обследовании, или вызывают сомнения в
их достоверности.

Энергосберегающие рекомендации (мероприятия) разрабатываются путем
применения типовых методов энергосбережения к выявленным на этапе анализа
объектам с наиболее расточительным или неэффективным использованием
энергоресурсов. При разработке рекомендаций необходимо:

определить техническую суть предлагаемого усовершенствования и принцип
получения экономии;

рассчитать потенциальную годовую экономию в физическом и денежном
выражении [10];

определить состав оборудования, необходимого для реализации
рекомендации, его стоимость, основываясь на мировой цене аналогов, стоимость
доставки, установки и ввода в эксплуатацию;

рассмотреть все возможности снижения затрат, например изготовление или
монтаж оборудования силами самого предприятия;

выявить возможные побочные эффекты от внедрения рекомендаций, влияющие
на реальную экономическую эффективность;

оценить общий экономический эффект предлагаемых рекомендаций [10].

При наличии взаимозависимых рекомендаций рассчитывается, как минимум, два
показателя экономической эффективности: эффект при выполнении только данной
рекомендации; эффект при условии выполнения вех предлагаемых рекомендаций. Для
оценки экономического эффекта достаточно использовать простой срок окупаемости.

После оценки экономической эффективности все рекомендации
классифицируются по трем категориям:

беззатратные и низкозатратные – осуществляемые в порядке текущей
деятельности предприятия;

среднезатратные – осуществляемые, как правило, за счет собственных
средств предприятия;

высокозатратные – требующие дополнительных инвестиций, осуществляемые,
как правило, с привлечением заемных средств.

В заключении все энергосберегающие рекомендации сводятся в одну таблицу,
в которой они располагаются по трем категориям, перечисленным выше. В каждой из
категорий рекомендации располагаются в порядке понижения их экономической
эффективности. Такой порядок рекомендаций соответствует наиболее оптимальной
очередности их выполнения. Рекомендуемая продолжительность третьего этапа
энергоаудита 2-4 месяца.

Этап оформления и согласования результатов энергетического обследования.
По результатам обязательного обследования или добровольного энергетического
обследования составляется энергетический паспорт, который в соответствии со ст.
15 Федерального закона № 261 энергетический паспорт, должен содержать
информацию:

об оснащенности приборами учета используемых энергетических ресурсов;

об объеме используемых энергетических ресурсов и о его изменении;

о показателях энергетической эффективности;

о величине потерь переданных энергетических ресурсов (для организаций,
осуществляющих передачу энергетических ресурсов);

о потенциале энергосбережения, в том числе об оценке возможной экономии
энергетических ресурсов в натуральном выражении;

о перечне типовых мероприятий по энергосбережению и повышению
энергетической эффективности [10].

Правила по оформлению энергетического паспорта разрабатываются
саморегулируемыми организациями в сфере энергоаудита на основе требований,
установленных Приказом Минэнерго России от 19.04.2021 г. № 182. Согласованный с
заказчиком энергетический паспорт направляется в СРО, членом которой является
энергоаудитор, на экспертизу.

Далее экспертная организация предоставляет СРО
«Заключение о качестве оказанных услуг и документов по итогам проведенного
энергетического обследования, направляемых Заказчику». На основании
положительного экспертного заключения СРО вносит номер энергопаспорта объекта
(предприятия) в реестр энергетических паспортов. Энергоаудитор передает
Заказчику документацию по итогам проведенного энергетического обследования.

Проведение повторного энергоаудита целесообразно для мониторинга
внедрения энергосберегающих мероприятий предусмотренных программой в области
энергосбережения и повышения энергетической эффективности [5].

2   Потребление энергетических ресурсов

.2.1  Потребление тепловой энергии

Фактическое потребление тепловой энергии определяется за отопительный
период или за период наличия данных с теплосчетчика. При отсутствии
теплосчетчика или данных измерений, фактическое теплопотребление не
определяется. В этом случае для оценки теплопотребления системы отопления и
вентиляции здания используется величина расчетного расхода тепловой энергии.

При наличии данных только о суммарном теплопотреблении, расход тепловой
энергии в системе отопления вычисляется как разность между суммарным расходом
тепловой энергии и расходом тепловой энергии в системе ГВС [13].

Расчетное теплопотребление, в системе отопления, представляет собой
расход тепловой энергии, требуемый для отопления и вентиляции жилого здания за
отопительный период.

Расчет проводится по укрупненным показателям в соответствии с методикой,
приведенной в документе МДС 41-4.2000 «Методика определения количеств тепловой
энергии и теплоносителя в водяных системах коммунального теплоснабжения». По
согласованию с заказчиком пересчет фактического теплопотребления на нормативные
условия может проводиться по методике АВОК-8-2007.

Для сравнения фактического теплопотребления с расчетным и нормативным
значениями, фактический расход тепловой энергии пересчитывается на нормативные
условия отопительного периода [14].

Пересчет фактического теплопотребления на нормативные условия
производится с использованием следующей формулы

где

где

На основании собранных данных заполняются таблицы потребления тепловой энергии
и потенциал энергосбережения.

3.2.2   Потребление энергии в системе горячего
водоснабжения

Фактическое теплопотребление в системе горячего водоснабжения (ГВС)
определяется за год на основании данных теплосчетчика, при наличии измерений
теплопотребления отдельно в системе ГВС.

Если данные с теплосчетчика имеются только за часть отопительного
периода, то производится их пересчет на весь год. Для этого определяется
суммарный расход тепловой энергии на ГВС за период наличия данных

Среднечасовой расход тепловой энергии за отопительный период определяется
по формуле

где

Расход тепловой энергии на ГВС за год определяется по формуле

где

На основании собранных данных заполняются таблицы потребления горячего
водоснабжения и потенциал энергосбережения.

3.2.3   Фактическое и нормативное потребление
электрической энергии

Оценка фактического потребления по видам электропотребляющего
оборудования может быть проведена двумя различными методами:

. В случае если в обследуемом жилом доме установлены счетчики
коммерческого учета отдельно на силовое оборудование и освещение мест общего
пользования и наружное освещение, то задача составления баланса электроэнергии
по направлениям использования существенно облегчается.

Потребление на освещение мест общего пользования и наружное освещение
принимается по показаниям счетчика коммерческого учета [14].

В случае если счетчик коммерческого учета на силовое оборудование
измеряет потребление электрической энергии различными силовыми установками
(лифты, насосы и т.д.) оценку фактического потребления электроэнергии по
направлениям использования

где

Данная формула не применима для оценки фактического электропотребления
лифтовым хозяйством, так как для лифтов нет данных по времени работы в течение
года [14].

Оценка фактического электропотребления по лифтовому хозяйству
производится вычитанием из суммарного электропотребления, фактического
потребления всего силового оборудования, кроме лифтового.

. При наличии общего счетчика коммерческого учета на силовое
оборудование, освещение мест общего пользования и наружное освещение оценка
фактического потребления электроэнергии по направлениям использования может
определяться по формуле (5).

Оценка фактического электропотребления по лифтовому хозяйству в этом
случае производится вычитанием из суммарного электропотребления фактического
потребления всего силового оборудования (кроме лифтового) и электропотребления
на освещение мест общего пользования и наружного освещения [14].

Нормативный расход электроэнергии определяется по результатам
обследования систем освещения, лифтового хозяйства, насосов и другого
электропотребляющего оборудования.

Нормативное электропотребления на освещение мест общего пользования
²;

3.2.4   Потребление холодной воды

Для этого определяется суммарный расход холодной воды за период наличия
данных, ³ , суммированием данных
по месяцам.

Среднесуточный расход холодной воды за отопительный период определяется
по формуле

где ³/сут;

³, определяется по
формуле

где

α – коэффициент, учитывающий снижение
уровня водозабора в жилых зданиях в летний период. Для жилых зданий α
= 0,8.

На основании собранных данных заполняются таблицы потребление холодной
воды и потенциал энергосбережения [14].

3.2.5   Потенциал энергосбережения

Потенциал энергосбережения в системах отопления, вентиляции, ГВС и
электроснабжения определяется как разность между фактическим и нормативным
потреблением.

Нормативное потребление определяется на основе базового уровня требований
энергетической эффективности зданий, строений, сооружений с учетом уменьшения
показателей в соответствии с Правилами установления требований энергетической
эффективности для зданий, строений, сооружений, утвержденными постановлением
Правительства Российской Федерации от 25 января 2021 года № 18.

Нормативное потребление в соответствии с указанным документом должно
поэтапно снижаться по отношению к базовому уровню: не реже 1 раза в 5 лет [7].

Геотермальная энергия

Проще говоря, геотермальная энергия – это энергия недр Земли. Вулканические извержения – доказательство огромной жары внутри планеты. По оценкам ученых, температура ядра Земли находится в диапазоне нескольких тысяч градусов Цельсия. Эта температура постепенно падает от горячего внутреннего ядра, где считается, что металлы и породы могут существовать только в расплавленном состоянии, до поверхности Земли.

Геотермальные ресурсы огромны. Их можно проследить с древних времен. Геотермальная энергия уже вносит свой вклад в современную энергетическую экономику, но она не является ни экономически, ни экологически эффективной, и не является ресурсом, который можно эксплуатировать существующими техническими средствами.

Геотермальную энергию можно использовать двумя способами: для производства электричества и отопления домов, учреждений и промышленных предприятий. Какое из этих способов его использования зависит от того, в какой форме он попадет в наше распоряжение.

Иногда вода выходит из земли в виде чистого “сухого пара”, то есть как пар без капель воды. Этот сухой пар можно использовать непосредственно для вращения турбины и выработки электроэнергии. Конденсатная вода может быть возвращена в землю и, при достаточном качестве, сброшена в близлежащий водоем.

В другом месте, где есть смесь воды и пара (влажный пар), этот пар отделяется и затем используется для поворота турбин; капли воды могут повредить турбину. Наконец, в большинстве областей есть только горячая вода, и здесь электричество может быть выработано с помощью этой воды для преобразования изобутана в паровое состояние, так что этот изобутановый “пар” приводит в движение турбины.

В областях, характеризующихся газотермической активностью, для отопления используются паротермальные источники. Это применение отопления ограничено наличием подходящей земли в мире. Тем не менее, существует возможность его расширения путем закачки геотермальной воды через горячие подземные породы, где она находится на умеренной глубине.

Применение геотермальных вод не может считаться экологически безопасным, так как пар часто сопровождается газообразными выбросами, в том числе сероводорода и радона, которые считаются опасными. В геотермальных установках пар, приводящий в движение турбину, должен конденсироваться, что требует наличия источника охлаждающей воды, как на угольных или атомных электростанциях.

Сброс как охлаждающей, так и конденсированной воды может привести к тепловому загрязнению окружающей среды. Кроме того, если смесь воды и пара извлекается из земли на электростанциях с влажным паром, а горячая вода извлекается на электростанциях с бинарным циклом, то вода должна быть удалена.

Эта вода может быть необычно соленой (до 20% соли). В этом случае его нужно будет закачать в море или впрыснуть в землю. Сброс такой воды в реки или озера может уничтожить пресноводные формы жизни в них. Геотермальные воды также часто содержат значительное количество сероводорода, который является опасным в высоких концентрациях.

Обоснование и строительство первой в нашей стране пилотной ГЭС с гидроразрывом пласта с горячими породами также базируется на результатах зарубежных исследований. В то же время в нашей стране разрабатываются оригинальные технологические системы. Ископаемые виды топлива исчерпаны, поэтому мы должны не только думать о поиске альтернативных источников энергии, но и проводить смелые технологические эксперименты по внедрению новых нетрадиционных источников, что может открыть серьезные перспективы для энергетической отрасли будущего.

И среди многих других идей нет отрицания использования геотермальной энергии, энергии нашей родной Земли. Геотермальные тепловые электростанции (ГеоТЭС) используют в качестве источника энергии природные паровые гидротермы, расположенные на глубинах до 5 км.

Геотермальная энергетика достаточно интенсивно развивается в США, на Филиппинах, в Мексике, Италии, Японии и России. В США построена самая мощная геотермальная электростанция (50 МВт) – Геотермальная электростанция Гебера. Запасы геотермальной энергии составляют 200 ГВт. Геотермальные ресурсы распределены неравномерно, и большая их часть сосредоточена в Тихом океане.

В России геотермальные источники экономически нежизнеспособны. Камчатка, Сахалин и Курильские острова имеют слабую инфраструктуру, высокую сейсмичность, низкую плотность населения и сложный рельеф местности. Общие российские запасы этого вида энергии оцениваются в 2 000 МВт. В России на Камчатке действует Паужетская геотермальная электростанция мощностью 11 МВт.

Вода и пар отделяются в циклонах. Вода под высоким давлением преобразуется в пар, а также используется для выработки электроэнергии. Давление пара значительно ниже, чем в современных тепловых электростанциях, что заставляет использовать большие турбины с ограниченной мощностью.

Следует отметить, однако, что топливо в данном случае является бесплатным, и, следовательно, связанные с этим затраты на энергию являются низкими. О сроке службы геотермальных источников информации мало, поэтому, несмотря на то, что геотермальная энергия вырабатывается по низкой цене, не существует известных долгосрочных проектов.

Даже в странах, где имеется геотермальная вода, этот метод может обеспечить лишь небольшую часть необходимой энергии и не свободен от проблемы загрязнения воздуха. Основным направлением развития геотермальной энергетики является добыча тепла не только из термальной воды, но и из водоносных пород путем закачки сточных вод в пласты, преобразуя глубокое тепло в электрическую энергию. Такое использование глубокого тепла обеспечивает экологическую безопасность технологии его использования.

Приливная энергия

В отличие от рассмотренных выше источников энергии, приливы и отливы обусловлены гравитационным взаимодействием Луны, Земли и Солнца, причем наиболее важным является взаимодействие Луны и Земли. Гравитационное притяжение проявляется в поднятии земной поверхности вдоль прямой линии, соединяющей эти два небесных тела.

На суше этот подъем едва заметен, а в море он может достигать нескольких метров в высоту. Гравитационное притяжение накладывается на центробежную силу, создаваемую вращением системы Земля-Луна вокруг общей точки притяжения. Он расположен в пределах земной сферы на расстоянии 4670 км от центра планеты.

Солнце вызывает те же приливы, но поскольку расстояние между Землей и Солнцем огромно, приливы, таким образом, слабее.

Согласно документам, люди начали использовать энергию прилива уже в XI веке. Для получения энергии из моря были отделены небольшие бухты с плотинами, в которых были сделаны шлюзные ворота. Затворы были открыты приливным течением, когда поступающая вода заполняла бассейн, и закрывались при отливе.

Вода, оставшаяся в бассейне, использовалась для привода различных механизмов при отливе. В восемнадцатом веке подобные устройства использовались в Гамбурге для перекачки сточных вод, а в 1824 году Лондонский Сити был снабжен питьевой водой с помощью огромных водяных колес, установленных еще в 1580 году.

ХХ век был отмечен множеством предложенных проектов и предложений по приливной энергии. С развитием электроэнергетики приливная энергия стала рассматриваться как ресурс для производства электроэнергии. Основные принципы приливной энергетики остались прежними, но масштабы установок росли, оборудование значительно совершенствовалось, разрабатывались новые идеи, приливные электростанции интегрировались в единую энергосистему.

Деньги были выделены на строительство различных типов приливных электростанций на больших заливах или устьях рек с высокими приливами и отливами. За этим следует строительство дамбы у входа в залив, чтобы отделить бассейн от моря. В дамбах, длина которых в некоторых проектах составляет несколько километров, установлены многочисленные турбины, так что общая мощность приливной электростанции может достигать сотен и даже тысяч мегаватт.

Современные приливные электростанции с точки зрения производства энергии схожи с гидроэлектростанциями. В некоторых случаях, в отличие от гидроэлектростанции, турбины приливной электростанции работают в двунаправленном режиме: вода течет в одном направлении, когда прилив заполняет бассейн, и вода движется в другом направлении, когда бассейн пуст. Этот режим работы называется двойным действием.

Приливные электростанции имеют один основной недостаток по сравнению с гидроэлектростанциями, а именно пульсирующую природу приливов, известную как изменчивость приливов. Энергетический потенциал приливов изменяется не только при ежедневном изменении приливов, но и при изменении высоты над уровнем моря в течение лунного месяца, когда луна переходит из сизигий в квадратуры.

Например, согласно проектным расчетам, производственная мощность приливной электростанции в г. Кводди, США, увеличится с 30 МВт до 70 МВт, а затем снова снизится до 30 МВт. Еще большие изменения в емкости происходят во время приливов и отливов. Совершенно очевидно, что такое положение дел не устраивает потребителей электроэнергии, нуждающихся в постоянном и бесперебойном снабжении электроэнергией.

Есть много предложений, как решить эту проблему. Самый простой способ уравновесить количество выработанной электроэнергии станции с потреблением – разделить бассейн на две или более секции (многосекционная схема бассейна), накопить определенное количество воды и затем использовать его по мере необходимости, таким образом уравновешивая колебания приливов и отливов.

Существует еще одна возможность рационального использования приливной электростанции, когда она является частью крупной энергосистемы, объединяющей электростанции разных типов: тепловые, гидроэлектростанции, атомные. В этом случае используется один бассейн, а приливная электростанция производит максимальное количество энергии в соответствии с циклом прилива и отлива.

В этом случае, при наличии избыточной мощности в системе, тепловая электростанция может сократить производство электроэнергии, экономя запасы ископаемого топлива; в случае аналогичного сокращения производства электроэнергии гидроэлектростанцией, для хранения воды используется специальный верхний резервуар.

Дальнейшее совершенствование этой системы может быть достигнуто за счет использования приливной электростанции для накопления воды в приливной период. В такой системе избыточная энергия используется для закачки воды из моря в бассейн станции. В этот период генераторы электростанции используются в качестве электродвигателей, а турбины – в качестве насосов.

Когда системе требуется пиковая мощность, накопленная вода высвобождается через турбины электростанции для выработки необходимой дополнительной энергии. Достижение оптимального контроля за работой такой системы – достаточно сложная задача, требующая учета фактических характеристик системы и характеристик приливной электростанции.

Сегодня в мире уже работают несколько приливных электростанций. Первая коммерческая приливная электростанция – это электростанция мощностью 240 МВт в г. Ранс (Франция), которая была введена в эксплуатацию в 1967 г. и работает до сих пор. За этим последовала экспериментальная электростанция “Кислая Губа” в России – приливная электростанция мощностью 20 МВт в Анаполисе (Канада), построенная в 1965-1968 гг. в качестве экспериментального проекта для будущей крупной электростанции.

В 1960-х годах в Китае был установлен ряд более мощных заводов. В настоящее время имеется 7 приливных электростанций общей мощностью 10 МВт. Цзянсийская электростанция мощностью 3,2 МВт была построена в Китае в 1986 году. В дополнение к этим существующим электростанциям существует ряд проектов, для которых изыскиваются места для установки с подходящими условиями.

Однако их строительство, как правило, задерживается в основном из-за высокой капитальной стоимости, что делает цену на электроэнергию, вырабатываемую приливными электростанциями, неконкурентоспособной по сравнению с ценами на другие типы станций, особенно учитывая недавние низкие цены на нефть.

Тем не менее, проектные работы в этом направлении продолжаются, появляются новые проекты, которые предлагают новые, более дешевые способы строительства приливных электростанций, а с развитием оборудования наблюдается тенденция к снижению стоимости их строительства и эксплуатации.

Они еще более привлекательны с учетом того, что являются экологически чистыми источниками энергии. Многие исследования также подтверждают, что строительство приливных электростанций может быть полезным с социальной точки зрения. Это говорит о том, что в ближайшем будущем во многих странах мира будут строиться новые массивные приливные электростанции.

Таблица 5 –
энергетические нагрузки здания

3.3.5   Потенциал сбережения тепловой энергии
здания

Расчет потенциала сбережения тепловой энергии здания проводиться согласно
методике МДС 41-4.2000 «Методика определения количества тепловой энергии и
теплоносителя в водяных сетях коммунального теплоснабжения» [14].

Таблица 6 – Объем потребления энергоресурса Гкал/год

* Фактическое теплопотребление приведено к нормативным условиям

Таблица 7 – Расчетный потенциал экономии и энергосбережения

Таблица 8 – Потенциал экономии и энергосбережения и мероприятия для его
реализации

3.3.6   Потенциал сбережения энергии горячего
водоснабжения

Расчет потенциала сбережения горячего водоснабжения здания проводиться
согласно методическим рекомендациям.

Таблица 9 – Объем потребления энергоресурса Гкал/год и тариф руб./Гкал в
базовом году

* Фактическое водопотребление приведено к нормативным условиям

Таблица 10 – Расчетный потенциал экономии и энергосбережения

Таблица 11 – Потенциал экономии и энергосбережения и мероприятия для его
реализации

Энергия ветра

Поскольку ветер – это воздушный поток, который движется с определенной скоростью, его кинетическую энергию можно рассматривать как источник энергии. Кинетическая энергия единицы воздушной массы пропорциональна квадрату скорости ветра, а удельная мощность, передаваемая ветром через единицу площади, пропорциональна кубическому объему скорости ветра. Поэтому основным свойством ветра как источника энергии является его скорость.

Неравномерное распределение солнечной радиации по всему земному шару, разница между днем и ночью, а также различные физические свойства морской воды и суши приводят к неоднородности атмосферной температуры и давления, что, в свою очередь, приводит к возникновению ветра.

Между экваториальными областями и высшими широтами существует более или менее обширная и постоянная циркуляция воздуха, вызванная разницей температур. Эта разница вызывает движение воздуха на север и юг от экватора в верхних слоях атмосферы и в противоположном направлении в нижних слоях атмосферы.

Сила Кориолиса, действующая на эти потоки, отклоняет верхний поток на восток, а нижний – на запад, создавая пассаты. Северо-восточный и юго-восточный пассаты – одни из самых постоянных ветров на Земле, со средней скоростью 8-14 м/с. Скорость ветра имеет тенденцию увеличиваться по мере приближения к южным широтам до 60-ой параллели.

Существуют также более или менее постоянные локальные ветры. Недалеко от моря или океанского побережья днем можно наблюдать бризы, дующие с моря на сушу, а ночью – наоборот. Муссоны также являются постоянными ветрами, которые меняют направление дважды в год.

Они вызваны сезонной разницей температур на суше и на море. Более или менее постоянные ветры с довольно высокими скоростями существуют в горных районах на хребтах, в каньонах и оврагах. В целом, однако, ветер имеет переменчивый характер, что следует учитывать при разработке планов по использованию ветра в качестве источника энергии.

Существует два типа механизмов – подъемные и тяговые, которые способны преобразовывать энергию ветра в роторе в полезную энергию. В механизме первого типа движущей силой является аэродинамическая подъемная сила, возникающая в результате взаимодействия воздушного потока с аэродинамической поверхностью лопасти.

Тот же принцип работает и для крыла самолета. Второй тип использует силу перетаскивания.

В настоящее время крупные ветряные турбины используют высокоскоростные механизмы, которые используют подъемную силу и рассчитаны на сильные ветры.

Упорные механизмы, как правило, меньше с многополюсными роторами и используются при низких скоростях ветра.

Основным компонентом ветряной турбины является ротор. В больших машинах обычно к втулке прикреплены два или три ножа. Остальные узлы ветряных турбин размещены в гондоле, которая находится на высокой башне. Высота башни обычно примерно равна диаметру ротора.

Большие турбины в сотнях киловатт подключены к общей электросети. В местах с благоприятными ветровыми условиями имеет смысл устанавливать несколько ветряных турбин одновременно, чтобы сформировать ветряную электростанцию, тем самым сократив эксплуатационные расходы.

Такие электростанции, как правило, высокоавтоматизированы и работают с небольшим количеством персонала. К ветрогенератору можно подключить два типа генераторов: синхронный и асинхронный. В синхронном генераторе в обмотке ротора генерируется магнитное поле, уникальным образом связанное с вращающимся магнитным полем статора.

Ротор асинхронного генератора не имеет обмотки, он состоит из короткозамкнутой обмотки – медных стержней, расположенных внутри сердечника из листового железа. Магнитное поле в таком роторе индуцируется вращающимся магнитным полем статора. Однако это возможно только в том случае, если существует разница между частотой вращения ротора и частотой вращения магнитного поля статора.

При работе генератора ротор вращается быстрее магнитного поля с проскальзыванием в нормальном режиме порядка 1%. Преимущество асинхронного генератора заключается в том, что он обеспечивает более мягкое соединение между ротором ветряной турбины и генератором.

Небольшие изменения скорости ветра не вызывают механических напряжений в редукторном приводе, так как они могут быть компенсированы небольшими изменениями проскальзывания в синхронном генераторе, ротор ветряной турбины не может изменить свою частоту вращения, а неизбежные порывы ветра вызывают нежелательные механические напряжения во всех частях редуктора.

Как и большинство неисчерпаемых источников энергии, энергия ветра предпочтительнее, чем традиционные электростанции, потому что не сжигается топливо и не происходит выбросов вредных веществ в окружающую среду. Однако есть и другие вопросы, требующие рассмотрения, например, утверждение противников ветроэнергетики о том, что высокие башни отвлекают от ландшафта.

Более серьезной проблемой может быть шум, создаваемый ветряными турбинами. Измерения были проведены для определения расстояния, на котором шум турбины снижается до приемлемого уровня.

Во время работы, в дополнение к слышимым шумам, турбины излучают звуковые волны на частоте ниже порога слышимости. Это так называемое инфразвуковое исследование возникает в результате нарушения потока воздуха при прохождении лопасти вдоль башни. Поскольку частота вращения ротора ветряной турбины обычно составляет 1 Гц, частота вращения трехлопастного ротора составляет примерно 3 Гц.

Существует также опасение, что огромные сооружения с их вращающимися винтами могут помешать вещанию в непосредственной близости от станции.

Заключение

По данным министерства природных ресурсов и экологии РФ в 2021 году,
объем добычи нефтяного сырья возрос до 523,3 млн. т, что является абсолютным
максимумом начиная с 1991 года. В период с 2008 по 2021 гг. темпы роста добычи
ежегодно росли, прирост порядка 34 млн. т.

Такая же тенденция наблюдается в газовом комплексе. По данным на 2021 г.
добыча газа составила 668,2 млрд. м3, что выше уровня 2021 г. на
13,7 млрд. м3.

Противоположная тенденция наметилась в угольной промышлености, которая по
результатам 2021 г. показала снижение темпов добычи. В 2021 году было добыто
352 млн. т угля, что ниже предыдущего года на 2,5 млн. т.

Важной задачей предприятий, где расход топлива, тепловой и электрической
энергии имеет большой вес в совокупных расходах, является выявление возможных
способов использования вторичных ресурсов – энергетических отходов
технологических процессов. Применение вторичных ресурсов имеет не только
экономическую выгоду, но и положительный экологический эффект [10].

Для рационального использования вторичных энергетических ресурсов, на
предприятии должна быть разработана программа энергосбережения и рационального
энергопользования. При этом в рамках разработки программы и стандартизации
предприятия, необходимо проводить энергетическое обследование предприятий, и
зданий находящихся на его территории.

Современная государственная политика в области энергосбережения
основывается на требованиях Федерального закона № 261 «Об энергосбережении и о
повышении энергетической эффективности…» принятого 23 ноября 2009 года [1].

Целью закона является создание правовых, экономических и организационных
основ стимулирования энергосбережения и повышения энергетической эффективности.

В четвертой главе данного закона прописаны основные цели проведения
энергетического аудита, к которым относится: определение показателей
энергетической эффективности; определение потенциала энергосбережения;
получение данных об объемах используемых ресурсов.

В соответствии с ФЗ № 261 различают объекты добровольного и обязательного
энергетического обследования. Обязательный энергоаудит предписывается для всех
муниципальных организаций; организаций осуществляющих производство и (или)
транспортировку энергетических ресурсов; организаций, чьи затраты на
энергоресурсы превышают 10 миллионов рублей за календарный год.

Энергетическое обследование делится на четыре основных этапа:
преддоговорной этап; энергетическое обследование первого уровня; углубленное
энергетическое обследование; этап оформления и согласования результатов. В
соответствии с ФЗ № 261 на данном этапе составляется, и оформляется
энергетический паспорт предприятия [1].

При выполнении выпускной квалификационной работы, совместно с ООО «Взлет
– Кузбасс» проведен энергетический аудит жилого многоквартирного дома,
находящегося по адресу улица Кирова, дом 22.

Энергетический аудит данного жилого дома проводился в связи с тем, что
согласно ФЗ № 185 «О Фонде содействия реформированию жилищно-коммунального
хозяйства» энергетическое обследование многоквартирных домов должно быть в
обязательном порядке проведено после капитального ремонта многоквартирного дома
в соответствии с Методическими рекомендациями. Жилой дом по адресу улица Кирова, 
дом 22, попал под действия данного Федерального закона [4].

В ходе проведения энергетического аудита была собрана информация о
технических характеристиках здания, уровне его теплозащиты, энергетических
нагрузках. Был рассчитан потенциал энергосбережения (отопление, и горячее
водоснабжение).

При расчете потенциала энергосбережения использовалась методика МДС
41-4.2000 «Методика определения количества тепловой энергии и теплоносителя в
водяных сетях коммунального теплоснабжения» [14].

Расчет уровня теплозащиты здания проводился по методике «Теплозащитные
свойства ограждающих конструкций зданий», разработанной на основе требований
Федерального закона «О техническом регулировании». Так же во время проведения
энергетического обследования, проводилось тепловизионное исследование здания,
целью которого было выявление мест утечки энергии и тепла в здании.

Результатом проведения работы стал энергетический паспорт жилого
многоквартирного дома, в котором представлены данные о технических
характеристиках здания, климатических параметрах отопительного периода, уровне
теплозащиты и энергетических нагрузках.

Рассчитаны нормативные и расчетные показатели потребления тепловой
энергии, потребления энергии в системе ГВС.

Используя методику МДС 41-4.2000, были получены результаты расчетного
(503,56 Гкал/год) и нормативного (525,463 Гкал/год) объема потребления тепловой
энергии жилым домом. Расчетный (245,72 Гкал/год) и нормативный (269,77
Гкал/год) показатели объема потребления энергии в системе ГВС, также были
рассчитаны по данной методике.

Потенциал экономии и сбережения тепловой энергии показал возможность
ежегодного сохранения порядка 110,0 Гкал, что в денежном отношении составляет
81 368,65 рублей. Расчет потенциала экономии и сбережения энергии в системе ГВС
показал возможность ежегодного сохранения 17,5 Гкал, что в денежном отношении
составляет 18 492,75 руб.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАНЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Федеральный
закон «Об энергосбережении и о повышении энергетической эффективности и о
внесении изменений в отдельные законодательные акты Российской Федерации»
[Электронный ресурс]: [ФЗ Российской Федерации от 23 ноября 2009 г. № 261]//
Консультант Плюс: справ. Правовая система.- Законодательство.

.  Федеральный
закон «О саморегулируемых организациях» [Электронный ресурс]: [ФЗ Российской
Федерации от 7 декабря 2007 г. № 315]// Консультант Плюс: справ. Правовая
система.- Законодательство.