WWW.DISS.SELUK.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА
(Авторефераты, диссертации, методички, учебные программы, монографии)

 

Pages:     | 1 | 2 || 4 |

«ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ Под общей редакцией профессора С. П. Кундаса Учебно-методическое пособие Минск 2011 1 УДК 620.91:621.311.2:620.97 ББК 31.15 Э65 ...»

-- [ Страница 3 ] --

Для промежуточного хранения биогаза на ферментере и дображивателе сооружается по газохранилищу, каждое из которых изготовлено из пленки ПВХ, которая крепится по всему периметру резервуара. Внутри пленочной крыши создается избыточное давление (3 мбар.), так что получается ветро- и снегоустойчивая воздухоопорная крыша. Газохранилища двух метантенков соединены между собой и биогаз может равномерно распределяться. Из каждого газохранилища предусмотрен газопровод к контейнеру энергоблока.

Сброженный субстрат поступает в специально оборудованный резервуар объемом 4000 м3. Здесь осуществляется промежуточное хранение остатков до земледельческого использования на сельскохозяйственных угодьях.

Биогазовая установка работает по принципу «накопление–расход».

Этот метод характеризуется тем, что метантенк всегда наполнен. Субстрат подается ежедневно в размере 70 т равными порциями через каждый час. Одновременно с этим на переливе резервуара выступает соответствующее количество сбродившего субстрата. Процесс ферментации основан на совместной анаэробной обработке (сбраживании) органических отходов (жидкий навоз, твердый навоз, навозная жижа) кислотообразующими и метановыми бактериями. Сбраживание осуществляется при температуре 38–42 °С (мезофильный режим). Продуктом разложения органических отходов является биогаз и биоудобрения.

Перед энергетическим использованием из неочищенного газа удаляется влага и сера. Удаление влаги происходит за счет конденсации воды на газовом участке за счет охлаждения. Десульфарация осуществляется за счет притока кислорода в газовое пространство. Образующиеся в атмосфере смешанные культуры бактерий осаживают элементарную серу и сульфат путем оксидации сероводорода. Затем очищенный биогаз направляется в двигатель внутреннего сгорания. Биогаз за счет объединения выработки тепловой и электрической энергий в блочной ТЭЦ преобразуется в электрическую и тепловую энергию. Сооружаются и эксплуатируются два агрегата блочной ТЭЦ в виде газового двигателя внутреннего сгорания с электрической мощностью генераторов 340 кВт.

Произведенная электроэнергия отводится в сеть энергоснабжения. Горячая вода с температурой 65 °С, образующаяся в результате охлаждения оборудования, используется на обогрев метантенков. Излишки используются на нужды хозяйства: на собственное потребление электроэнергии (6 %) и технологическое тепло (обогрев биогазовой установки, 30 %).

В случае технической неисправности установки использования газа предусмотрено использование мобильной биогазовой факельной установки для сжигания биогаза.

По состоянию на 2010 г., согласно Стратегии развития энергетического потенциала в Беларуси действовали: 51 ферма крупного рогатого скота (200 тыс. голов), 69 свинокомплексов (1,2 млн голов), 17 птицефабрик и 48 птицеводческих комплексов (21 млн голов) [2].

В настоящее время функционирует 4 биогазовых комплекса (в том числе – РУСН СГЦ «Западный» (электрическая мощность – 0,5 МВт);

ОАО «Гомельская птицефабрика» (электрическая мощность – 0,33 МВт);

«Племптицезавод «Белорусский» (электрическая мощность – 0,33 МВт) и 1 электростанция на свалочном газе (полигон утилизации ТБО «Тростенецкий»).

Постановлением Совета Министров Республики Беларусь № 885 от 9 июня 2010 г. была утверждена Программа строительства энергоисточников, работающих на биогазе, на 2010–2012 гг.

Программа предусматривает введение в эксплуатацию 39 биогазовых установок суммарной электрической мощностью 40,4 МВт, электрическая мощность отдельной установки – от 0,15 до 5 МВт, что позволит ежегодно вырабатывать около 340 млн кВт·ч электрической энергии и замещать импортируемый природный газ в объеме более 145 тыс. т у. т. Оценочный объем производства биогаза может составить 503,7 млн м3 в год, что эквивалентно 433,2 тыс. т у. т. К числу объектов, предусматриваемых Программой, относятся биогазовые комплексы в СПК «Рассвет» им. К. П. Орловского, Кировский район (электрическая мощность – 5,0 МВт), ОАО «Гастелловское», Минский район (электрическая мощность – 3,0 МВт), СПК «Агрокомбинат «Снов», Несвижский район (электрическая мощность 2,0 МВт) и др., а также ряд проектов по строительству биогазовых комплексов на очистных сооружениях, в том числе КУП «Минскводоканал», г. Минск (электрическая мощность – 2,8 МВт) [22].

Древесная биомасса Общие сведения Древесина является одним из древнейших источников энергии для человека, но в странах ЕС ее использование переводится на новый технологический уровень. В 2009 г. в Евросоюзе величина первичной энергии, полученной при сжигании твердой биомассы, составила 72,5 млн т н. э., что на 3,2 % превышает показатель 2008 г.

В период с 2001 по 2009 гг. в Европейском союзе наблюдался устойчивый рост (в среднем около 14,7 % в год) производства электроэнергии из биомассы, с 20,8 в 2001 до 62,2 ТВтч в 2009 г. (на 7,4 % выше уровня 2008 г.). За последние пять лет количество установок для сжигания твердой биомассы практически удвоилось. В Европе эксплуатируется около 800 крупных установок по сжиганию биомассы общей мощностью 7,1 ГВт.

Лидерами этого направления являются Германия (11,217 млн т н. э.), Франция (9,795) и скандинавские страны – Швеция (8,608) и Финляндия (6,473 млн т н. э.).

Потенциал развития биоэнергетики в Республике Беларусь Биомасса сопутствующей лесной продукции. Леса являются основным источником производства биомассы. Леса покрывают 37,0 млн км2 площади земного шара. В Республике Беларусь площадь лесных земель составляет 9 248 тыс. га (38 % территории). Общий запас древесины на корню оценивается в 1,56 млрд м3, в т. ч. спелой и перестойной – 196,7 млн м3, а ежегодный средний прирост – 25 млн м3.

Потери древесины происходят при сплошных рубках, повале леса, его трелевке и погрузке (рис. 3.50). Как правило, не используются пни и ветки. При обработке и распилке древесины образуются щепки, опилки, стружки и другие источники биомассы.

Энергетическая ценность 1 тонны условного топлива (т у. т.) эквивалентна приблизительно 2,33 т древесины при влажности 10 %. Таким образом, суммарный годовой энергетический потенциал лесных остатков в Беларуси, которые можно использовать без ущерба для окружающей среды, составит от 3 до 4 млн т у. т.

Дрова. При проведении плановых рубок с одновременной уборкой естественного отпада в лесах лесного фонда республики ежегодно заготавливается около 6 млн м3 дровяной древесины.

Наращивание объемов заготовки древесного топлива до 3,1 млн т у. т., предусмотренных Концепцией энергетической безопасности Республики Беларусь в 2020 г., возможно и за счет уборки естественного отпада.

Отходы лесозаготовок. Экономически и экологически целесообразный объем использования отходов лесозаготовок в энергетических целях составляет около 0,5 млн м3, т. к. часть лесосечных отходов используется для технологических нужд, а также оставляется в лесу для сохранения и улучшения плодородия почвы и биологического разнообразия согласно требованиям нормативных правовых актов и лесной сертификации [2].

Твердые производственные и бытовые отходы. Одним из источников биомассы являются твердые бытовые отходы. На одного жителя планеты в среднем приходится до 300 кг отходов в год, часть из которых пригодна для получения энергии.

Объемы перерабатываемой древесины на лесопильных и деревообрабатывающих производствах республики позволяют в настоящее время ежегодно получать и использовать в энергетических целях до 1,5 млн м отходов деревообработки, самого дешевого сырья для производства древесной топливной щепы.

Отходы деревообработки являются одновременно сырьем и для производства гранулированного древесного топлива – экспортной продукции, пользующейся повышенным спросом на зарубежном рынке.

Использование древесного топлива. В настоящее время в республике древесное топливо используется на 7 мини-ТЭЦ и в более 3000 котлов.

Государственная программа строительства энергоисточников на местных видах топлива в 2010–2015 гг. (Национальный реестр правовых актов Республики Беларусь, 2010 г., № 183, 5/32215) предусматривает строительство 161 энергоисточника на местных видах топлива суммарной электрической мощностью около 48 МВт и тепловой мощностью до 1026 МВт. Требуемый объем древесного топлива для эксплуатации указанных мощностей составляет 286 тыс. т у. т.

Сельскохозяйственные остатки. С учетом природно-климатических и хозяйственных условий нашей страны наиболее перспективными для биоэнергетики культурами являются кукуруза, рапс, многолетние травы, зерновые и зернобобовые культуры.

В Беларуси площадь пашни, занятая зерновыми культурами, составляет около 2 млн га. С этой площади можно получить приблизительно 2 млн т соломы. Возможность ее применения на энергетические цели ограничивается рядом условий (использование в качестве источника корма и подстилки для с/х животноводства, необходимость восстановления плодородия земель, экономическая эффективность и т. д.).

Общий потенциал отходов растениеводства оценивается до 1,46 млн т у. т. в год. Решение о целесообразных объемах их сжигания для топливных целей следует принимать, сопоставляя конкретные нужды хозяйств в индивидуальном порядке.

В соответствии с балансом использования соломы в сельскохозяйственных организациях Республики Беларусь за 2009 г. из 8 000 тыс. т, полученных из зерновых и зернобобовых культур, свободные ресурсы соломы составили 957,1 тыс. т, что эквивалентно 230 тыс. т у. т.

Оборудование для использования древесной биомассы в энергетических целях Несмотря на то, что прямое сжигание биомассы представляет собой старейшую и наиболее развитую технологию получения энергии из биомассы, до сих пор имеется потенциал для ее дальнейшего развития с точки зрения увеличения КПД и улучшения экологических характеристик.

Основными технологиями сжигания древесной биомассы, использующимися в настоящее время, являются: сжигание в вихревой (циклонной) топке, сжигание распыленного сырья в горелке, сжигание на решетке, сжигание с загрузкой сырья распределительным стокером, сжигание во вращающейся печи, сжигание в кипящем слое, сжигание в циркулирующем кипящем слое [23].

На территории УНК «Волма» МГЭУ им. А. Д. Сахарова имеется котельная, в которой эксплуатируются 2 котла, работающие на древесном биотопливе – котел на древесной щепе «PYROT 300» (номинальная мощность – 250 кВт) и котел на штучной древесине «PYROMAT ECO 151») (номинальная мощность – 150 кВт) производства фирмы КВ, Австрия (рис. 3.51 и 3.52). Котлы подключены к системе отопления и горячего водоснабжения учебно-научного комплекса «Волма».

Реализация данного проекта осуществлялась при поддержке земли Форальберг (Австрия) и Института Отто Хуга (Мюнхен, Германия).

Принцип работы данных котлов и всей системы отопления корпуса заключается в следующем.

Внутри котла и всей системы отопления находится теплоноситель (вода), который служит для нагревания отопительных элементов (батарей отопления), расположенных в помещении котельной и корпуса.

В котле сжигается древесина в виде дров, щепок и отходов пиломатериалов и деревообрабатывающей промышленности в прессованном виде (опилки, стружка, обрезки фанеры, щепа, кора, куски дерева и ветки). При этом вода нагревается до температуры 95 °С.

При сжигании древесины или древесных отходов в котле вода, находящаяся во внутреннем контуре, нагревается до рабочей температуры, после чего переключается клапан подачи горячей воды в бойлерынакопители общей емкостью 5000 л.

Теплоноситель, находящийся в бойлерах-накопителях, при помощи насосов нагнетается в систему отопления котельной и учебногостиничного корпуса и нагревает батареи отопления.

В отличие от котла «PYROMAT ECO 151», работающего на штучной древесине, котел «PYROT 300» имеет систему автоматизированной подачи древесной щепы из бункера. После того, как в камеру сгорания поступит достаточное количество щепы, система подачи автоматически отключается.

Котел «PYROT 300» является примером реализации ротационного способа сжигания биотоплива. В установках этого типа естественный процесс горения происходит при недостатке воздуха, заключается в следующем: вентилятор подает мелко рассеянный вторичный воздух с высоким импульсом вращения в камеру сгорания. Газ, образующийся при горении древесных отходов или другого топлива, не теряется, а примешивается ко вторичному воздуху, поступающему в камеру сгорания. Запатентованный принцип «течения», применяемый в котлах с ротационным типом сжигания, оказывает специфическое динамическое воздействие и предотвращает образование возвратного потока воздуха.

Динамическое воздействие и вращение в камере сгорания позволяют, вопервых, смешивать в оптимальном соотношении образующийся горючий газ и вторичный воздух. С другой стороны, смешанный горючий газ, находящийся по причине его вращения в камере сгорания более продолжительное время, сгорает почти полностью. Таким образом, благодаря более глубокому сжиганию топлива эмиссия CO и NO в атмосферу значительно ниже, чем при сжигании нефти. Кроме этого, древесина, в отличие от нефти и природного газа, CO2-нейтральна и возобновляема.

Применение в конструкции котлов с ротационной печью и очисткой продуктов сгорания новых способов сжигания древесины позволяет увеличить коэффициент полезного действия до 90–92 %.

При эксплуатации котла не образуется пылевидных выбросов, поскольку входящие в состав топлива минеральные вещества окисляются и превращаются в пар. Этому способствует низкое содержание кислорода в камере сгорания, при этом температура горючих газов должна быть выше 780 °С, чтобы органические соединения могли превратиться в горючий газ; с другой стороны, температура в камере сгорания должна быть ниже 1000 °С, чтобы не допустить испарения минеральных веществ.

Рис. 3.51. Устройство котла «PYROMAT ECO 151»: 1 – крышка для загрузки древесины, 2 – коническая топка, 3 – электронный модуль котла, 4 – зона газификации с чугунной решеткой и шамотным покрытием, 5 – туннель из жаропрочного бетона для дожига, 6 – большая емкость для золы, 7 – вертикальный трубчатый теплообменник, 8 – верхняя крышка для чистки, 9 – золонакопитель под теплообменниками, 10 – воздуходувка (компрессор), 11 – крышка люка для технического обслуживания, 12 – предохранитель теплообменника, 13 – лямбда-зонд, 14– люк для удаления золы Рис. 3.52. Устройство котла «PYROT 300»: 1 – загрузочный шнек с заслонкой, 2 – двигатель механической колосниковой решетки, 3 – автоматическое устройство розжига, 4 – регулирующее устройство подачи воздуха для розжига, 5 – механическая колосниковая решетка, 6 – двигатель автоматического золоудаления, 7 – ротационный вентилятор, 8 – ротационная камера сгорания, 9 – теплообменник котла, 10 – дверь камеры сгорания, 11 – теплообменник для срабатывания термической защиты, 12 – регулируемый вентилятор отработанных газов, 13 – труба горючего газа, 14 – автоматическая очистка труб теплообменника В Республике Беларусь твердотопливные котлы выпускают Мозырский завод «Сельмаш», Гомельский завод «Коммунальник», Минский завод отопительного оборудования, Минский завод «Метромаш», Березинская РАПТ и др. Все эти котлы имеют основной недостаток – в них трудно управлять процессом горения твердого топлива, точность поддержания желаемой температуры невысока.

Специальные энергетические культуры. Быстрорастущие древесные насаждения Одним из наиболее перспективных направлений, как с экономической, так и с экологической точек зрения, является сельскохозяйственное лесоводство, которое основано на использовании специальных быстрорастущих древесных насаждений. Изучение энергетических возможностей быстрорастущих ивы, тополя, осины и других растений сегодня активно проводится в ряде зарубежных стран. В этой связи особый интерес для Беларуси вызывает ива (рис. 3.53).

Рис. 3.53. Посадки быстрорастущей ивы в Лидском районе (Беларусь) Среднегодовой урожай при 4-летнем периоде роста ивы может достигать до 10–15 т древесины с 1 га. Однократно заложенная плантация может быть использована для получения 3–4 урожаев ивы. В масштабах страны можно получить около 2–3 млн т сухой древесины, что составляет от 4 до 6 млн т у. т.

Экспериментальные данные, полученные в результате исследований по возделыванию быстрорастущей ивы, которые проводятся с 2005 г. в МГЭУ им. А. Д. Сахарова, полученные на различных типах почв в Могилевской, Минской, Гродненской и Брестской областях, подтверждают возможность получения высоких урожаев древесины ивы с учетом климатических особенностей страны и сложившейся системы сельскохозяйственного производства.

Перспективы развития этого направления в Беларуси не в последнюю очередь обусловлены возможностью использования для плантаций быстрорастущих растений низкопродуктивных и деградированных земель.

В частности, полевые эксперименты были заложены на выработанных и деградированных торфяниках, суглинистых и песчаных почвах, загрязненных радионуклидами, связных супесчаных почвах.

При трехлетнем цикле производства древесины на лучших участках были получены следующие результаты:

1. Выработанные торфяники. В пересчете на 10 %-ную влажность выход древесной биомассы составил 7620 кг сухой древесины с 1 га в среднем за три года.

2. Суглинистые почвы. В пересчете на 3-летний цикл выращивания выход древесной биомассы составил в пересчете на 10 %-ную влажность 9100 кг древесины с 1 га в среднем за три года. При плотности загрязненности участков радиоцезием до 8 Кu/км2 уровень загрязнения древесины не превышал 12 Бк/кг при республиканском допустимом уровне (РДУ 99) не выше 740. По результатам исследований были составлены прогнозные модели загрязнения на срок до 25 лет.

3. Песчаные почвы. На протяжении 2 лет экспериментов не удалось обеспечить хорошую приживаемость и развитие растений. Большой процент выпадений обусловлен аномально высокими температурами и недостатком осадков на протяжении вегетационных периодов 2007– 2008 гг. Таким образом, производство древесины ивы на песчаных почвах является достаточно рискованным направлением.

4. Деградированные торфяники. В пересчете на 3-летний цикл выращивания выход древесной биомассы составил в пересчете на 10 %-ную влажность более 12 000 кг древесины с 1 га в среднем за три года.

5. Связные супесчаные почвы. Экспериментальный участок заложен в 2009 г. в Брестской области, СП «Зеленевичи». Товарный выход древесины будет получен в 2011 г. Результаты роста и развития растений на промежуточном этапе являются удовлетворительными.

Опираясь на полученные экспериментальные данные, можно заключить, что в Республике Беларусь организация плантаций быстрорастущей ивы возможна на следующих площадях.

Выработанные торфяники. В соответствии с данными Национального доклада о состоянии окружающей среды Республики Беларусь площадь таких земель в республике оценивается в 190 тыс. га.

По укрупненным оценкам, основанным на экспериментальных данных, полученных на землях торфопредприятия УП «Лидское», около 20 % таких земель потенциально пригодны для производства древесины быстрорастущей ивы.

Как правило, на выработанных торфяниках и прилегающих территориях произрастает естественная древесная и культурная растительность, которая также может быть использована в качестве возобновляемой биомассы. Это позволит более рационально задействовать уборочную технику.

Деградированные торфяники. Площадь таких земель в Республике Беларусь составляет 209 тыс. га. Это низкопродуктивные земли, выращивание на которых пропашных или ценных зерновых культур не всегда целесообразно. Эксперименты, проведенные на деградированных торфяниках в Кобринском районе, подтверждают высокий потенциал их использования и обеспечение выхода древесины на уровне 10 т сухой массы в расчете на год.

Около 50 тыс. га, деградировавших в супесчаные и песчаные почвы, для плантаций ивы не пригодны. Из оставшейся площади для производства древесины ивы можно использовать не менее 20 %.

Земли, загрязненные радионуклидами и тяжелыми металлами.

Наши эксперименты показывают, что растения ивы не накапливают радионуклиды в количествах, превышающих РДУ для древесины при плотности загрязнения почв радиоцезием до 25 Кu/км2.

Площадь таких земель в Республике Беларусь составляет более 20 тыс. га.

Низкоплодородные земли. Средний балл пахотных земель в Республике Беларусь составляет 31,2. Древесина ивы может быть получена на землях с потенциальным плодородием 25 и ниже баллов. Как правило, такие земли не используются для производства рапса, картофеля, пшеницы и других культур, требовательных к плодородию. В результате только за последние 10 лет из категории пахотных земель было выведено и передано лесному фонду более 200 тыс. га таких площадей.

Наименее плодородные земли расположены на территории Витебской области (Городокский, Шумилинский, Полоцкий районы). К тому же Витебская область характеризуется высокой контурностью полей, достаточным увлажнением и высоким процентом связно-супесчаных и легкосуглинистых почв, наиболее подходящих для возделывания ивы.

Поэтому эта область, а также северная часть Могилевской области (Климовичский, Костюковичский, Краснопольский районы) могут стать опорными территориями для организации энергетических плантаций.

Также в большинстве хозяйств Республики Беларусь есть земли, расположенные на неудобицах, склонах, выведенные из оборота по причине низкого плодородия и т. д.

Суммарно на территориях прилегающих хозяйств наиболее экономически целесообразно определять минимальный суммарный размер соседних плантаций не менее 100 га. Это обеспечит рентабельность при индустриальной технологии возделывания.

Таким образом, под посадки ивы может быть задействовано не менее 100 тыс. га земель в Республике Беларусь без ущерба для основного сельскохозяйственного производства.

Экологическая эффективность развития посадок ивы может быть реализована по нескольким направлениям:

1. Сокращение выбросов парниковых газов. На площади 100 тыс. га можно получить 0,8–1 млн т древесной биомассы в пересчете на влажность 10 %. Это соответствует использованию 0,3–0,4 т у. т., что эквивалентно 0,8–1 млн т выбросов диоксида углерода.

2. Введение в оборот выработанных торфяников и посадки ивы на деградированных торфяных землях позволят сохранить плодородие таких земель, поддерживать биологическое разнообразие и способствовать рекультивации деградированных площадей.

3. Оптимальное размещение посадок ивы на ландшафтном уровне будет способствовать борьбе с эрозией сельскохозяйственных земель и контролю эвтрофикации водных объектов.

4. Частичное использование для производства древесного биотоплива загрязненных радионуклидами площадей обеспечит их рациональное использование и экономическую эффективность.

Биодизель Основным сырьем для производства биодизеля является рапсовое масло.

Рапс – это однолетняя с/х культура, семена которой могут использоваться для получения масла (рис. 3.54).

В дальнейшем масло может использоваться двумя путями:

1. Этерификация рапсового масла до кондиций дизельного топлива.

В этом случае образуется метило-эфир, известный как биодизель. Это горючее можно использовать во всех видах моторов.

2. Модификация дизельного двигателя под чистое рапсовое масло.

1 т семян рапса обеспечивает 300 кг рапсового масла и 270 кг биодизельного горючего. Урожай рапса достигает 2–3 т семян с 1 га и можно получить до 1 т биодизельного топлива с 1 га.

Недостатки биодизельного топлива:

высокая вязкость;

высокая температура воспламенения;

повышенная коксуемость и образование нагара.

Преимущества биодизельного топлива:

полная биоразлагаемость;

низкая токсичность;

отсутствие серы;

возобновляемость.

Наиболее активно биодизель сегодня используется в Германии, где под посадками рапса занято более 300 000 га земель. Чистый объем масла около – 1,3 млн т. Имеется в наличии свыше 1 000 заправочных станций.

В Республике Беларусь биодизель имеет значительный потенциал.

Площадь посадок рапса составляет более 100 тыс. га. В перспективе можно производить до 250 тыс. т растительного масла на технические цели и производить из него биодизельное топливо. Тем не менее, сегодня производство биодизеля налажено недостаточно активно. Имеется только несколько десятков заправочных станций в различных районах Беларуси.

В целом, оценивая все вышеперечисленные источники биоэнергетики, их суммарный потенциал можно оценить в 8–10 млн т у. т. Это составляет примерно 25–30 % от современных потребностей страны в энергии.

В отдельное направление ВИЭ выделено производство биотоплива.

В 2002 г. его доля по сравнению с топливом, полученным в процессе переработки нефти, была более чем скромной, менее 1 %, однако в будущем ожидается динамичное развитие этой отрасли и возможен выход на производство биотоплива в странах ЕС в диапазоне от 12 до 17 млн т в год.

В ноябре 2007 г. на базе ОАО «Гродно Азот» началось производство биодобавок. Дизельное топливо ДТ (Б5) состоит на 95 % из нефтяного дизельного топлива производства ОАО «Нафтан» и 5 % метиловых эфиров жирных кислот рапсового масла производства ОАО «Гродно Азот».

Испытания, проведенные на Минском моторным заводе на дизельных двигателях собственного производства, показали, что применение метиловых эфиров жирных кислот рапсового масла в качестве добавки значительно улучшают смазывающую способность топлива, а также дымность при работе двигателя по сравнению с обычным дизельным топливом [24].

На сегодняшний день предприятие «Гродно Азот» производит 200 тыс. т биодизельного топлива в год.

ТЕМА 4. ЯДЕРНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

4.1. Современное состояние ядерной энергетики в мире В настоящее время ядерная энергетика обеспечивает чуть менее 14 % мирового электроснабжения и 5,7 % потребляемой первичной энергии в мире. За период с 1970 по 2008 гг. мировое энергопотребление выросло в 2,5 раза, с 4,63 до 11, 9 млрд т н. э., при этом доля ядерной энергетики в потреблении первичной энергии изменялась с около 0,5 % в 1970 г.; в 1990-х гг. она достигла максимума (свыше 7 %), а затем начала постепенно снижаться (в том числе вследствие развития ВИЭ), достигнув уровня 5,7 % в 2008 г.

По состоянию на конец августа 2010 г. в 29 странах мира функционировала 441 атомная электростанция, суммарная электрическая мощность которых составляла 375 ГВт. Еще 60 атомных электростанций с суммарной мощностью 58,6 ГВт находились на стадии строительства.

По данным МАГАТЭ, за 2009 г. атомными электростанциями было выработано 2558 млрд кВт·ч электроэнергии.

Доля ядерной энергетики в электроснабжении в значительной степени зависит от региона. Так, для стран Западной Европы она составляет почти 27 %, в Северной Америке и Восточной Европе – около 18 %, на Дальнем Востоке (Япония, Китай) – 10, в странах Африки и Латинской Америки – 2,1 и 2,4 % соответственно [25].

Среди различных типов ядерных реакторов, эксплуатирующихся в настоящее время, наибольшая доля (82 %) принадлежит легководным реакторам (т. е. реакторам, в которых для замедления нейтронов и в качестве теплоносителя используется обычная вода); 10 % являются тяжеловодными реакторами; 4 % – реакторы с газовым теплоносителем; в 3 % реакторов теплоносителем является вода, а замедлителем – графит.

По состоянию на начало 2010 г. крупнейшей в мире АЭС являлась Касивадзаки-Карива (Япония), в состав которой входят 7 энергоблоков суммарной мощностью 8 212 МВт. Крупнейшей в Европе и третьей в мире является Запорожская АЭС (6000 МВт), расположенная в степной зоне на берегу Каховского вдхр. в Запорожской области Украины рядом с г. Энергодар.

Согласно оценкам 2009 г., на атомных станциях в мире непосредственно было занято около 250 тыс. чел., значительно больше специалистов занимаются разработкой и строительством новых станций, радиационной защитой, управлением радиоактивными отходами, обучением персонала и т. д.

Атомная электростанция (АЭС) – электростанция, в которой атомная (ядерная) энергия преобразуется в электрическую. Генератором энергии на АЭС является атомный реактор. Тепло, которое выделяется в реакторе в результате цепной реакции деления ядер некоторых тяжелых элементов, затем так же, как и на обычных тепловых электростанциях (ТЭС), преобразуется в электроэнергию. В отличие от ТЭС, работающих на органическом топливе, АЭС работает на ядерном горючем (в основе 233U, 235U, 239Pu).

Первая в мире АЭС опытно-промышленного назначения мощностью 5 МВт была пущена в СССР 27 июня 1954 г. в г. Обнинске. До этого энергия атомного ядра использовалась в военных целях.

Принципиальная схема АЭС с ядерным реактором, имеющим водяное охлаждение, приведена на рис. 4.1. Тепло выделяется в активной зоне реактора теплоносителем, вбирается водой (теплоносителем 1-го контура), которая прокачивается через реактор циркуляционным насосом 2.

Нагретая вода из реактора поступав в теплообменник (парогенератор) 3, где передает тепло, полученное в реакторе, воде 2-го контура. Вода 2-го контура испаряется в парогенераторе, и образованный пар поступает в турбину 4.

Рис. 4.1. Принципиальная схема АЭС: 1 – ядерный реактор, 2– циркуляционный насос, 3 – теплообменник, 4 – турбина, 5 – генератор электрического тока Наиболее часто на АЭС применяют 4 типа реакторов на тепловых нейтронах:

1) водо-водяные с обычной водой в качестве замедлителя и теплоносителя;

2) графито-водные с водяным теплоносителем и графитовым замедлителем;

3) тяжеловодные с водяным теплоносителем и тяжелой водой в качестве замедлителя, 4) графито-газовые с газовым теплоносителем и графитовым замедлителем.

В России строят главным образом графито-водные и водо-водяные реакторы. На АЭС США наибольшее распространение получили водоводяные реакторы. Графито-газовые реакторы применяются в Англии.

В атомной энергетике Канады преобладают АЭС с тяжеловодными реакторами.

В зависимости от вида и агрегатного состояния теплоносителя создается тот или иной термодинамический цикл АЭС. Выбор верхней температурной границы термодинамического цикла определяется максимально допустимой температурой оболочек тепловыделяющих элементов (ТВЭЛ), содержащих ядерное горючее, допустимой температурой собственно ядерного горючего, а также свойствами теплоносителя, принятого для данного типа реактора. На АЭС, тепловой реактор которой охлаждается водой, обычно пользуются низкотемпературными паровыми циклами. Реакторы с газовым теплоносителем позволяют применять относительно более экономичные циклы водяного пара с повышенными начальными давлением и температурой. Тепловая схема АЭС в этих двух случаях выполняется 2-контурной: в 1-м контуре циркулирует теплоноситель, 2-й контур – пароводяной. При реакторах с кипящим водяным или высокотемпературным газовым теплоносителем возможна одноконтурная тепловая АЭС. В кипящих реакторах вода кипит в активной зоне, полученная пароводяная смесь сепарируется, и насыщенный пар направляется или непосредственно в турбину, или предварительно возвращается в активную зону для перегрева (рис. 4.2) [26].

В высокотемпературных графито-газовых реакторах возможно применение обычного газотурбинного цикла. Реактор в этом случае выполняет роль камеры сгорания.

При работе реактора концентрация делящихся изотопов в ядерном топливе постепенно уменьшается, и топливо выгорает. Поэтому со временем его заменяют свежим. Ядерное горючее перезагружают с помощью механизмов и приспособлений с дистанционным управлением. Отработавшее топливо переносят в бассейн выдержки, а затем направляют на переработку.

К реактору и обслуживающим его системам относятся: собственно реактор с биологической защитой, теплообменники, насосы или газодувные установки, осуществляющие циркуляцию теплоносителя; трубопроводы и арматура циркуляции контура; устройства для перезагрузки ядерного горючего; системы специальной вентиляции, аварийного расхолаживания и др.

Рис. 4.2. Принципиальная тепловая схема ВЭС с ядерным перегревом пара (2-й блок Белоярской АЭС): 1– реактор, 2 – испарительный канал, 3 – пароперегревательный канал, 4 – барабан-сепаратор, 5 – циркуляционный насос, 6 – деаэратор, 7 – турбина, 8 – конденсатор, 9 – конденсатный насос, 10 – регенеративный подогреватель низкого давления, 11 – питательный насос, 12 – регенеративные подогреватели высокого давления, 13 – генератор электрического тока В зависимости от конструктивного исполнения реакторы имеют отличительные особенности: в корпусных реакторах топливо и замедлитель расположены внутри корпуса, несущего полное давление теплоносителя; в канальных реакторах топливо, охлаждаемое теплоносителем, устанавливается в специальных трубах-каналах, пронизывающих замедлитель, заключенный в тонкостенный кожух. Такие реакторы применяются в России (Сибирская, Белоярская АЭС и др.).

Для предохранения персонала АЭС от радиационного облучения реактор окружают биологической защитой, основным материалом для которой служат бетон, вода, песок. Оборудование реакторного контура должно быть полностью герметичным. Предусматривается система контроля мест возможной утечки теплоносителя, принимаются меры, чтобы появление не плотностей и разрывов контура не приводило к радиоактивным выбросам и загрязнению помещений АЭС и окружающей местности. Оборудование реакторного контура обычно устанавливают в герметичных боксах, которые отделены от остальных помещений АЭС биологической защитой и при работе реактора не обслуживаются. Радиоактивный воздух и небольшое количество паров теплоносителя, обусловленное наличием протечек из контура, удаляют из необслуживаемых помещений АЭС специальной системой вентиляции, в которой для исключения возможности загрязнения атмосферы предусмотрены очистные фильтры и газгольдеры выдержки. За выполнением правил радиационной безопасности персоналом АЭС следит служба дозиметрического контроля.

При авариях в системе охлаждения реактора для исключения перегрева и нарушения герметичности оболочек ТВЭЛов предусматривают быстрое (в течение нескольких секунд) глушение ядерной реакции; аварийная система расхолаживания имеет автономные источники питания.

Наличие биологической защиты, систем специальной вентиляции и аварийного расхолаживания и службы дозиметрического контроля позволяет полностью обезопасить обслуживающий персонал АЭС от вредных воздействий радиоактивного облучения.

Оборудование машинного зала АЭС аналогично оборудованию машинного зала ТЭС. Отличительная особенность большинства АЭС – использование пара сравнительно низких параметров, насыщенного или слабо перегретого.

При этом для исключения эрозионного повреждения лопаток последних ступеней турбины частицами влаги, содержащейся в пару, в турбине устанавливают сепарирующие устройства. Иногда необходимо применение выносных сепараторов и промежуточных перегревателей пара. В связи с тем, что теплоноситель и содержащиеся в нем примеси при прохождении через активную зону реактора активируются, конструктивное решение оборудования машинного зала и системы охлаждения конденсатора турбины одноконтурных АЭС должно полностью исключать возможность утечки теплоносителя. На двухконтурных АЭС с высокими параметрами пара подобные требования к оборудованию машинного зала не предъявляются.

В число специфичных требований к компоновке оборудования АЭС входят: минимально возможная протяженность коммуникаций, связанных с радиоактивными средами, повышенная жесткость фундаментов и несущих конструкций реактора, надежная организация вентиляции помещений. В реакторном зале размещены: реактор с биологической защитой, запасные ТВЭЛы и аппаратура контроля. АЭС скомпонована по блочному принципу реактор–турбина. В машинном зале расположены турбогенераторы и обслуживающие их системы. Между машинным и реакторным залами размещены вспомогательные оборудование и системы управления станцией.

4.3. Белорусская АЭС и перспективы развития Необходимость развития собственных энергетических мощностей, повышения экономической и энергетической безопасности и независимости страны заставили Беларусь серьезно задуматься о развитии собственной атомной энергетики. Для страны, в наибольшей степени пострадавшей от последствий аварии на Чернобыльской АЭС, это стало непростым решением.

При принятии решения о строительстве АЭС учитывался ряд факторов, ослабляющих энергетическую безопасность республики, в т. ч.:

низкая обеспеченность собственными ТЭР;

высокая энергоемкость экономики;

высокая доля природного газа в топливно-энергетическом балансе страны;

высокая степень износа основных производственных фондов в топливно-энергетическом комплексе;

импорт ТЭР преимущественно из одной страны (России);

большие затраты на импортируемые энергоресурсы.

Вовлечение в энергобаланс ядерного топлива позволит повысить экономическую и энергетическую безопасность Республики Беларусь, т. к.:

замещается значительная часть импортируемых органических энергоресурсов (4,1–4,2 млн т у. т.);

ядерное топливо дешевле органического в несколько раз и может быть закуплено не только в России, но и в других странах;

имеется возможность закупать ядерное топливо на 5–10 и более лет вперед с частичной перегрузкой топлива каждые 1,5–2 года;

введение в энергобаланс АЭС приведет к снижению себестоимости производимой электроэнергии по сравнению с другими вариантами за счет уменьшения затрат на топливо, несмотря на более высокие капитальные затраты.

В свете указанного выше оптимальным вариантом развития атомной энергетики в Беларуси является ввод в эксплуатацию до 2020 г.

атомных энергоблоков суммарной электрической мощностью свыше 2000 МВт, что приведет к снижению себестоимости производимой энергосистемой электроэнергии на 20 процентных пунктов.

Белорусская АЭС, первый энергоблок которой должен быть введен в строй в 2017 г., а второй – не позднее 2018 г., должна будет обеспечить около четверти от потребности страны в электроэнергии.

В 2006 г. были определены 4 возможные площадки для размещения станции (Краснополянская, Кукшиновская, Верходвинская и Островецкая). В декабре 2008 г. в качестве места строительства была определена Островецкая площадка, которая находится в 18 км от городского поселка Островец (Гродненская область).

В соответствии с указом Президента Республики Беларусь от 12 ноября 2007 г. № 565 «О некоторых мерах по строительству атомной электростанции» в декабре 2007 г. была создана Дирекция строительства атомной электростанции, которая осуществляет функции заказчика по выполнению комплекса подготовительных и проектно-изыскательских работ по строительству АЭС.

Проектируемая мощность Белорусской АЭС составит 2,4 МВт (2 энергоблока типа ВВЭР-1200 по 1,2 МВт) (рис. 4.3).

Основным партнером белорусской стороны будет российская компания «Атомстройэкспорт», стоимость проекта составит около 9 млрд долл. США, срок окупаемости – 15–20 лет.

В настоящее время в четырех вузах страны уже ведется подготовка кадров для обслуживания будущей атомной электростанции, в т. ч. в БГУ (физики-ядерщики, химики), БНТУ (энергетики, техники, строители), БГУИР (специалисты по автоматике и телемеханике) и МГЭУ им. А. Д. Сахарова (специалисты по ядерной и радиационной безопасности).

4.4. Экологические проблемы ядерной энергетики Ядерная энергетика до недавнего времени рассматривалась как наиболее перспективная. Это связано как с относительно большими запасами ядерного топлива, так и со щадящим воздействием на среду. К преимуществам относится также возможность строительства АЭС без привязки к месторождениям ресурсов, поскольку их транспортировка не требует существенных затрат в связи с малыми объемами. Достаточно отметить, что 0,5 кг ядерного топлива позволяет получать столько же энергии, сколько сжигание 1000 т каменного угля.

До недавнего времени основные экологические проблемы АЭС связывались с захоронением отработанного топлива, а также с ликвидацией самих АЭС после окончания допустимых сроков эксплуатации. Имеются данные, что стоимость таких ликвидационных работ составляет от 1/6 до 1/3 от стоимости самих АЭС. Некоторые параметры воздействия АЭС и ТЭС на среду представлены в табл. 4.1.

Сравнение АЭС и ТЭС по расходу топлива и воздействию на среду. Мощность электростанций по 1000 мВт, работа в течение года (Б. Небел, 1993) единения При нормальной работе АЭС выбросы радиоактивных элементов в среду крайне незначительны. В среднем они в 2–4 раза меньше, чем от ТЭС одинаковой мощности.

К маю 1986 г. 400 энергоблоков, работавших в мире и дававших более 17 % электроэнергии, увеличили природный фон радиоактивности не более чем на 0,02 %. До Чернобыльской катастрофы в нашей стране никакая отрасль производства не имела меньшего уровня производственного травматизма, чем АЭС. За 30 лет до трагедии при авариях, и то по нерадиационным причинам, погибло 17 человек. После 1986 г. главную экологическую опасность АЭС стали связывать с возможностью аварий.

Хотя вероятность их на современных АЭС и невелика, но она и не исключается. К наиболее крупным авариям такого плана относится случившаяся на четвертом блоке Чернобыльская АЭС.

По различным данным, суммарный выброс продуктов деления от содержащихся в реакторе составил от 3,5 (63 кг) до 28 % (50 т). Для сравнения отметим, что бомба, сброшенная на Хиросиму, дала только 740 г радиоактивного вещества.

В результате аварии на Чернобыльской АЭС радиоактивному загрязнению подверглась территория в радиусе более 2 тыс. км, охватившая более 20 государств. В пределах бывшего СССР пострадало 11 областей, где проживает 17 млн человек. Общая площадь загрязненных территорий превышает 8 млн га, или 80 000 км2. В России наиболее значительно пострадали Брянская, Калужская, Тульская и Орловская области, в Беларуси – Гомельская и Могилевская области. Пятна загрязнений имеются в Белгородской, Рязанской, Смоленской, Ленинградской и других областях.

В результате аварии погиб 31 человек и более 200 человек получили дозу радиации, приведшую к лучевой болезни. 115 тыс. человек было эвакуировано из наиболее опасной (30-километровой) зоны сразу после аварии. Число жертв и количество эвакуированных жителей увеличивается, расширяется зона загрязнения в результате перемещения радиоактивных веществ ветром, при пожарах, с транспортом и т. п. Последствия аварии будут сказываться на жизни нескольких поколений.

После аварии на Чернобыльской АЭС отдельные страны приняли решение о полном запрете на строительство АЭС. В их числе Швеция, Италия, Бразилия, Мексика. Швеция, кроме того, объявила о намерении демонтировать все действующие реакторы (их 12), хотя они и давали около 45 % всей электроэнергии страны. Резко замедлились темпы развития данного вида энергетики в других странах. Приняты меры по усилению защиты от аварий существующих, строящихся и планируемых к строительству АЭС. Вместе с тем человечество осознает, что без атомной энергетики на современном этапе развития не обойтись.

Еще одной крупной техногенной катастрофой современности стала авария на АЭС Фукусима-1 (Япония), произошедшая 11 марта 2011 г.

в результате сильнейшего землетрясения в Японии и последовавшего за ним цунами.

В результате аварии серьезно пострадали 3 из 6 энергоблоков, из 30-км зоны было эвакуировано, по предварительной оценке, около 300 тыс. чел. Точный экологический и экономический ущерб от данной катастрофы еще предстоит оценить.

На территории России расположено 9 АЭС, включающих 29 реакторов. Из них 22 реактора приходится на наиболее населенную европейскую часть страны. 11 реакторов относится к типу РБМК. На Чернобыльской АЭС произошло разрушение реактора этого типа. Много реакторов (по количеству больше, чем АЭС) установлено на подводных лодках, ледоколах и даже на космических объектах.

В процессе ядерных реакций выгорает лишь 0,5–1,5 % ядерного топлива. Ядерный реактор мощностью 1000 МВт за год работы дает около 60 т радиоактивных отходов. Часть их подвергается переработке, а основная масса требует захоронения. Технология захоронения довольно сложна и дорогостояща. Отработанное топливо обычно перегружается в бассейны выдержки, где за несколько лет существенно снижается радиоактивность и тепловыделение. Захоронение обычно проводится на глубинах не менее 500–600 м в шурфах. Последние располагаются друг от друга на таком расстоянии, чтобы исключалась возможность атомных реакций.

Неизбежный результат работы АЭС – тепловое загрязнение вод. На единицу получаемой энергии здесь оно в 2–2,5 раза больше, чем на ТЭС, где значительно больше тепла отводится в атмосферу. Выработка 1 млн кВт электроэнергии на ТЭС дает 1,5 км3 подогретых вод, на АЭС такой же мощности объем подогретых вод достигает 3–3,5 км3.

Следствием больших потерь тепла на АЭС является более низкий коэффициент их полезного действия по сравнению с ТЭС. На последних он равен 35–40 %, а на АЭС – только 30–31 %.

В целом можно назвать следующие воздействия АЭС на среду:

разрушение экосистем и их элементов (почв, грунтов, водоносных структур и т. п.) в местах добычи руд (особенно при открытом способе);

изъятие земель под строительство самих АЭС. Особенно значительные территории отчуждаются под строительство сооружений для подачи, отвода и охлаждения подогретых вод. Для электростанции мощностью 1000 МВт требуется пруд-охладитель площадью около 800– 900 га. Пруды могут заменяться гигантскими градирнями с диаметром у основания 100–120 м и высотой, равной 40-этажному зданию;

изъятие значительных объемов вод из различных источников и сброс подогретых вод. Если эти воды попадают в реки и другие источники, в них наблюдается потеря кислорода, увеличивается вероятность цветения, возрастают явления теплового стресса у гидробионтов;

не исключено радиоактивное загрязнение атмосферы, вод и почв в процессе добычи и транспортировки сырья, при работе АЭС, складировании и переработке отходов.

ТЕМА 5. ОСНОВЫ РАЦИОНАЛЬНОГО

ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЭНЕРГИИ

Общие сведения Коммунально-бытовое хозяйство является на сегодня крупным потребителем топлива и энергии: на его долю приходится около 20 % топливно-энергетических ресурсов. Потребление электроэнергии в жилом секторе достигает сейчас более 100 млрд кВтч, или 8 % всей электроэнергии страны, что равно годовой производительности пяти Братских ГЭС; из них около 40 % расхода электроэнергии приходится на электробытовые приборы, 30 расходуется на освещение и более 12 % – на приготовление пищи [27].

Самыми крупными потребителями электроэнергии в коммунальнобытовом хозяйстве являются жилые дома. В них ежегодно расходуется в среднем 400 кВтч на человека, из которых примерно 280 кВтч потребляется внутри квартиры на освещение и бытовые приборы различного назначения и 120 кВтч – в установках инженерного оборудования и освещения общедомовых помещений. Внутриквартирное потребление электроэнергии составляет примерно 900 кВтч в год в расчете на «усредненную» городскую квартиру с газовой плитой и 2000 кВтч – с электрической плитой [27].

Среднее потребление электроэнергии бытовыми приборами Установленная мощ- Годовое потребле- Среднее число часов Прибор Стиральная машина Итак, потребность в энергии постоянно увеличивается. Электростанции работают с полной нагрузкой, особенно напряженно – в осеннезимний период года в часы наибольшего потребления электроэнергии:

с 8.00 до 10.00 и с 17.00 до 21.00. И в это напряженное время где-то столь необходимые для производства киловатт-часы тратятся напрасно.

В пустующих помещениях горят электрические лампы, бесцельно работают конфорки электроплит, светятся экраны телевизоров. Установлено, что 15–20 % потребляемой в быту электроэнергии пропадает из-за небережливости потребителей.

Простота и доступность электроэнергии породили у многих людей представление о неисчерпаемости наших энергетических ресурсов, притупили чувство необходимости ее экономии.

Между тем, электроэнергия сегодня дорожает. Поэтому старый призыв «Экономьте электроэнергию!» стал еще более актуальным. Посмотрим, как и за счет чего это можно сделать.

Рациональное освещение квартиры Освещение квартиры складывается из естественного и искусственного. Любое из них должно обеспечивать достаточную освещенность помещения, а также должно быть равномерным, без резких и неприятных теней.

В помещения, окна которых выходят на север и частично на запад и восток, попадает лишь рассеянный свет. Для улучшения естественного освещения комнат отделку стен и потолка рекомендуется делать светлой.

Естественная освещенность зависит также от потерь света при попадании через оконные стекла. Запыленные стекла могут поглощать до 30 % света. Наличие в настоящее время различных химических препаратов для чистки стекол позволяет без особых физических усилий содержать их в надлежащей чистоте.

Значительное количество электроэнергии напрасно расходуется днем в квартирах первых, а в некоторых домах – вторых и третьих этажей. Причина этому – беспорядочные посадки зелени перед окнами, затрудняющие проникновение в квартиры естественного дневного света.

Согласно существующим нормам деревья высаживаются на расстоянии не ближе 5 м от стен жилого дома, кустарник – 1,5 м.

Искусственное освещение создается электрическими светильниками. В современных квартирах широко распространены три системы освещения: общее, местное и комбинированное.

При общем освещении можно заниматься работой, не требующей сильного напряжения зрения. Светильники общего освещения обычно являются самыми мощными светильниками в помещении, их основная задача – осветить все как можно более равномерно. Для этого обычно используют потолочные или подвесные светильники, установленные в центре потолка. Общую освещенность можно считать достаточной, если на 1 м площади приходится 15–25 Вт мощности ламп накаливания.

В одном или нескольких местах помещения следует обеспечить местное освещение в учетом конкретных условий. Такое освещение требует специальных светильников, устанавливаемых в непосредственной близости к письменному столу, креслу, туалетному столику и т. п. Так, например, достаточное освещение листа ватмана при черчении обеспечит светильник с лампой накаливания мощностью 150 Вт на расстоянии 0,8–1 м. Штопку черными нитками (что требует очень высокой освещенности) можно выполнять при лампе мощностью 100 Вт на расстоянии 20–30 см. Для продолжительного чтения рекомендуется светильник с лампой накаливания в 60 Вт.

Комбинированное освещение достигается одновременным использованием светильников общего и местного назначения, а также при помощи светильников комбинированного освещения. К ним относятся многоламповые светильники (например, люстры), имеющие 2 группы ламп, одна из которых обеспечивает местное, а другая – общее освещение. Местное создается световым потоком, направленным вниз (одна лампа накаливания в 100, 150, 200 Вт), а общее – световым потоком, рассеянным во всех направлениях (несколько ламп в 15–40 Вт).

Наиболее рациональным является принцип зонального освещения, основанный на использовании общего, комбинированного или местного освещения отдельных функциональных зон. Если при освещении этих зон использовать лампы направленного света, настольные лампы, торшеры, бра, то в квартире станет уютнее, а следовательно, и комфортнее.

Для такого зонального освещения подходят лампы в 1,5–2 раза менее мощные, чем в подвесных светильниках. В результате на комнату 18– 20 м2 экономится до 200 кВтч в год.

Между отдельными источниками света существует большая разница в световой отдаче, лк/Вт [27]:

Галогенная лампа высокого давления Натриевая лампа высокого давления Лампы накаливания являются традиционными и широко применяемыми источниками света. Весьма ощутимую экономию электроэнергии при использовании ламп накаливания могут дать следующие мероприятия:

применение криптоновых ламп накаливания, имеющих световую отдачу на 10 % выше, чем у ламп накаливания с аргоновым наполнением;

замена двух ламп меньшей мощности на одну несколько большей мощности. Например, использование 1 лампы мощностью 100 Вт вместо 2 ламп по 60 Вт, каждая экономит при той же освещенности потребление энергии на 12 %;

поддержание допустимого напряжения. Для нормальной работы электрических ламп необходимо, чтобы отклонение напряжения не выходило за пределы –2,5 % и +5 % от номинального. Световой поток ламп зависит от уровня напряжения. Так, при снижении напряжения на 1 % у ламп накаливания световой поток уменьшается на 3–4 %;

периодическая замена ламп к концу срока службы (около 1000 ч). Световой поток ламп накаливания к концу срока службы снижается на 15 %;

периодическая чистка от пыли и грязи ламп, плафонов и осветительной арматуры. Не чистившиеся в течение года лампы и люстры пропускают на 30 % света меньше, даже в сравнительно чистой среде. На кухне с газовой плитой лампочки загрязняются намного быстрее;

снижение уровня освещенности в подсобных помещениях, коридорах, туалетах и т. п.;

широкое применение светорегуляторов, позволяющих в широких пределах изменять уровень освещенности;

применение реле времени для отключения светильника через определенное время.

Ну и, наверное, еще раз следует напомнить прописную истину: необходимо периодически проверять, не горят ли лишние лампы, не включены ли ненужные на данный момент электроприборы; уходя из дома, выключать все электроприборы и осветительные установки, за исключением холодильника.

Более совершенными источниками света являются люминесцентные лампы. Это разновидность газоразрядного источника света, в котором используется способность некоторых веществ (люминофоров) светиться под действием ультрафиолетового излучения электрического разряда. Люминесцентные лампы изготавливаются в виде стеклянных трубок с двумя металлическими цоколями, наполненных парами ртути под низким давлением. Такая лампа имеет по сравнению с лампой накаливания в 4–5 раз более высокую световую отдачу и в 5–8 раз больший срок службы. Например, светоотдача люминесцентной лампы 20 Вт равна светоотдаче лампы накаливания 150 Вт.

Бытует мнение о вредности люминесцентного освещения. Оно безосновательно. Наоборот, это освещение позволяет получить мягкий рассеянный свет, меньше слепящий глаза и вызывающий меньшее их утомление.

Как показывают исследования, средняя освещенность наших квартир еще недостаточна. Это отражается на зрении, повышает утомляемость, снижает работоспособность, ухудшает настроение человека. Реальный путь к созданию необходимого уровня освещенности при значительной экономии электроэнергии – использование люминесцентного освещения (табл. 5.2).

Характеристики различных видов ламп [27] Тип лампы Мощность, по форме колбы Вт Прямые Общее освещение кухонь, кухонь-столовых, карнизное освещение вертикальных поверхностей, установка Малогабаритные Настенные светильники местного и комбинированнопрямые го освещения, настольные и напольные светильники Кольцевые Потолочные и подвесные светильники общего освещения, напольные и настенные светильники для освещения рабочих поверхностей Экономия электроэнергии при приготовлении пищи Правильная эксплуатация бытовых электроприборов заключает в себе большие резервы экономии электроэнергии. Самыми энергоемкими потребителями являются электроплиты. Годовое потребление электроэнергии ими составляет 1200–1400 кВт. Как же рационально пользоваться электроплитами?

Технология приготовления пищи требует включения конфорки на полную мощность только на время, необходимое для закипания. Варка пищи может происходить при меньших мощностях. Суп совершенно не обязательно должен кипеть ключом: он от этого быстрее не сварится, потому что выше 100 °С вода все равно не нагреется. Зато при интенсивном кипении она будет очень активно испаряться, унося около 0,6 кВтч на каждый литр выкипевшей воды. То, что должно вариться долго, следует варить на маленькой конфорке, нагретой до минимума, и обязательно при закрытой крышке. Варка пищи на малых мощностях значительно сокращает расход электроэнергии, поэтому конфорки электроплит снабжают переключателями мощности. Большинство электроплит оснащены сейчас 4-ступенчатыми регуляторами мощности; в результате при приготовлении пищи электроэнергия расходуется нерационально. Применение 7-ступенчатых переключателей снизит затраты энергии на 5–12 %, а бесступенчатых – еще на 5–10 %.

Принцип бесступенчатого регулирования мощности состоит в изменении относительной продолжительности цикла «включено на полную мощность – отключено».

Основным элементом регулятора является биметаллическая пластина, связанная с механическим прерывателем. Пластина нагревается теплом, выделяемым нагревательным резистором мощностью 2–6 Вт, включенным параллельно нагревательному элементу конфорки или встроенному непосредственно в ее корпус. Изменяя положение ручки переключателя, можно регулировать относительную продолжительность периодов «включено – отключено», а следовательно, и среднюю мощность конфорки. Бесступенчатые регуляторы мощности позволяют плавно регулировать мощность в пределах от 4 до 100 %.

Более совершенным методом регулирования мощности является автоматическое управление конфорками в зависимости от температуры дна налитого сосуда. Среди известных конструкций таких регуляторов наиболее распространены два: с манометрическим датчиком температуры и с измерительным резистором. Регуляторы первого типа применяют для чугунных конфорок, второго типа – для трубчатых. Качество работы датчика температуры зависит от плотности контакта его с дном сосуда.

С этой целью он устанавливается немного выше плоскости рабочей поверхности конфорки, в ее центре, и удерживается в этом положении пружиной. При установке на конфорку кастрюли пружина плотно прижимает датчик к ее дну.

Несвоевременная смена неисправных конфорок приводит к перерасходу электроэнергии на 3–5 %. Перегорание в конфорке одной или двух спиралей нарушает режим регулирования – минимальная ступень мощности увеличивается в 2–3 раза. При расслоении, растрескивании или вспучивании чугуна нарушается плотный контакт поверхности конфорки с дном налитного сосуда.

Для снижения расхода электроэнергии на приготовление пищи на электроплитах надо применять специальную посуду с утолщенным обточенным дном диаметром, равным или несколько большим диаметра конфорки.

Для сплошных чугунных конфорок наилучшая теплопередача достигается при тесном контакте между поверхностью конфорки и дном посуды. Из-за деформации дна, наличия на нем технологических выштамповок контакт конфорки с посудой осуществляется только на части поверхности. Это удлиняет время нагрева пищи, увеличивает потребление электроэнергии и вызывает вследствие неравномерного теплосъема внутренние напряжения, в результате которых могут образоваться трещины и искривления в чугуне конфорки. Пользование посудой с искривленным дном может привести к перерасходу электроэнергии до 40–60 %.

Для того чтобы посуда плотно прилегала к конфорке, предпочтительнее тяжелые кастрюли с утолщенным дном и увесистыми крышками.

Исследования показали, что наиболее часто пользуются конфорками мощностью 1500 Вт. Это вызывает перерасход электроэнергии, да и срок службы этих теплонапряженных конфорок меньше, чем у конфорок мощностью 1000 Вт. Учитывая это обстоятельство, следует подумать о том, какую включать конфорку. Если, например, готовится небольшое количество пищи, лучше поставить кастрюлю на малую конфорку. При этом потеряется лишь несколько минут, т. к. максимальная мощность нужна только при закипании.

Особо следует остановиться на кипячении воды на электрической плите. Для рационального использования энергии необходимо налить воды ровно столько, сколько потребуется для данного случая. Совершенно неразумно наливать полный чайник, а впоследствии его подогревать.

Одним из условий улучшения работы электрочайника и посуды является своевременное удаление накипи. Накипь – это твердый осадок на внутренних стенках посуды, который образуется в результате многократного нагревания и кипячения воды. Накипь обладает малой теплопроводностью, поэтому вода в посуде с накипью нагревается медленно.

Кроме того, изолированные от воды слоем накипи стенки посуды нагреваются до высоких температур, при этом железо постепенно окисляется, что приводит к быстрому прогоранию посуды. Для удаления накипи выпускают препарат «Антинакипин». Можно использовать и уксусную эссенцию (1 часть эссенции на 5–6 частей воды).

Еще один весомый резерв экономии электроэнергии – использование специализированных приборов для приготовления пищи. Эти приборы предназначены для приготовления отдельных видов блюд. Блюда получаются лучшего качества, чем приготовленные на плите, а энергии затрачивается меньше. Имея набор таких приборов, можно свести пользование электроплитой к минимуму. В набор могут входить электросковорода, электрокастрюля, электрогриль, электротостер, электрошашлычница, электрочайник, электросамовар, электрокофейник.

Значительные удобства, экономию времени и энергии дает применение скороварок. Их использование примерно в три раза сокращает время приготовления блюд и упрощает технологию. Расход электроэнергии при этом сокращается в два раза. Эти преимущества скороварок обеспечиваются ее герметичностью и особым тепловым режимом – температура 120 °С при избыточном давлении пара.

Неоспоримые преимущества имеют и микроволновые печи, получившие в последнее время широкое распространение. В них разогрев и приготовление продуктов происходят за счет поглощения ими энергии электромагнитных волн. Причем продукт подогревается не с поверхности, а сразу по всей его толще. В этом заключается эффективность этих печей. При эксплуатации микроволновой печи необходимо помнить, что она боится недогрузки, когда излученная электромагнитная энергия ничем не поглощается. Поэтому когда печь включена, но вы ей не пользуетесь, нужно держать в ней стакан воды.

Экономия электроэнергии при пользовании радиотелевизионной аппаратурой Радиотелевизионная аппаратура – значительный потребитель электроэнергии. Если считать, что в среднем телевизоры в наших домах бывают включены 4 ч в сутки, то ежегодно расходуется около 30 млрд кВтч электроэнергии. Для рациональной работы ридиотелевизионной аппаратуры надо создать условия для ее лучшего охлаждения, а именно: не ставить вблизи электроотопительных приборов, не накрывать различного рода салфетками, производить систематическую очистку от пыли, не устанавливать в ниши мебельных стенок. Для улучшения качества изображения часто используют стабилизаторы напряжения.

Стабилизатор напряжения предназначен для подключения телевизионных приемников и другой радиоаппаратуры к электрической сети, напряжение которой заметным образом меняется в течение дня. Стабилизатор автоматически поддерживает нужное напряжение питания. Работает он от сети переменного тока, напряжением 127 или 220 В, давая номинальное выходное напряжение 220 В. При выборе стабилизатора необходимо иметь в виду, что суммарная мощность потребителя энергии, подключенного к стабилизатору, не должна превышать мощности (значение ее приводится в названии модели), на которую он рассчитан. Наибольшее распространение получили феррорезонансные стабилизаторы напряжения.

Они поддерживают выходное напряжение с точностью ±1 %. К их недостаткам относится низкий коэффициент мощности, что ведет к значительным потерям электроэнергии в стабилизаторе.

Конструкция ряда последних моделей телевизоров предполагает их применение без стабилизаторов напряжения.

Большое количество электроэнергии тратится на длительную работу радиотелевизионной аппаратуры, работающей часто одновременно в нескольких комнатах квартиры. Расчеты показывают, что если бы удалось снизить осветительную нагрузку и время просмотра телепередач в каждой семье на 10 %, или 40–60 мин., то в расчете на каждую квартиру потребление электроэнергии в быту могло бы уменьшиться на кВтч, или на 4 % современного уровня. Для прослушивания передач информационного характера целесообразно использование радиотрансляционной сети. Многие электронные приборы – радиоприемники, DVDпроигрыватели – после выключения продолжают работать в дежурном режиме. Табло прибора при этом становится электронными часами. Это, конечно, удобно. Мощность «дежурного» устройства невелика – какихнибудь 10–15 Вт. Но за месяц непрерывной работы оно «съест» уже довольно ощутимое количество электроэнергии – около 10 кВтч.

Экономия электроэнергии при пользовании электробытовыми приборами Холодильник – энергоемкий прибор. Поскольку холодильники постоянно включены в сеть, они потребляют столько же, а то и больше энергии, сколько электроплиты: компрессорный холодильник – 250– 450 кВтч, абсорбционный – 500–1400 кВтч в год [27].

Холодильник следует ставить в самое прохладное место кухни (ни в коем случае не к батарее, плите), желательно возле наружной стены, но ни вплотную к ней. Чем ниже температура теплообменника, тем эффективнее он работает и реже включается. При снижении температуры теплообменника с 21 до 20 °С холодильник начинает расходовать электроэнергии на 6 % меньше. Ледяная «шуба», нарастая на испарители, изолирует его от внутреннего объема холодильника, заставляя включаться чаще и работать каждый раз больше. Чтобы влага из продуктов не намерзала на испарители, следует хранить их в коробках, банках и кастрюлях, плотно закрытых крышками, или завернутыми в фольгу. А регулярно оттаивая и просушивая холодильник можно сделать его гораздо экономичнее.

Стиральные машины – наиболее экономичные с точки зрения потребления электроэнергии автоматические машины, включение и выключение которых производится строго по программе. Они рассчитаны на единовременную загрузку определенной массы сухого белья. Перегружать машину не следует: ее мотору будет тяжело работать, а белье плохо отстирается. Не следует думать, что загрузив бак машины лишь наполовину, можно добиться экономии энергии и повысить качество стирки. Половина мощности машины уйдет на то, чтобы вхолостую гонять воду в баке, а белье чище все равно не станет.

Мощность утюга довольно велика – около киловатта. Чтобы добиться некоторой экономии, белье должно быть слегка влажным: пересушенное или слишком мокрое приходится гладить дольше, тратя лишнюю энергию. Массивный утюг можно выключить незадолго до конца работы: накопленного им тепла хватит еще на несколько минут.

Для эффективной работы пылесоса большое значение имеет хорошая очистка пылесборника. Забитые пылью фильтры затрудняют работу пылесоса, уменьшают тягу воздуха. Для их очистки надо обзавестись щетками двух типов: плоской широкой и узкой длинной. Такими щетками легко удалять пыль как с пылесборника, так и с матерчатых фильтров.

Если рассмотреть тепловой баланс жилища, станет ясно, что большая часть тепловой энергии отопительной системы идет на то, чтобы перекрыть потери тепла. Они в жилище с центральным отоплением и водоснабжением выглядят так:

потери из-за не утепленных окон и дверей – 40 %;

потери через оконные стекла – 15 %;

потери через стены – 15 %;

потери через потолки и полы – 7 %;

потери при пользовании горячей водой – 23 % [27].

Повышенный расход электроэнергии вызывает применение электроотопительных приборов (каминов, радиаторов, конвекторов и др.) дополнительно к системе центрального отопления, в котором часто нет необходимости, если выполнить простейшие мероприятия, а именно своевременно подготовить окна к зиме; привести в порядок до наступления холодов оконные задвижки; покрыть полы толстыми коврами или половиками; расставить мебель так, чтобы не препятствовать циркуляции теплого воздуха от батареи; гардины должны быть не очень длинными, чтобы не закрывать батареи центрального отопления; убрать лишнюю краску с батарей.

Многие считают, что экономия воды – это другая проблема, не относящаяся к электроэнергии. На самом же деле, экономя воду, мы экономим электроэнергию. Вода не сама приходит в наши многоэтажные дома. Мощные насосы, приводимые в движение электрическими моторами, поднимают воду на нужную высоту. Этот расход энергии не отражается на наших электросчетчиках, но величина его весьма ощутима.

Во многих странах Европы водомерные счетчики уже стали привычной деталью квартир.

Советы по экономии воды очень просты. Это исправное состояние кранов в ваннах, умывальниках и мойках; исправность унитазов; уменьшение пользования ванной за счет использования душа.

Подводя итоги, хотелось бы обратить внимание на следующее.

Экономия электроэнергии необходима в любое время года, месяца и дня.

Но особенно она значима в часы наиболее напряженного режима работы наших электростанций, так называемых утренних и вечерних часов максимума нагрузки энергосистем. В ряде стран (например, в Англии) ни одна рачительная хозяйка не включит стиральную машину в энергетические часы пик. Ее останавливает цена, которая резко увеличивается во время повышенной нагрузки в энергосети.

5.2. Оптимизация выбора систем освещения и электробытовой Потребление энергии бытовыми приборами может существенно различаться в зависимости от технического уровня указанной продукции. Как правило, производители, совершенствуя выпускаемые изделия, снижают и уровень энергопотребления в сравнении с ранее выпускаемыми аналогами. Для обозначения уровней энергопотребления кроме количественных цифровых выражений используются и графические символы, показывающие или достижение какого-то установленного уровня энергопотребления либо наличие у производителя определенных сертификатов, свидетельствующих о достигнутом уровне энергопотребления, или же такого рода маркировка показывает уровень потребления энергии определенным изделием энергопотребления по сравнению с аналогами с помощью стратификационной шкалы (рис. 5.1, 5.2).

Рис. 5.1. Примеры маркировки, указывающей на использование энергосберегающих Рис. 5.2. Стандартная маркировка уровня энергопотребления бытовых приборов Последний вариант законодательно регламентирован в странах ЕС и известен белорусскому потребителю (рис. 5.2). Данный подход к маркировке уровня энергопотребления на продукции бытового назначения используется и в Республике Беларусь. На настоящий момент времени существует ряд стандартов с требованиями по определению показателей энергетической эффективности и их маркировке, в которых использован указанный принцип. Например, в СТБ 1778-2007 «Машины посудомоечные бытовые. Показатели энергетической эффективности» приведен расчет уровня стандартного энергопотребления для такого рода продукции.

Так для машин с номинальной емкостью (S) до 9 столовых комплектов включительно величина стандартного энергопотребления, кВт, рассчитывается по зависимости:

Для посудомоечных машин с номинальной емкостью (S) более 10 столовых комплектов величина стандартного энергопотребления, кВт, рассчитывается по формуле:

Для определения, к какому классу энергоэффективности относится то или иное конкретное изделие, используется отношение:

где С – энергопотребление рассматриваемой посудомоечной машины, кВт; СR – расчетный уровень стандартного энергопотребления, определенный по формулам 5.1 и 5.2. Далее по шкале (табл. 5.3) определяется класс энергоэффективности рассматриваемой машины для применения его в маркировке.

Уровень энергоэффективности посудомоечных машин Кроме посудомоечных машин подобные требования в национальной нормативной базе установлены и для других приборов, используемых в быту: кондиционеры, стиральные машины, лампы и т. д. На рис. 5.3 приведены уровни энергопотребления наиболее распространенных бытовых приборов: стандартный уровень и уровень, достигнутый в более энергоэффективных моделях (по состоянию на 2003 г.). Следует учесть, что кроме потребления электроэнергии в отдельных бытовых приборах учитывается и уровень потребления других ресурсов (например, воды в посудомоечных и стиральных машинах). Если рассматривать процесс совершенствования моделей стиральных машин, то их водопотребление снизилось в среднем с 140 л на одну стирку для машин выпуска 1979 г. до 56 л на одну стирку для машин 1995 г. выпуска. Руководствуясь правилом о том, что любой ресурс – это также уже затраченная энергия, то понятно, что эффективность более модернизированных образцов бытовой техники будет более высокой с учетом затрат всех ресурсов.

Рис. 5.3. Годовые значения энергопотребления наиболее распространенных бытовых приборов для стандартных моделей и лучших по энергоэффективности В части использования в зданиях систем освещения за последнее время разработан ряд новых типов ламп с низким уровнем потребления энергии. Искусственное освещение используется широко во всех сферах деятельности человека как в быту, так и в производственной сфере.

В промышленности на освещение расходуется порядка 10 % расходуемой энергии, в сфере услуг такой показатель может достигать 25 %. Основными элементами системы освещения, определяющими ее эффективность, являются арматура и светильники. Светильники характеризуются потребляемой мощностью, освещенностью поверхности – измеряется в люксах, лк, и рассчитывается по формуле:

где Ф – световой поток, излучаемый источником в единицу времени, лм;

S – площадь освещения, м2.

Энергетическая эффективность светильников характеризуется световой отдачей, которая определяется как отношение освещенности к потребляемой мощности (лм/Вт).

Системы освещения характеризуются также равномерностью распределения светового потока на освещаемую поверхность, что определяет дискомфорт при использовании светильников (табл. 5.4).

Качество освещения характеризуется показателем дискомфорта, которое определяется по формуле:

где В – средняя яркость, В – минимальная яркость.

Характеристика наиболее распространенных типов Металогалогенные лампы высокого давления 70–90 Компактные люминесцентные лампы низкого давления Лампы накаливания до последнего времени были наиболее используемыми в быту, что связано с их невысокой стоимостью. Эффективность таких ламп довольно низкая – около 95 % энергии трансформируется в тепло и только 5 % преобразуется в свет. У люминесцентных ламп это распределение иное: 20–40 % световой энергии и 60–80 % тепловой (см. рис. 5.4). Учитывая больший срок службы люминесцентных ламп, их использование вместо ламп накаливания может быть и экономически приемлемым при определенной цене за электроэнергию.

С разработкой и массовым выпуском электронных пускорегулирующих аппаратов (ЭПРА) появилась возможность создания более энергоэффективных светильников с компактными люминесцентными лампами, а также снизить потребление электроэнергии традиционными трубчатыми люминесцентными лампами на 20–30 %. Сокращение расхода электроэнергии достигается за счет повышения частоты электропитания до 20 кГц, что позволяет увеличить светоотдачу с поверхности осветительного прибора и уменьшить его габариты. При этом лампа с мощностью 10 Вт обеспечивает такую же освещенность, как и лампа накаливания мощностью 50 Вт. Рациональный подход при модернизации систем освещения заключается в первоочередной замене ламп накаливания другими типами светильников в тех системах, которые работают продолжительное время. В случаях кратковременного использования освещения использование ламп накаливания может оставаться оправданным вследствие небольших отрезков времени их эксплуатации и соответственно незначительного расхода потребляемой энергии. На рис. 5.5 представлены рекомендуемые типы светильников в зависимости от области их использования в здании.

Рис. 5.4. Сравнительный анализ трансформации электроэнергии Рис. 5.5. Рациональные области для различных типов светильников в здании Так же, как и для типично бытовых электроприборов, маркировка для обозначения энергоэффективности используется для ряда так называемых офисных приборов – компьютеров, факсов, принтеров, копировальных машин. Следует отметить, что в настоящее время такая техника широко используется в быту, поэтому провести четкий раздел между бытовой и офисной техникой затруднительно. Одной из проблем, которая связана с эксплуатацией офисной техники и зачастую выпадает из анализа на предмет затрат энергии, – это потребление электроэнергии при нахождении офисной техники во включенном состоянии, когда она не используется, в так называемом режиме «Stand by». Затраты энергии офисной техники в режиме «Stand by» составляют значительные величины до 20·109 кВт·ч/год. На рис. 5.6 показано энергопотребление для копировальной техники, которая находится в выключенном режиме. Данный факт объясняется наличием встроенных трансформаторов напряжения в копирах. Поэтому даже при выключении переключателя «Сеть»

в положение «выключено», при нахождении электрической вилки в розетке напряжение подается на питающий трансформатор, который продолжает потреблять некоторое количество энергии. Такой же принцип будет характерен и для других устройств, в состав которых входят трансформаторы напряжения.

Рис. 5.6. Энергопотребление в режиме «Stand by» некоторых офисных приборов 5.3. Приборы учета и контроля за потреблением тепловой Контроль качества электрической энергии подразумевает оценку соответствия показателей установленным нормам, а дальнейший анализ качества электроэнергии – определение стороны, виновной в ухудшении этих показателей.

Определение показателей качества электрической энергии – задача нетривиальная. Это оттого, что большинство процессов, протекающих в электрических сетях, – быстротекущие, все нормируемые показатели качества электрической энергии не могут быть измерены напрямую – их необходимо рассчитывать, а окончательное заключение можно дать только по статистически обработанным результатам. Поэтому для определения показателей качества электрической энергии необходимо выполнить большой объем измерений с высокой скоростью и одновременной математической и статистической обработкой измеренных значений.

Наибольший поток измерений необходим для определения несинусоидальности напряжения. Для определения всех гармоник до 40-й включительно и в пределах допустимых погрешностей требуется выполнять измерения мгновенных значений трех междуфазных напряжений 256 раз за период (3·256·50 = 38 400 в с). А для определения виновной стороны одновременно измеряются мгновенные значения фазных токов и фазовый сдвиг между напряжением и током, только в этом случае возможно определить, с какой стороны и какой величины внесена та или иная помеха.

Первичная обработка измеренных напряжений и токов состоит из определения их гармонического состава – по всем измеренным значениям выполняется быстрое преобразование Фурье. Далее производится усреднение полученных значений на установленных интервалах времени.

ГОСТ 13109-97 потребовал вычислять среднеквадратичные значения, что привело к необходимости использования двухпроцессорных схем при построении приборов.

Наиболее сложные расчеты задействуются при оценке колебаний напряжения. ГОСТ 13109-97 нормирует эти явления для огибающей меандровой (прямоугольной) формы, а в сети колебания напряжения имеют случайный характер. Поэтому приходится определять форму огибающей, по указанным в ГОСТе коэффициентам приведения пересчитывать кривую и только после этого определять показатели. При этом размах изменения напряжения и доза фликера считаются по-разному, в большинстве случаев требуется отдельный, специальный прибор – фликерметр.



Pages:     | 1 | 2 || 4 |
 


Похожие работы:

«А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева, В.Т. Старожилов НАУКИ О ЗЕМЛЕ Курс лекций Владивосток 2006 1 Министерство образования и науки Российской Федерации Федеральное агентство по образованию Дальневосточный государственный университет Академия экологии, морской биологии и биотехнологии Кафедра почвоведения и экологии почв Институт окружающей среды Кафедра физической географии А.М. Ивлев, А.М. Дербенцева, В.Т. Старожилов НАУКИ О ЗЕМЛЕ Учебное пособие Владивосток Издательство Дальневосточного университета...»

«Министерство образования Российской Федерации Ярославский государственный университет им П.Г. Демидова В.П. Семерной САНИТАРНАЯ ГИДРОБИОЛОГИЯ Учебное пособие по гидробиологии Издание второе, переработанное и дополненное Ярославль 2002 1 ББК Е 082я73 С 30 УДК 574.5:001.4 Семерной В.П. Санитарная гидробиология: Учеб. пособие по гидробиологии. 2е изд., перераб. и доп. Яросл. гос. ун-т. Ярославль, 2002. 147 с. ISBN 5-8397-0244-7 Данное учебное пособие написано по материалам, собранным автором к...»

«Министерство сельского хозяйства РФ Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Кафедра общей зоотехнии УТВЕРЖДЕНО протокол № 8 учебно-методической комиссии Технологического института от 20 февраля 2005г. Сельскохозяйственная радиобиология Методические указания по изучению дисциплины и задания для контрольной работы студентам - заочникам по специальности 110401 – Зоотехния; 110305 – Технология...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ И.И.ВАСЕНЕВ Е.Н. ПАКИНА СОВРЕМЕННЫЕ ДОСТИЖЕНИЯ В ОПТИМИЗАЦИИ АГРОЛАНДШАФТОВ И ОРГАНИЗАЦИИ УСТОЙЧИВЫХ АГРОЭКОСИСТЕМ Учебное пособие Москва 2008 Рецензент: профессор, доктор биологических наук Макаров О.А. Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно...»

«РЕКОМЕНДАЦИИ ЕВРОПЕЙСКОГО ОБЩЕСТВА КАРДИОЛОГОВ по профилактике, диагностике и лечению инфекционного эндокардита (новая версия 2009) Guidelines on the prevention, diagnosis, and treatment of infective endocarditis (new version 2009) The Task Force on the Prevention, Diagnosis, and Treatment of Infective Endocarditis of the European Society of Cardiology (ESC) Endorsed by the European Society of Clinical Microbyology and Infectious Diseases (ESCMID) and by the International Society of...»

«МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ ГОУВПО СИБИРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ГЕОДЕЗИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ Л.А. Черновский УЧЕНИЕ О ГИДРОСФЕРЕ Утверждено редакционно-издательским советом академии в качестве учебно-методического пособия для студентов, обучающихся по специальности 020804 Геоэкология Новосибирск СГГА 2010 УДК 556 ББК 26.22 Ч493 Рецензенты: кандидат технических наук, профессор СГГА Б.В. Селезнв кандидат биологических наук, зав. лабораторией ИПА СО РАН Н.П. Миронычева-Токарева...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ Л.П. СОШЕНКО, А.Г. КУХАРСКАЯ СОВРЕМЕННАЯ ВЕТЕРИНАРНАЯ ГОМЕОПАТИЯ Учебное пособие Москва 2008 1 Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно реализовывать государственные интересы РФ через систему экспорта образовательных услуг Экспертное заключение...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ А.П. ХАУСТОВ, М.М. РЕДИНА НОРМИРОВАНИЕ АНТРОПОГЕННЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ И ОЦЕНКИ ПРИРОДОЕМКОСТИ ТЕРРИТОРИЙ Учебное пособие Москва 2008 Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно реализовывать государственные интересы РФ через систему экспорта...»

«0 Новосибирский городской комитет охраны окружающей среды и природных ресурсов Новосибирский институт повышения квалификации и переподготовки работников образования Институт детства Новосибирского государственного педагогического университета Дворец творчества детей и учащейся молодежи Юниор Средняя общеобразовательная школа Перспектива О. А. Чернухин ЭКОЛОГИЧЕСКОЕ ВОСПИТАНИЕ ШКОЛЬНИКОВ В УСЛОВИЯХ РЕАЛИЗАЦИИ ОБРАЗОВАТЕЛЬНЫХ СТАНДАРТОВ ВТОРОГО ПОКОЛЕНИЯ Учебно - методическое пособие Новосибирск...»

«Министерство сельского хозяйства Российской Федерации Федеральное государственное учреждение высшего профессионального образования Мичуринский государственный аграрный университет Кафедра земледелия и мелиорации УТВЕРЖДЕНО протокол № 5 методической комиссии агрономического факультета от 24 декабря 2006 г. Методические указания по выполнению лабораторных и самостоятельных занятий по дисциплине Мелиорация на тему: Расчет размеров пруда и плотины для студентов 4 курса агрономического факультета по...»

«Английский язык в сфере промышленного рыболовства : учеб. пособие / сост. : Г.Р. АбдульА 13 манова, О.В. Федорова Астрахан. гос. техн. ун-т. Астрахань Изд-во ; – : АГТУ, 2010. – 152 с. ISBN 978-5-89154-363-8 Предназначено для аудиторной и самостоятельной работы студентов I–III курсов очной, заочной и дистанционной форм обучения, обучающихся по специальности 111001.65 Промышленное рыболовство. Основной целью сборника является овладение навыками чтения текстов профессиональной направленности. В...»

«ПРИОРИТЕТНЫЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ПРОЕКТ ОБРАЗОВАНИЕ РОССИЙСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ ДРУЖБЫ НАРОДОВ В.Н. ГРИШИН СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ПРЕСНОВОДНОЙ АКВАКУЛЬТУРЫ Учебное пособие Москва 2008 1 Инновационная образовательная программа Российского университета дружбы народов Создание комплекса инновационных образовательных программ и формирование инновационной образовательной среды, позволяющих эффективно реализовывать государственные интересы РФ через систему экспорта образовательных услуг Экспертное заключение –...»








 
© 2013 www.diss.seluk.ru - «Бесплатная электронная библиотека - Авторефераты, Диссертации, Монографии, Методички, учебные программы»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.