Рефераты → Остальные рефераты → 1 → 1 Почему мы нуждаемся в возобновляемых источниках энергии? 6

1 Почему мы нуждаемся в возобновляемых источниках энергии? 6

СОДЕРЖАНИЕ


1
ПОЧЕМУ МЫ НУЖДАЕМСЯ В ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКАХ ЭНЕРГИИ?
6


1.1 ЭНЕРГИЯ СЕГОДНЯ 6


1.2 ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ - ПРОБЛЕМА УСТОЙЧИВОСТИ 6


1.2.1
История потребления энергии 6


1.2.2
СКОЛЬКО ДЕЛАЕТ МЫ ИСПОЛЬЗУЕМ 7


1.2.3
БУДУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ 8


1.2.4
ЗАПАСЫ ИСКОПАЕМОГО ТОПЛИВА 10


1.3 ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ 11


1.3.1
ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ 12


1.3.2
КИСЛОТНЫЙ ДОЖДЬ 13


1.3.3
КАЧЕСТВО ЗАГРЯЗНЕННОГО ВОЗДУХА 15


1.3.4
МОРСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ 16


1.4 СОЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИМЕЛИ ОТНОШЕНИЕ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ 16


1.4.1
Политические и экономические проблемы 17


1.4.2
УЯЗВИМОСТЬ ИЗ-ЗА ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ 17


1.4.3
ВОЕННЫЕ ОПАСНОСТИ ОТ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ 17


1.5 ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ 17


1.5.1
БУДУЩЕЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ 18


1.5.2
СКРЫТЫЕ ЗАТРАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСКОПАЕМОГО ТОПЛИВА 19


1.6 ЛИТЕРАТУРА 20


2
СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ
21


2.1 ВВЕДЕНИЕ 21


2.2 Потенциалы 23


2.3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ 23


2.4 ПАССИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ 25


2.4.1
Пассивный Солнечный Обогрев 25


2.4.2
СОЛНЕЧНАЯ АРХИТЕКТУРА & АКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ 31


2.5 СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ 33


2.5.1
РЫНОК СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА 33


2.5.2
ПОТЕНЦИАЛЫ 35


2.5.3
ТИПЫ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ 35


2.5.4
Технологические Примеры 39


2.5.5
СОЛНЕЧНЫЙ ОБОГРЕВ 47


2.6 СОЛНЕЧНАЯ ТЕПЛОВАЯ ВЫРАБОТКА ЭНЕРГИИ 58


2.6.1
СОЛНЕЧНЫЕ концентраторы
58


2.6.2
Солнечные Водоемы 62


2.7 PHOTOVOLTAICS 64


2.7.1
РЫНОК ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ 64


2.7.2
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ 64


2.7.3
ТЕХНОЛОГИЯ 66


2.7.4
КЛЕТКИ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ 66


2.7.5
СОЛНЕЧНЫЕ МОДУЛИ 67


2.7.6
ПРЕИМУЩЕСТВА ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ 67


2.7.7
Простые Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ 68


2.7.8
Солнечная Водная Перекачка 69


2.7.9
СИСТЕМЫ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ С БАТАРЕЯМИ 69


2.7.10
ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ ДОМАШНЯЯ СИСТЕМА С БАТАРЕЯМИ 70


2.7.11
ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ С ГЕНЕРАТОРАМИ 75


2.7.12 СВЯЗАННЫЙ С СЕТКОЙ ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ 75


2.7.13
ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ сервисного масштаба
76


2.8 Директива для Оценки Солнечных Потенциалов, Барьеров и Эффектов 77


2.8.1
Солнечное нагревание 77


2.8.2
Электричество Photovoltaics 78


2.9 ЛИТЕРАТУРА - СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ 80


3
БИОМАССА
82


3.1 ВВЕДЕНИЕ 82


3.2 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ 85


3.3 ВЫГОДА БИОМАССЫ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ 86


3.4 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА 87


3.4.1
ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ 87


3.4.2
КИСЛОТНЫЙ ДОЖДЬ 87


3.4.3
Эрозия почвы & Загрязнение воды
87


3.5 ТОПЛИВО БИОМАССЫ 88


3.5.1
ДЕРЕВЯННЫЕ ОСТАТКИ 88


3.5.2
СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОСТАТКИ 88


3.5.3
КОРОТКИЕ ЗАВОДЫ ВРАЩЕНИЯ 89


3.6 ТОПЛИВО БИОМАССЫ В РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАНАХ 89


3.6.1
Древесное топливо 89


3.6.2
Древесный уголь 90


3.6.3
Остатки 90


3.7 МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ ОТ БИОМАССЫ 91


3.7.1
СГОРАНИЕ 91


3.7.2
PYROLYSIS 92


3.7.3
ГАЗИФИКАЦИЯ 93


3.7.4
БРОЖЕНИЕ 93


3.7.5
АНАЭРОБНОЕ ВЫВАРИВАНИЕ 94


3.8 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИМЕРЫ 96


3.8.1
Производство высокой температуры с деревянными котлами увольнения 96


3.8.2
ВРУЧНУЮ ЗАПУЩЕННЫЕ КОТЛЫ 97


3.8.3
Топливные гранулы и щепа В АВТОМАТИЧЕСКИ ЗАПУЩЕННЫХ КОТЛАХ
99


3.8.4
СОЛОМЕННЫЕ КОТЛЫ УВОЛЬНЕНИЯ 101


3.8.5
ЭФФЕКТИВНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ МЕТОДЫ ГОРЕНИЯ ДЛЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН 104


3.8.6
Деревянные Основы Газификации 108


3.8.7
БРОЖЕНИЕ - Преобразование биомассы в этанол 109


3.9 НЕБОЛЬШИЕ ЗАВОДЫ БИОГАЗА ДЛЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН 111


3.9.1
Удобоваримая Собственность Органического вещества 111


3.9.2
Система Biogas Production 111


3.9.3
Состав Биогаза 112


3.9.4
Собственность Биогаза 112


3.9.5
Механика Извлечения Биогаза 112


3.9.6
Завод биогаза 113


3.9.7
Функционирование Простой Индии Сельские Домашние Заводы Биогаза 115


3.9.8
Классификация Заводов Биогаза 118


3.9.9
Общие индийские Проекты Завода Биогаза 119


3.9.10
Модель Janata 120


3.10 Преобразование биомассы в электричество 125


3.10.1
Газификация 125


3.10.2
Cо-УВОЛЬНЕНИЕ 126


3.10.3
КОГЕНЕРАЦИЯ 126


3.11 Директива для Оценки Потенциалов Биомассы, Барьеров и Эффектов 128


3.11.1
Неиспользованный Лесной энергетический Потенциал & Древесное топливо 128


3.11.2
Остатки от деревянной промышленности 129


3.11.3
Горючая трата от сельского хозяйства 130


3.11.4
Энергетические Зерновые культуры 132


3.11.5
Биогаз 133


3.12 ЛИТЕРАТУРА - БИОМАССА 135


4
ЭНЕРГИЯ ВЕТРА
138


4.1 ВВЕДЕНИЕ 138


4.1.1
РАЗВИТИЕ 139


4.2 ЭНЕРГИЯ НА ВЕТРУ 141


4.2.1
ВОЗДУШНАЯ ПЛОТНОСТЬ 141


4.2.2
ОБЛАСТЬ РОТОРА 141


4.2.3
Скорость ветра 141


4.3 ТЕХНОЛОГИЯ 144


4.3.1
Системные Компоненты ветра 145


4.3.2
ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ 145


4.4 ПРИМЕНЕНИЕ ВЕТРЯНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 147


4.4.1
БОЛЬШИЕ ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ - WINDFARMS 147


4.4.2
МАЛЕНЬКИЕ ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ 150


4.4.3
ПРИМЕНЕНИЕ МАЛЕНЬКИХ ВЕТРЯНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ 151


4.5 Воздействие на окружающую среду заводов энергии ветра 154


4.6 РУКОВОДЯЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДЛЯ ЗАЯВЛЕНИЙ ЭНЕРГИИ ВЕТРА 155


4.6.1
РАСПОЛОЖЕНИЕ ТУРБИНЫ 155


4.6.2
СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ВЕТРА 156


4.6.3
КАЛИБРОВКА ТУРБИНЫ 158


4.7 ЛИТЕРАТУРА - ЭНЕРГИЯ ВЕТРА 159


5
ВЛАСТЬ HYDRO
161


5.1 ВВЕДЕНИЕ 161


5.2 ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ HYDRO 161


5.2.1
ПРОБЛЕМЫ ВЛАСТИ HYDRO 163


5.3 ТЕХНОЛОГИЯ 167


5.3.1
ТИПЫ ТУРБИН 168


5.4 БОЛЬШОЙ ИЛИ МАЛЕНЬКИЙ HYDRO? 171


5.5 Большая Гидроэлектроэнергия 171


5.6 Маленькая Гидроэлектроэнергия 172


5.6.1
НЕБОЛЬШИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ HYDRO ДЛЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН 173


5.6.2
МИКРО СИСТЕМЫ HYDRO 174


5.6.3
НАКАЧАЙТЕ КАК ТУРБИНА 175


5.6.4
НАСОС RAM HYDRO 177


5.6.5
РУКОВОДЯЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДЛЯ МАЛЕНЬКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ HYDRO 178


5.7 ОКЕАНСКАЯ ВЛАСТЬ 184


5.7.1
ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ И ОТЛИВОВ 184


5.7.2
ЭНЕРГИЯ ВОЛНЫ 186


5.8 Литература - ВЛАСТЬ HYDRO 189


6. АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ
191


6.1. БИОДИЗЕЛЬ 192


6.2. БИОГАЗ 196


6.3. ЭТАНОЛ 198


7
ЕДИНИЦЫ
202


1 ПОЧЕМУ МЫ НУЖДАЕМСЯ В ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКАХ ЭНЕРГИИ?
1.1 ЭНЕРГИЯ СЕГОДНЯ

Большая часть энергии, которую мы используем сегодня, прибывает из ископаемого топлива. Уголь, нефть, и природный газ - все ископаемое топливо созданные несколько миллионов лет прежде распадом растений и животных. Это топливо похоронено между слоями земли и скалы. В то время как ископаемое топливо все еще создается сегодня подземной высокой температурой и давлением, они потребляются намного более быстро, чем они созданы. По этой причине, ископаемое топливо рассматривают как невозобновляемое; то есть, они не заменены, как только мы используем их. Так, мы исчерпаем их когда-то в будущем. Кроме того горение ископаемого топлива приводит к загрязнению и многим воздействиям на окружающую среду. Поскольку наш мир зависит так от энергии, мы должны использовать источники энергии, которая продлится навсегда. Эти источники называют возобновляемым источником энергии. Кроме того эти возобновляемые источники энергии намного больше безвредны для окружающей среды чем ископаемое топливо, когда они сожжены.


Среди ископаемого топлива так или иначе у специального характера есть ядерное топливо урана, которое может быть исчерпано меньше чем через 100 лет, но в так называемых бридерных реакторах это может умножиться и продлиться намного больше. Однако проблемы с радиоактивными отходами, которые представят опасность в течение миллионов лет и воздействие несчастного случая в Чернобыле, который показал риск, связанный с ядерной энергией, большинством правительств в индустрализированном мире, теперь оставляют ядерную энергию полностью. Это развитие продолжается несмотря на то, что ядерная энергия, которые производят почти нулевую эмиссию парниковых газов, может быть так или иначе решением глобального изменения климата (см. рев). Эмиссия парниковых газов теперь признана самой важной силой позади усилий уменьшить потребление власти окаменелости.


ПОЧЕМУ МЫ НУЖДАЕМСЯ В ИЗМЕНЕНИИ В ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМ ИСПОЛЬЗОВАНИИ?


Главная проблема не состоит в том, что мы используем энергию, но как мы производим и потребляем энергетические ресурсы. Пока мы продолжаем удовлетворять наши энергетические потребности прежде всего сгоранием ископаемого топлива или ядерных реакций, мы собираемся иметь проблемы, воздействия на окружающую среду, социальные и проблемы устойчивости. В чем мы действительно нуждаемся, источники энергии, которые продлятся навсегда и могут использоваться без загрязнения окружающей среды.


1.2 ПОТРЕБЛЕНИЕ ЭНЕРГИИ - ПРОБЛЕМА УСТОЙЧИВОСТИ

Каждый год, эквивалент приблизительно 10 000 миллионов тонн угля потребляется на земле как энергия. Приблизительно 40 % от этого основаны на нефти и вместе с каменноугольным и природным газом больше чем 90 % следствия потребления полной энергии углеродистых атомов в этом ископаемом топливе. Последствием будет глобальное потепление (парниковый эффект) и нехватка ресурсов в будущем.


1.2.1 История потребления энергии

Древнее открытие огня и возможность горящего леса сделали доступным, впервые, довольно большое количество энергии для человечества. Позже (4000 и 3500 лет до н.э.) после того, как первые парусные суда и ветряные мельницы были развиты, и использование гидроэлектроэнергии началось через водные заводы или ирригационные системы, культурное развитие начало ускоряться. В течение нескольких тысяч лет энергетические требования человека были охвачены только возобновляемыми источниками энергии - солнце, биомасса, hydro и энергия ветра. Это было только до начала промышленной революции и способности преобразовать высокую температуру в движение, когда потребление энергии и промышленное развитие ускорялись быстро. Промышленная революция была революцией энергетической технологии, основанной на ископаемом топливе. Это произошло шаг за шагом, от эксплуатации месторождений угля к областям нефтяного и природного газа в глобальном масштабе. Это была только половина столетия, с тех пор как ядерная энергия начала использоваться в качестве источника энергии. После того, как этот основанный на окаменелости мир эры приближается к началу другого главного перехода, далеко от ископаемого топлива и к возобновляемым источникам энергии еще раз.


Фундаментальное изменение на энергетической картине может быть найдено в огромном увеличении энергопотребления с середины прошлого столетия. То увеличение - результат не только промышленного развития, но также и прироста населения. Мировое население выросло 3.2 раза между 1850 и 1970, использование на душу населения индустриальной энергии увеличилось о 20-кратном, и полном мировом использовании индустриальных и традиционных энергетических объединенных форм, увеличился более чем 12-кратный.


Мировое население и энергетическое использование, 1850-1990.


Мировое население


(миллиарды)


Энергетическое использование на человека ежегодно


(кВт)


Ежегодное мировое энергетическое использование (ТВТ)


Индустриальные формы


Традиционные формы


Индустриальные формы


Традиционные формы


Общее количество


1850


1.13


0.10


0.50


0.11


0.57


0.68


1890


1.49


0.32


0.35


0.48


0.52


1.00


1930


2.02


0.85


0.28


1.71


0.56


2.27


1970


3.62


2.04


0.27


7.38


0.98


8.36


1990


5.32


2.19


0.29


11.66


1.54


13.20


Отметьте: индустриальные энергетические формы - главным образом, уголь, нефть, и природный газ со скромными вкладами от гидроэлектроэнергии и ядерной энергии. Традиционные энергетические формы - древесное топливо и древесный уголь, подрезают траты и биогаз (экскременты). Энергетический уровень использования ТВТ эквивалентен 700 миллионам тонн нефти ежегодно. Пищевые калории и энергетические вклады работы животных не включены. Пищевое энергетическое требование среднего человека - только более чем 0.1 кВт.


1.2.2 СКОЛЬКО ДЕЛАЕТ МЫ ИСПОЛЬЗУЕМ

Сегодня ископаемое топливо, такое как уголь, счет нефтяного и природного газа на 90 % полного основного энергоснабжения. Предполагаемое полное мировое потребление основной энергии, во всех формах (включая некоммерческое топливо как биомасса), является эквивалентом почти 10.000 миллионов тонн нефти (mtoe) ежегодно. Мировое основное потребление энергии увеличилось на 2.7 % в 2005, ниже устойчивого роста предыдущего года 4.4 %, но все еще выше 10-летнего среднего числа.


Мировое Потребление энергии в 2000.


Мир


Mtoe


США


%


ЕС 15


%


Япония


%


Россия


%


China*


%


Индия


%


Все Топливо


9977,7


23,1


14,9


5,3


6,2


11,4


5,2


Твердое топливо


2336,0


23,2


9,4


4,1


4,7


28,1


7,5


Нефть


3482,7


25,6


17,2


7,5


3,7


6,4


3,2


Природный газ


2112,4


26,0


16,3


3,1


15,1


1,3


1,1


Ядерный


680,4


30,6


33,8


12,3


5,1


0,6


0,6


Возобновляемые источники энергии


1367,1


8,0


6,7


1,2


1,5


17,1


15,2


Hydro


227,4


9,6


12,8


3,3


6,2


8,4


2,8


Геотермический


43,5


30,1


7,9


6,6


0,1


0,0


0,0


Ветер / Солнечный


7,2


27,4


37,8


12,6


0,0


0,0


1,9


Биомасса


1089,0


6,7


5,2


0,5


0,6


19,7


18,5


Источник: обслуживание комиссии, Организация по Экономическому Сотрудничеству и развитию


* Включает Гонконг


Принимая мировое население приблизительно 6000 миллионов в 2000 году, это дает среднегодовой расход топлива для каждого человека в мировом эквиваленте приблизительно 1.7 тоннам нефтяного эквивалента 69 GJ. Эти числа включают все типы энергии, используемой промышленностью, торговлей, домашние хозяйства и т.д. так же как потери в энергетическом секторе, такие как крупные потери в ядерных, угольных и газовых электростанциях. Они также включают большие количества леса и другого биологического топлива, используемого главным образом в развивающихся странах. Числа - средние числа по населению в мире, и скрытый огромные различия между различными мировыми областями. Топливо используется на человека по средней норме в развитых странах, которая является больше чем шесть раз этим в развивающихся странах. Можно заметить по следующему графу, что развитые страны (Северная Америка, Европа, бывший Советский Союз) используют почти вдвое больше топлива в качестве развивающихся стран; но у них есть меньше чем одна треть их населения.


1.2.3 БУДУЩИЕ ТЕНДЕНЦИИ

Согласно официальным оценкам, потребление энергии продолжит увеличиваться, как оно делало в недалеком прошлом, приводя к увеличивающимся проблемам энергоснабжения и увеличило проблемы охраны окружающей среды.


Один важный водитель для увеличенного потребления энергии - увеличивающееся население. Мировое население было приблизительно 6 миллиардами человек в 2000. Оценки ООН тенденций населения предвидят, что это продолжит увеличиваться до приблизительно 8 миллиардов к 2025, но стабилизирующийся к 2100 году в где-нибудь между 10 и 12 миллиардами человек. Большая часть того увеличения будет в меньшем количестве развитых стран.


Официальный прогноз от Международного энергетического агентства, Мировая энергетическая Перспектива, которая - 2004 то, что потребление во всем мире продолжает расти за следующие два десятилетия, с большинством роста в Азии. Мировое энергопотребление в 2020 спроектировано, чтобы достигнуть почти 600 000 PJ (14 400 Mtoe).


Большая часть того увеличения будет в меньшем количестве развитых стран. Согласно американской САМКЕ (Министерство энергетики) перспектива для энергетического использования во всем мире продолжает показывать сильные перспективы возрастающих уровней потребления за следующие два десятилетия, во главе с растущим спросом на энергию использования конца в Азии. Мировое энергопотребление в 2015 спроектировано, чтобы достигнуть почти 562 квадрильонов Британских тепловых единиц (Британская тепловая единица). Ожидаемое приращение в полном энергопотреблении между 1995 и 2015 - почти 200 квадрильонов британских тепловых единиц - соответствовало бы полному мировому потреблению энергии, зарегистрированному в 1970, как раз перед энергетическим кризисом 1973.


Две трети всего энергетического роста произойдут в развивающихся экономиках и экономических системах в переходе, с большой частью того роста, сконцентрированного в Азии. Энергетический рост в развивающихся странах Азии спроектирован, чтобы составить в среднем 4.2 процента ежегодно, по сравнению с 1.3 процентами для индустрализированных экономических систем. Американский темп роста, как ожидают, составит в среднем только приблизительно 1 процент ежегодно. Уже 1990, американское потребление энергии превысило полное потребление в странах развития Азии на 33 квадрильона британских тепловых единиц. К 2015, энергетическое использование в развитии Азии, как ожидают, превысит американское потребление на 48 квадрильонов британских тепловых единиц.


Мировое Потребление энергии областью, 1970-2015 (Квадрильон британских тепловых единиц):


Область


1970


1995


2010


2015


Ежегодное Процентное изменение


1970-1995


1995-2015


Индустрализированный


135.1


200.2


248.7


260.8


1.6


1.3


Соединенные Штаты


67.6


90.6


107.9


110.9


1.2


1.0


Развитие


32.0


112.6


194.4


226.2


5.2


3.5


Азия


18.9


69.6


134.7


159.1


5.4


4.2


EE/FSU


39.7


52.1


70.5


75.0


1.1


1.8


Полный Мир


206.7


364.9


513.6


561.9


2.3


2.2


Отметьте: Общие количества, возможно, не равняются сумме компонентов из-за независимого округления. Иллюстрации не включают некоммерческое топливо как биомасса. 1 квадрильон британских тепловых единиц = 1 054 ЭДЖА.


EE/FSU = Восточная Европа и прежний Советский Союз.


Согласно сообщению американской САМКИ к 2015, нефтяное использование, как ожидают, превысит 100 миллионов баррелей в день, норма потребления, на 50 процентов больше чем в 1995. Нефть, которую торговые образцы, как ожидают, переместят заметно как потребление нефти в Азиатско-Тихоокеанских областях далеко, опережает внутреннюю производственную прибыль, приводя к значительному увеличению импорта от ближневосточных поставщиков. Во всем мире, угольное использование спроектировано, чтобы превысить 7.3 миллиардов тонн к 2015, по сравнению с 5.1 миллиардами тонн в 1995. Рост в угольном использовании будет на местах сконцентрирован, происходя по большей части в Индии и Китае.


Мировое Потребление энергии Топливом, 1970-2015 (Квадрильон британских тепловых единиц):


Источник энергии


1970


1995


2010


2015


Ежегодное Процентное изменение


1970-1995


1995-2015


Нефть


97.8


141.1


194.8


213.4


1.5


2.1


Природный газ


36.1


77.7


129.0


144.7


3.1


3.2


Уголь


59.7


93.1


122.7


134.7


1.8


1.9


Ядерный


0.9


23.3


25.0


22.8


13.9


-0.1


Возобновляемые источники энергии


12.2


29.7


42.1


46.3


3.6


2.3


Общее количество


206.7


364.9


513.6


561.9


2.3


2.2


Отметьте: Общие количества, возможно, не равняются сумме компонентов из-за независимого округления.


У природного газа, как ожидают, будет самый высокий темп роста среди ископаемого топлива, в 3.1 процентах в год, получая акцию относительно нефти и угля. К 2015 потребление природного газа на основе Британской тепловой единицы превысит полное потребление нефти, зарегистрированное на 1995, на уровне, эквивалентном двум третям потребления нефти, спроектированного на 2015. Потребление природного газа в 1995 составляло только приблизительно 55 процентов потребления нефти.


Согласно американскому предсказанию САМКИ только приблизительно 8 процентов спроектированного роста энергопотребления за следующие два десятилетия будут поданы источниками неископаемого топлива. Фактически, неокаменелость (коммерческая) топливная акция мирового потребления энергии уменьшается от 15 процентов до 12 процентов за период проектирования. Таким образом, мировой выброс углерода, вероятно, увеличится на 3.7 миллиарда метрических тонн, или 61 процент, по уровню 1990 года к 2015. Соглашение глобального потепления 1992 передает всех подписавшихся, чтобы искать и развить политику смягчить или стабилизировать выброс углерода. Однако, даже если бы все развитые страны смогли достигнуть стабилизации своей эмиссии относительно уровней 1990 года, то полный мировой выброс углерода все еще повысился бы на 2.5 миллиарда метрических тонн за следующие два десятилетия.


Энергетическое использование на душу населения в индустрализированных экономических системах в мире, которое далеко превышает уровни в недавно развивающихся экономических системах, как ожидают, изменится только умеренно за следующие два десятилетия. В некоторых развивающихся экономических системах (например, Индия и Китай), может удвоиться энергетическое использование на душу населения. Даже с таким ростом, однако, среднее энергетическое использование на душу населения в развивающихся странах все еще будет меньше чем одной пятой среднее число для промышленно развитых стран в 2015.


В дальнейшей перспективе, потребление нефти как основной источник коммерческой энергии сегодня, начнет уменьшаться после фазы перехода (между 2020 и 2060). Ожидается, что природный газ продолжит использоваться, пока цена и доступность удовлетворительные, но поскольку запасы уменьшают или ценовой уголь повышения (который обычно менее дорог, чем природный газ и его международные цены вряд ли повысятся), будет командовать большей пропорцией рынка. Чтобы поддержать энергетические уровни и из-за международных экологических проблем, некоторые эксперты предсказывают, что уголь должен будет быть использован чисто, где процесс газификации будет самым безвредным для окружающей среды способом своего будущего использования.


Переход к жизнеспособной энергетической системе требует, чтобы акция возобновляемых источников энергии непрерывно выросла. Возобновляемые источники энергии, объединенные с системой новых технологий, могут способствовать до значительной степени энергетическим требованиям в период времени вне 2020. В докладе для UN Solar Energy Group для Окружающей среды и развития предполагается, что использование технологии уже на рынке или в продвинутой технической стадии тестирования, к середине следующих возобновляемых источников энергии столетия могло составлять 60 процентов рынка электроэнергии в мире и 40 процентов рынка для топлива, используемого непосредственно.


1.2.4 ЗАПАСЫ ИСКОПАЕМОГО ТОПЛИВА

Ископаемое топливо - ценные естественные источники энергии, которые потребовали нескольких миллионов лет для их создания, но теперь быстро исчерпываются. О видном беспокойстве, что ископаемое топливо закончится, сообщила почти 30 лет назад влиятельная книга Пределы Росту.
Эта книга сообщила о ряде компьютерных моделирований будущего использования ресурса, в котором мировое потребление топлива продолжало повышаться по экспоненте. Предсказанным результатом был окончательный крах в поставках топлива, независимо от количества топлива, которое, как предполагают, было доступно. Эти страхи вошли в острый центр в топливном кризисе 1973 года, когда страны-члены ОПЕК смогла впервые скоординировать их политику и подняла цену нефти резко. Один из факторов, которые дали ОПЕК, заявляет, что власть проявить их влияние так сильно состояла в том, что США, прежде главный экспортер нефти, стали импортером. Соединенные Штаты израсходовали большую часть легко доступной нефти от месторождений нефти Техаса.


Нехватка, ожидаемая в драматических проблемах тех дней, не кажется неизбежной в настоящее время. Общий принцип, что количество остающегося ископаемого топлива в конечном счете ограничено и не может продлиться навсегда, очевидно верен, но оценка, сколько времени они продлятся, не является простым процессом. В любом году, недавно сообщил, что числа для ”доказанных запасов” нефти, газа и угля доступны. Доказанные запасы вообще взяты, чтобы быть теми количествами, на какую геологическую и техническую информацию указывают с разумной уверенностью, может быть восстановлен в будущем от известных депозитов при существующих экономических условиях и эксплуатационных режимах. Полезное число заслуги для топливных запасов - отношение запаса/производства. Если доказанные запасы, остающиеся в конце какого-либо года, разделены на производство (потребление) в том году, результат - время, когда те, которые остаются запасами, продлились бы, если производство должно было продолжиться на тогда-текущем-уровне.


Согласно статистике Бритиш Петролеум запасы/производство (R/P) отношение ресурсов окаменелости в мире оценено как:


ТОПЛИВО


ОТНОШЕНИЕ R/P


Нефть


40 лет


Природный газ


62 года


Уголь


224 года


Как ископаемое топливо, уран - также один из depletable природных ресурсов. Если уран только используется в некогда через цикл, где это сожжено в реакторе только однажды и расположено как трата после того, подтвердил, что запасы предназначены, чтобы быть исчерпанными за следующие 60 лет.


Отношение запасов/производства для любой области также дает признак зависимости той области на более привилегированных областях. Например, для нефти, отношение запаса/производства составляло меньше чем 10 лет для Западной Европы и для Северной Америки, это были приблизительно 25 лет. Очевидно, обе области были бы в отчаянном положении, если они не могли бы импортировать нефть из Ближнего Востока, где отношение составляет почти 100 лет. У Ближнего Востока есть приблизительно 60 % запасов в мире нефти, и одна только Саудовская Аравия содержит приблизительно 25 %.


Для газа ситуация несколько отличается, из-за массивных запасов в прежнем Советском Союзе. Эта область держит приблизительно 40 % запасов миров газа, и еще 40 % газа находятся в регионе ОПЕК. Мир в целом очень зависит от ограниченного числа областей, у которых есть большинство запасов. Отношение запаса/производства для угля намного больше и намного более равномерно распределено. К сожалению, у угля есть неудобства по сравнению с нефтью и газом. Угольное горение создает больше CO2 за единицу энергии, выпущенной, чем имеет место с газом и нефтью, и большим количеством зеленовато-желтого диоксида и окисей азота.


НЕФТЬ


В некоторый момент в течение следующих пяти лет мы будем потреблять больше чем одну половину полной нефти окаменелости годной к употреблению на Земле. До настоящего времени, мы извлекли 807 миллиардов баррелей сырой нефти. Только приблизительно 995 миллиардов баррелей остаются, что может быть извлечен в текущих издержках производства. Если бы международный темп потребления нефти оставался постоянными 24 миллиардами баррели нефти ежегодно, то мы исчерпали бы нефть в 2040. Но потребление не статично - оно увеличивается приблизительно на 2 процента ежегодно. Кажется ясным, что спрос на нефть промахнется по поставке задолго до 2040. В некоторый момент между 2010 и 2025, все топливо от нефти окаменелости будет слишком дорого для среднего потребителя, чтобы предоставить. Точно то, когда тот момент наступает, будет зависеть в значительной степени от действий ближневосточных стран.


Исследование для нефти, самое важное ископаемое топливо сегодня, является очень дорогим бизнесом. Количество исследования зависит от экономических условий, особенно цена нефти, и на политические условия. Доказанные запасы в мире нефти увеличились приблизительно с 540 миллиардов баррелей в 1969 только к более чем 1000 миллиардам баррелей в 1992, но это не означает, что потенциальные запасы неограниченны. Земля была рассмотрена в больших деталях нефтяными компаниями, и самые легкие, самые дешевые и самые многообещающие резервуары были все найдены. За исключением огромного месторождения нефти на Ближнем Востоке, были израсходованы наиболее с готовностью годные для использования источники в мире нефти и газа. Именно только из-за этого такие трудные источники нефти как Северное море и Аляска стали экономически жизнеспособными - то есть, цена нефти выросла достаточно, чтобы сделать их стоящей эксплуатацией. В физических терминах более трудные запасы требуют более глубоких отверстий или извлечения в более трудной окружающей среде, и использования большего количества материалов и усилия поставлять тот же самый результат.


Природный газ


В 1970, во всем мире ежегодное потребление природного газа составляло 850 миллиардов кубических метров. Сегодня, ежегодное потребление составляет более чем 2000 миллиардов кубических метров и увеличивается в 3.5 процентах ежегодно. К 2050 ежегодный прирост на 3.5 процента в потреблении исчерпает запасы природного газа. Однако, увеличение потребления природного газа ускоряется при удивительном уровне. К 2040 будут исчерпаны дешевые поставки природного газа. Этим фактом недавно полностью пренебрегли энергетические компании, которые строят новые электростанции природного газа, чтобы дать клиентам в их области более дешевое и более чистое электричество. Эксперты полагают, что к 2010, электроснабжение от новых средств власти природного газа подскочит к 100 000 мегаватт в одних только США. Электростанции природного газа привлекательны для инвесторов. Они имеют относительную короткую плату назад время (среднее число, шестилетнее в США), и могут произвести электричество для низкой цены двух - трех американских центов за часовой киловаттом. Кажется ясным, что спрос на топливо природного газа увеличится в ближайшем будущем, но замедлится во второй половине следующего столетия.


1.3 ВОЗДЕЙСТВИЕ НА ОКРУЖАЮЩУЮ СРЕДУ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ

Большинство важных воздействий на окружающую среду, вызванных источниками энергии, является глобальным изменением климата и кислотным дождем - оба из которых возникают в сгорании ископаемого топлива и приводят к глобальным или трансграничным эффектам.


1.3.1 ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ

В течение прошлых нескольких десятилетий беспокойство росло на международном уровне, что увеличение концентраций парниковых газов в атмосфере изменит наш климат способами, вредными для нашего социально-экономического благосостояния. Изменение климата или глобальное потепление означают постепенное увеличение глобальной средней воздушной температуры в поверхности земли. Богатые данные демонстрируют, что мировой климат нагрел в течение прошлых 150 лет. Большинство ученых теперь полагает, что глобальное потепление имеет место, при уровне приблизительно 0,3 °C в десятилетие, и что это вызвано увеличениями концентрации так называемых "парниковых газов" в атмосфере. Самый важный единственный компонент этих выбросов парниковых газов - углекислый газ (CO2). Основной источник эмиссии CO2 - электростанции, автомобили, и промышленность. Сгорание ископаемого топлива вносит приблизительно 80 процентов в полную международную антропогенную эмиссию CO2.


Другой источник - глобальная вырубка леса. Деревья удаляют углекислый газ из воздуха, как они растут. Когда они сокращены и сожгли это, CO2 выпущен назад в атмосферу. Массивная вырубка леса во всем мире выпускает большое количество CO2 и уменьшает способность лесов взять CO2 от атмосферы.


Второй главный парниковый газ - метан (CH4). Это - незначительный побочный продукт горящего угля, и также прибывает из выражения природного газа (который является почти чистым метаном). Различное ископаемое топливо производит различное количество CO2 за единицу выпущенной энергии. Уголь - в значительной степени углерод, и таким образом, большинство его продуктов сгорания - CO2. Природный газ, который является метаном, производит воду так же как CO2, когда это сожжено, и так испускает меньше CO2 за единицу энергии чем уголь. Нефть падает где-нибудь между газом и углем с точки зрения эмиссии CO2, поскольку это составлено из смеси углеводородов. Количество CO2, произведенного за единицу энергии от угля, нефти и газа, находится в приблизительной пропорции 2 к 1,5 к 1. Это - одна из причин, почему есть движение к большему использованию природного газа вместо угля или нефти в электростанциях, несмотря на намного большее изобилие угля.


1.3.1.1 КАК ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ РАБОТАЕТ

Атмосфера земли составлена из нескольких газов, которые действуют как "оранжерея", заманивая лучи солнца в ловушку, поскольку они отражены от поверхности земли. Без этого механизма земля была бы слишком холодной, чтобы выдержать жизнь, поскольку мы знаем это. Начиная с промышленной революции люди добавляли огромные количества парниковых газов, особенно углекислый газ (CO2) к атмосфере. Больше парниковых газов означает, что больше высокой температуры поймано в ловушку, который вызывает глобальное потепление. Горящим углем нефтяной и природный газ увеличивает атмосферные концентрации этих газов. За прошлое столетие увеличения промышленности, транспортировки, и производства электричества увеличили газовые концентрации в атмосфере быстрее, чем естественные процессы могут удалить их приводящий к вызванному человеком нагреванию земного шара.


1.3.1.2 ДОКАЗАТЕЛЬСТВА

Недавно, встревожить события, которые совместимы с научными предсказаниями об эффектах изменения климата, стало более банальным. Глобальная средняя температура увеличилась приблизительно на 0.5 ° C, и уровень моря повысился приблизительно на 30 сантиметров в прошлом столетии. 1998 был самым жарким годом, так как точные отчеты начались в 1840-ых, и десять из самых жарких лет произошли в течение прошлых 15 лет.


В 1995 официальное подтверждение глобального изменения климата прибыло, когда ООН, Межправительственная Группа по глобальному потеплению (IPCC), официально назначенной международной группе экспертов более чем 2 500 из ведущих в мире научных экспертов, нашла, что” … баланс доказательств предлагает человеческое влияние на мировой климат.” Пришли к заключению, что температура на этой планете в течение этого столетия устойчиво повысилась с более высокой концентрацией углекислого газа, при уровне в соответствии с теоретическим предсказанием и что это - эффект, который продолжил бы поднимать температуру в течение еще 75 лет, даже если бы выделение углекислого газа было остановлено сегодня.


Следующее - события который последовательный с предсказаниями ученых эффектов глобального потепления. Прошлые два десятилетия засвидетельствовали поток новой высокой температуры и отчеты осаждения. Ледники тают во всем мире. Было 50-процентное сокращение льда ледника в европейских Альпах с 1900. Ледник Колумбии Аляски отступил больше чем 12 километров за прошлые 16 лет, в то время как температуры там увеличились. Огромная часть Антарктического шельфового ледника прервалась. Некоторые ученые думают, что это может быть началом конца для шельфового ледника Ларсена Б, который является о размере Коннектикута. Серьезные наводнения как разрушительные относящиеся к Среднему Западу наводнения 1993 и 1997 больше распространены. Инфекционные заболевания перемещаются в новые области. Соответствующий с глобальным потеплением, уровни морей повысились, и климатические зоны переходят. Все эти изменения иллюстрируют воздействие на окружающую среду глобального изменения климата. Глобальное потепление и изменение климата излагают серьезную угрозу выживанию многих разновидностей и к благосостоянию людей во всем мире.


1.3.1.3 БУДУЩИЕ ВОЗДЕЙСТВИЯ ГЛОБАЛЬНОГО ПОТЕПЛЕНИЯ

IPCC оценивает, что воздушные температуры могут увеличиться до 5°C, и уровни морей могут повыситься на 1 метр за следующие 100 лет. Изменения этой величины затронут много аспектов наших жизней. Вот некоторые из них:


Больше людей умрет от напряжения высокой температуры. Серьезные периоды сильной жары как тот, который убил сотни людей в Чикаго в 1995, станут более частыми. Дети и пожилые являются самыми уязвимыми, чтобы нагреть напряжение.


Тропические болезни распространятся. Инфекционные заболевания, такие как Малярия, Лихорадка денге, энцефалит, и холера, которые распространены москитами и другими несущими болезнь организмами, которые процветают в более теплых климатах, будут в состоянии продвинуться в новые области. Это приведет к большему количеству инцидентов как вспышки малярии в Нью-Джерси и Лихорадка денге в Техасе.


Морской уровень повысится. Возрастающий уровень моря разрушит пляжи и прибрежные заболоченные места, разрушающие существенную среду обитания и покидающие прибрежные зоны, более склонные к наводнению. Только 50-сантиметровое повышение уровня моря удвоило бы глобальное население в опасности от штормовых волн.


Водный цикл будет разрушен. Поскольку водный цикл усиливается, некоторые области испытают более серьезную засуху, в то время как другие увеличат наводнение. Эта изменчивость подчеркнет области, которые являются уже склонными к проблемам качества воды и количества.


Продовольственные урожаи урожая будут затронуты. Более теплый климат увеличит ирригационные требования и диапазон определенных вредителей, но это также расширит сельскохозяйственный сезон для некоторых областей. В то время как некоторые страны найдут свои увеличения производства пищевых продуктов с более теплым климатом, самые бедные страны, которые уже подвергаются голоду, вероятно, перенесут существенные уменьшения в производстве пищевых продуктов.


Вымирающие виды пострадают. Некоторые из самых уязвимых заводов, животных, и экосистем перенесут существенные изменения. Десять разновидностей в высоком риске от глобального потепления: Гигантская Панда, Белый медведь, индийский Тигр, Северный олень, белуха, Пингвин Rockhopper, Снег Финч, Лягушка Арлекина, бабочка Монарх, и Grizzly Bear.


Коралловым рифам будут вредить. Перегревание океанских вод, в результате глобального потепления, может привести к коралловому отбеливанию, которое является расстройством сложных биологических систем, которые развили кораллы, чтобы выжить.


1.3.2 КИСЛОТНЫЙ ДОЖДЬ

Другой побочный эффект сгорания ископаемого топлива и получающаяся эмиссия загрязнителей - кислотный дождь
(или кислотное смещение). В процессе горения ископаемого топлива созданы некоторые из газов, в особом зеленовато-желтом диоксиде (SO2) и окиси азота (NOx). Хотя естественные источники зеленовато-желтых окисей и окисей азота действительно существуют, больше чем 90 % серы и 95 % эмиссии азота, происходящей в Северной Америке и Европе, имеют человеческое происхождение. После того, как выпущенный в атмосферу, они могут быть преобразованы химически в такие вторичные загрязнители как азотная кислотная и серная кислота, оба из которых распадаются легко в воде. Результат состоит в том, что любой дождь, который следует, является немного кислым. Кислые водные капельки могут быть несшими большими расстояниями преобладающими ветрами, возвращаясь в Землю как кислотный дождь, снег, или туман.


Естественные факторы, такие как вулканы, болота и разлагающий жизнь растения все производят зеленовато-желтый диоксид, один из способствующих газов к кислотному дождю. Эти естественные возникновения формируют некоторый кислотный дождь. Есть также некоторые случаи, где кислотный дождь может быть произведен естественно, который также плох для окружающей среды, но происходит в намного более низком количестве и количествах чем тот из найденных в городских территориях. Между 1950-ыми и 1970-ыми дождь по Европе увеличился в кислотности приблизительно к десяти разам. В 1980-ых однако, уровни кислотности уменьшились, но хотя много стран начали делать что-то о загрязнении, которое вызывает кислотный дождь, проблема не уходит.


Кислотный дождь часто выражается как ”кислотное осаждение”. В масштабе pH фактора дождь обычно имеет размеры 5.6. Что-либо ниже этого измерения, как говорят, является окисленным ливнем. Химическое уравнение для кислотного дождя следующие:


SO2 (Зеленовато-желтый диоксид) + НЕ (Окись Азота) + H2O (Вода) = Кислотный дождь


Водные решения изменяются по их степени кислотности. Если чистая вода определена, поскольку нейтральные решения для пищевой соды - основной (щелочной) и домашний аммиак, очень основное (очень щелочной). С другой стороны этого масштаба там поднимаются на степени кислотности; молоко является немного кислым, томатный сок является немного более кислым, уксус, лимонный сок является все еще более кислым, и кислота батареи является чрезвычайно кислой. Если бы не было никакого загрязнения вообще, то нормальная дождевая вода упала бы на кислотную сторону этого масштаба, не щелочную сторону. Нормальная дождевая вода является менее кислой чем томатный сок, но более кислой чем молоко. То, что делает загрязнение, заставить кислотность дождя увеличиваться. В некоторых областях мира дождь может быть столь же кислым как лимонный сок или уксус.


Этот кислотный дождь может принести убытки жизни растения, в некоторых случаях серьезно затрагивая рост лесов, и может разрушить здания и разъесть металлические объекты. Основной компонент, вовлеченный в коррозию, является кислотным дождем. Считается, что повреждение одних только металлических зданий составляет приблизительно 2 миллиарда долларов ежегодно. Самая высокая эмиссия серы прибывает из тех секторов, которые используют большинство энергии и самое высокое довольное серой топливо, который является твердым топливом и высокой серой тяжелое горючее. Твердое топливо - большинство ископаемого топлива загрязнения в местном масштабе и глобально. Это топливо колеблется от каменных углей до мягких бурых углей и линитов, у которых есть высокий процент траты сгорания и загрязнителей, таких как сера, тяжелые металлы, влажность и содержание пепла.


Одна из больших проблем с кислотным дождем - то, что его несут от массовой области производства кислотного дождя до областей, которые обычно как ужасно не затрагиваются. Высокие дымоходы, которые построены, чтобы гарантировать, что загрязнение, которое произведено фабриками, испорчено соседние города, помещают загрязнение в атмосферу. Когда эти частицы подняты влажностью в воздухе, они формируют кислоты. В результате они становятся частью облаков. Тогда эти облака выдержаны ветром, что означает, что, когда дождь падает, это может быть большое расстояние далеко от того, откуда кислые частицы были подняты. Примером этого была бы Центральная и Восточная Европа и Скандинавия. Швеция страдает от кислотного дождя из-за огромной зеленовато-желтой эмиссии из восточноевропейских электростанций с низкими стандартами эмиссии и из-за ветра, проходящего частицы в их страну.


ПОВРЕДИТЕ К ДЕРЕВЬЯМ И ПОЧВЕ


Когда кислотный дождь падает, он может произвести леса так же как озера и реки. Во многих странах во всем мире, деревья страдают очень из-за результатов кислотного дождя. Много деревьев теряет их листья и редеет наверху. Некоторые деревья затронуты настолько строго, что они умирают. Чтобы вырасти, деревья нуждаются в здоровой почве, чтобы развиться в. Кислотный дождь поглощен в почву, делающую это фактически невозможный для этих деревьев выжить. В результате этого деревья более восприимчивы к вирусам, грибам и вредителям насекомого, и они не в состоянии бороться с ними, и они тогда умирают.


РАЗРУШЕНИЕ ЗДАНИЙ


Кислотный дождь может иметь серьезный эффект на здания. Материалы, такие как камень, витражное стекло, картины и другие объекты могут быть повреждены или даже разрушены. Это медленно, но постепенно, разрушает материал, пока нет фактически ничего. Строительные материалы рушатся далеко, металлы разъедаются, цвет в краске испорчен, кожа ослаблена и покрывается коркой форма на поверхности стакана. В определенных частях мира много известных и древних зданий повреждены кислотным дождем. Собор Св. Пола в Лондоне имеет, это - каменная работа, съедаемая кислотным дождем. В Риме статуя Микеланджело "Маркуса Орилиуса" была удалена, чтобы защитить это от загрязнения воздуха.


КИСЛОТНЫЙ ДОЖДЬ И ОЗЕРА


Кислотный дождь повреждает почву, когда это падает на землю. Это также имеет значимый эффект, когда это падает непосредственно в или вымыто в озера. Большая часть животного и жизни растения в чистых озерах и реках неспособны терпеть кислотный дождь. Они могут быть отравлены веществами что кислотное мытье из окружающей почвы в воду. Во всем мире есть примеры жизни растения и жизни животных, страдая много или даже не переживая эффекты кислотного дождя. Например, тысячи озер в Скандинавии без любого вида жизни, ли это быть животным или заводом. За прошлые годы они получили много кислотного дождя в результате ветра, уносящего частицы в их места формы страны, такие как Англия, Шотландия и Восточная Европа. С 1930-ых и 40-ых некоторые шведские озера увеличили кислые уровни в своей дождевой воде к 1 000 раз.


Взаимодействия между живыми организмами и химией их водных сред обитания чрезвычайно сложны. Если число одной разновидности или группа изменений разновидностей в ответ на окисление, то экосистема всего водного тела, вероятно, будет затронута через отношения добычи хищника пищевой сети. Сначала, эффекты кислотного смещения могут быть почти незаметными, но поскольку кислотность увеличивается, все больше разновидностей растений и животных уменьшается или исчезает. Поскольку водный pH фактор приближается 6.0, ракообразные, насекомые, и некоторые разновидности планктона начинают исчезать. Поскольку pH фактор приближается 5.0, существенные изменения в составе сообщества планктона происходят, менее желательные разновидности мхов и планктона могут начать вторгаться, и прогрессивная утрата некоторых популяций рыб вероятна, с более чрезвычайно ценными разновидностями, являющимися вообще наименее терпимой из кислотности. Ниже pH фактора 5.0, вода в значительной степени лишена рыбы, основание покрыто неразложенным материалом, и близкие береговые зоны могут быть во власти мхов. Земные животные, зависящие от водных экосистем, также затронуты. Водоплавающие птицы, например, зависят от водных организмов для питания и питательных веществ. Поскольку эти источники пищи уменьшены или устранены, качество снижений среды обитания и репродуктивный успех птиц затронуты. И естественная растительность и зерновые культуры могут быть затронуты.


Здоровье человека


Мы едим еду, воду напитка, и вдыхаем воздух, который пришел в соприкосновение с кислотным смещением. Канадские и американские исследования указывают, что есть связь между этим загрязнением и проблемами респиратора в чувствительном населении, таком как дети и астматики. Кислотный дождь также делает некоторые ядовитые элементы, такие как алюминий, медь, и ртуть более разрешимыми. Кислотное смещение может увеличить уровни этих ядовитых металлов в невылеченных поставках питьевой воды. Высокие алюминиевые концентрации в почве могут также предотвратить сообразительность и использование питательных веществ заводами.


1.3.3 КАЧЕСТВО ЗАГРЯЗНЕННОГО ВОЗДУХА

Около парниковых газов, SO2
и эмиссии NOx
, которая вызывает кислотный дождь, эмиссия твердых примесей в атмосфере способствует качеству загрязненного воздуха
. Топливное сгорание - самый важный источник антропогенных окисей азота, в то время как топливное сгорание и испаряющая эмиссия от автомашин - главные источники антропогенных изменчивых органических соединений (VOCs). Автомашины составляют значительную фракцию полной эмиссии окисей азота и VOCs в Европе и Северной Америке. Эмиссия NOx
также способствует формированию тропосферных фотохимических окислителей. Фотохимические окислители, особенно озон (O3), среди самых важных газов следа в атмосфере. Их распределения показывают признаки изменения из-за увеличивающейся эмиссии предшественников озона (окиси азота, или VOCs, метан и угарный газ). Согласно руководящим принципам качества воздуха Всемирной организации здравоохранения для озона предельные значения часто превышаются в большинстве частей развитых стран. В более низкой тропосфере, рядом с землей, озон - сильный окислитель, который при поднятых концентрациях вреден для здоровья человека, материалов и заводов. В верхней тропосфере озон - важный парниковый газ и способствует очень эффективности окисления атмосферы.


Там сообщаются несколько озонов и другие фотохимические эффекты окислителей на здоровье человека, материалы, и зерновые культуры. Увеличенный уровень озона может вызвать преждевременное старение легких и других эффектов дыхательных путей как функция легкого, которой ослабляют, и увеличил бронхиальную реактивность. Увеличенный уровень астматических нападений, и респираторные симптомы, наблюдались.
Озон способствует, чтобы повредить к материалам, таким как краска, ткань, резина и пластмассы. В случае зерновых культур и некоторых чувствительных естественных типов растительности или видов растений, подвергание озону принудит лист повреждать и потеря производства. Другие фотохимические окислители вызывают диапазон острых эффектов включая глаз, нос и раздражение горла, дискомфорт в области груди, кашель и головную боль. Как второе последствие увеличений глобальных выбросов газа следа, дальнейшее уменьшение, как ожидают, произойдет самоочистительной способности тропосферы. Это закончилось бы в более длительные атмосферные времена места жительства газов следа и, следовательно, расширенный парниковый эффект и увеличенный приток исчерпывающих озон газов следа в стратосферу.


Тяжелые металлы как мышьяк (Как), кадмий (Cd), ртуть (Гектограмм), лидерство (Свинец) и цинк (Цинк) также выпущены во время топливного сгорания. Свинцовое загрязнение как результат эмиссии дорожного движения уменьшилось заметно с начала 80-ых из-за увеличенного потребления неэтилированного бензина и использования катализаторов в автомобилях. Однако этот сектор остается главным источником лидерства в атмосфере.


Около эмиссии загрязнителей есть также некоторые другие воздействия сгорания ископаемого топлива на окружении. Здесь микроклиматические воздействия как происхождение туманов, меньше света и т.д. - результаты большого количества сточных вод водяного пара от градирен электростанций.


1.3.4 МОРСКОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ

Ущерб, нанесенный транспортировкой нефти, связан с загрязнением морей. Здесь, поскольку масштаб нефтедобычи увеличился в течение двадцатого века, количество нефти, транспортируемой во всем мире, большинство из этого морем, также увеличилось. Чтобы справиться с этим увеличением, на очень конкурентном рынке, размер нефтяных танкеров увеличился до пункта, где они - безусловно самые большие коммерческие суда. Даже в обычной операции, это приводит к большим количествам нефти, выпускаемой в моря. Танкеры заполняются водой как щебень для поездок возвращения. Когда это освобождено, существенные количества нефти выпущены также. Несмотря на то, что транспортировка нефти - вообще безопасная промышленность, масштаб этого, и размер танкеров, означают, что, когда несчастные случаи действительно происходят, они имеют большой эффект. Хотя число несчастных случаев является маленьким в пропорции к числу поездок на танкере, тысяч незначительных инцидентов, вовлекающих разливы нефти от танкеров, и средства нефтехранилища происходят ежегодно. Между 1970 и 1985 там были 186 главных разливов нефти каждое вовлечение больше чем 1300 тонн нефти. В 1989, танкер Эксон Валдес бежал на мели от Аляски, выпуская 39.000 тонн нефти, чтобы сформировать пленку, покрывающую 3.000 квадратных километра и вызывающую широко распространенный вред окружающей среде. Люди обычно склонны думать о морях как об обширном резервуаре, который может впитать безграничные количества того, что мы помещаем в это. Фактически, масштаб загрязнения от нефти таков, что глыбы плавания нефти теперь распространены почти где угодно в океанах в мире.


1.4 СОЦИАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ ИМЕЛИ ОТНОШЕНИЕ К ЭНЕРГЕТИЧЕСКОМУ ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

Около проблем охраны окружающей среды, связанных с крупномасштабным использованием ископаемого топлива и ядерных топлив и проблем с устойчивостью там, также социальные проблемы, являющиеся результатом существующих тенденций энергетического использования.


1.4.1 Политические и экономические проблемы

На более ранних стадиях промышленной революции топливные источники были местными и широко распределенными. Индустриальная деятельность имела тенденцию расти в областях, где местные источники угля были доступны. Поскольку транспорт, связанный с индустриализацией, распространялся и развитый, топливо начало транспортироваться от более отдаленных мест. Теперь, с самыми доступными источниками нефти и исчерпанного газа, топливо транспортируется во всем мире от небольшого количества главных областей производства. Результат состоит в том, что главные промышленные страны стали зависящими от поставок от тех наций-производителей, в особой нефти из Ближнего Востока, и очень уязвимы для разрушения этих поставок. Эта уязвимость и зависимость были основным фактором, формирующим мировую политику. Серия главных экономических и политических кризисов следовала, Предъявляет иск кризису в 1956 1970-ым, нефтяному кризису к Войне в Персидском заливе в начале 1990-ых. Так как нации-производители вообще слабы в военном отношении, и нации-потребители вообще более сильны, последний находятся под давлением доминировать над прежним экономно, с политической точки зрения и в случае необходимости, в военном отношении поддерживать доступ к нефти (самое важное топливо сегодня).


1.4.2 УЯЗВИМОСТЬ ИЗ-ЗА ЦЕНТРАЛИЗАЦИИ

Связанный аспект уязвимости в существующей форме индустриализации - централизованная природа топливного производства и распределения. Электричество произведено в относительно немногих, очень крупных электростанциях, и распределено через страну. Нефть импортирована в гигантских танкерах, и преобразована в топливо в крупных очистительных заводах для дальнейшего распределения. Проблемы были выражены, что эти большие, жизненные установки предлагают потенциальную цель для террористов или военных противников. Как был замечен в последние годы на Ближнем Востоке (Война в Персидском заливе), результат может быть массивным ущербом экологии так же как экономическим опустошением. Нормальный ответ на такую уязвимость должен поместить большие ресурсы в безопасность и к увеличенному уровню защиты. Высокий уровень централизации приводит также к проблемам с занятостью. Децентрализованная выработка энергии и использование, которое имеет место возобновляемых источников энергии, могут создать намного более новые рабочие места чем централизованные установки ископаемого топлива.


1.4.3 ВОЕННЫЕ ОПАСНОСТИ ОТ РАСПРОСТРАНЕНИЯ ЯДЕРНОГО ОРУЖИЯ

Быстрое увеличение ядерного оружия - одна из самой большой угрозы миру во всем мире сегодня с несколькими странами уже в или пытающийся быть членом ”ядерного клуба”. В развитых странах ядерная электроэнергетическая промышленность выросла из развития ядерного оружия. Самые ранние ядерные реакторы были построены, чтобы произвести материал для ядерных бомб. Всегда была близкая связь между двумя условиями используемой технологии, так, чтобы военные расходы на научных исследованиях для технологии ядерного оружия в действительности были крупной субсидией для гражданской ядерной электроэнергетической промышленности. Ядерное топливо не непосредственно полезно для ядерного оружия. Намного дальнейшая обработка необходима. Однако, для страны, желающей развивать ядерное оружие без публично разоблачающего факт, очевидный подход, казалось бы, был бы развитием оружия объединения с ядерной промышленностью поколения электричества.


1.5 ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

К счастью, решения существуют, чтобы сократить выбросы парниковых газов, уменьшить кислотное смещение, улучшить качество воздуха и решить социальные проблемы, связанные с недавним энергетическим использованием. Перемена инвестиций от ископаемого топлива как уголь и нефть к возобновляемому источнику энергии и эффективности использования энергии позволила бы уборщику, более жизнеспособным источникам энергии взять их законное место в качестве акций ведущих компаний.


Системы возобновляемого источника энергии используют ресурсы, которые постоянно заменяются и обычно менее загрязняют. Все возобновляемые источники энергии - солнечная энергия, hydro власть, биомасса и энергия ветра возникает в деятельности Солнца. Геотермическая энергия, которую, из-за ее неистощимого потенциала, иногда рассматривают как возобновимый источник, получает энергию от высокой температуры земли.


Возобновляемый источник энергии - внутренний ресурс, у которого есть потенциал, чтобы способствовать или обеспечить полную безопасность энергоснабжения. Страны, которые зависят от импорта ресурсов ископаемого топлива, в опасности из-за риска резкого повышения стоимости импортированной энергии (главным образом, нефтяной). Это особенно так для развивающихся стран, где счет импорта нефти добавляет каждый год к проблеме финансирования уже крупного внешнего дефицита.


Возобновляемые источники энергии являются фактически непрерывистыми, и имеет бесконечную доступность из-за ее широкого распространения дополнительных технологий - таким образом соответствующий хорошо политике разнообразия энергоресурсов. Возобновимые ресурсы хорошо признаны хорошим способом защитить экономику от ценовых колебаний и от будущих затрат на охрану окружающей среды. Технологии, основанные на возобновляемых источниках энергии, являются в значительной степени не загрязняющими и делают ноль или небольшой вклад в парниковый эффект с его предсказанными решительными изменениями климата. Кроме того, они не производят ядерных отходов и таким образом совместимы с политикой защиты окружающей среды, строящей к лучшей окружающей среде и устойчивому развитию.


1.5.1 БУДУЩЕЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Форма нашего будущего будет в значительной степени определена тем, как мы производим и применяем технологическое новшество самая сильная сила для продвижения современного мира. Возобновляемые источники энергии в состоянии иметь сильный поддающийся трансформации эффект в целом общества в ближайшие десятилетия. Фактически всеми счетами возобновляемые источники энергии будут все более и более важной частью соединения производства электроэнергии за следующие несколько десятилетий. Мало того, что эти технологии помогают, уменьшают глобальный выброс углерода, но и они также добавляют некоторую весьма необходимую гибкость к энергетическому соединению ресурса, уменьшая нашу зависимость от ограниченных запасов ископаемого топлива. Эксперты соглашаются, что гидроэлектроэнергия и биомасса продолжат доминировать над ареной возобновляемых источников энергии в течение некоторого времени.


Однако, восходящие звезды мира возобновляемых источников энергии - энергия ветра и photovoltaics - должны на ходу стать сильными игроками на энергетическом рынке следующего столетия. Энергия ветра - наиболее быстро растущая в настоящее время доступная технология электричества. Произведенное ветром электричество уже конкурентоспособно с ископаемым топливом, базировал электричество в некоторых местоположениях, и устанавливал способность энергии ветра, теперь превышает 10 000 МВТ во всем мире. Тем временем, электричество ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ - хотя в настоящее время три - четыре раза стоимость обычного, поставленного электричества - видит внушительный рост во всем мире. ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ особенно привлекателен для заявлений, не поданных энергосистемой. Продвинутая технология тонкой пленки (намного менее дорогой выбор чем прозрачная кремниевая технология) быстро входит в коммерческое крупномасштабное производство. Возможно, еще более многообещающий чем техническое развитие в возобновляемых источниках энергии звучные одобрения от главных энергетических компаний как Enron, Shell, и Бритиш Петролеум, которые вложили капитал в большой степени в ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ и ветер в последние годы и планируют существенные увеличения этих и других усилий по возобновляемым источникам энергии.


Оголодавшие энергией развивающиеся страны, которые объясняют значительную часть спроектированного нового требования электричества за следующие 20 лет, считают одним из самых больших рынков для возобновляемых источников энергии. Многие из этих стран привлечены к модульной природе технологий возобновляемого источника энергии, которые могут быть расположены близко к пользователям. Возобновимые технологии намного более дешевы и более быстры, чтобы установить чем электростанции центральной станции и их обширные длины линии передачи.


Возобновляемые источники энергии также снискают расположение в промышленно развитых странах. В США национальные обзоры показывают, что хорошо более чем половина потребителей готова заплатить больше за зеленую власть, и много энергетических компаний теперь предлагают этот выбор. В Европе сильная общественная поддержка для экологически чистой энергии заставляет рынок возобновляемых источников энергии расширяться быстро. В 1997, Европейская комиссия выпустила Белую Книгу на возобновимых источниках энергии, в которой она отметила, что возобновляемые источники энергии неравно и недостаточно эксплуатируются в Европейском союзе. Внося меньше чем 6 % в потребление энергии ЕС, это призывало к совместной работе увеличить этот уровень для экспортного потенциала и обратиться к изменению климата. Больше чем половина энергии Европы импортирована, и повысится до 70 % к 2020 без действия. Различные сценарии показывают вклад возобновляемых источников энергии к 2010, чтобы колебаться от 9.9 % до 12.5 %, но цель 12%-ой акции возобновляемых источников энергии (”честолюбивая, но реальная задача”) была установлена, чтобы быть достигнутой посредством установки одного миллиона крыш ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, 15 000 МВТ ветра и 1 000 МВТ энергии биомассы. Текущая 6%-ая акция включает крупномасштабный hydro, который не будет расширяться по экологическим причинам. Рост ожидается от биомассы, сопровождаемой на 40 GW ветра и 100 миллионов квадратных метров солнечных тепловых коллекционеров. Photovoltaics будет расти 3 GWp, геотермические 1 GWe и тепловыми насосами 2.5 GWth. Полное капиталовложение, чтобы достигнуть 12%-ой цели составит 165 миллиардов ЕВРО (1997-2010), но это создало бы до 900 000 новых рабочих мест и понизило бы эмиссию CO2 на 402 миллиона tonnes/a.


Европейская энергетическая Ассоциация Ветра оценивает, что до 320 000 рабочих мест были бы созданы, если бы 40 GW энергии ветра установлены, Отраслевая ассоциация ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ говорит, что это создало бы 100 000 рабочих мест, если 3 GWp встречены, Солнечная Промышленная Федерация оценивает 250 000 рабочих мест под своей целью рынка, и еще 350 000 рабочих мест могли быть созданы, чтобы встретить внешний рынок. Белая Книга предлагает много налоговых стимулов и другие финансовые меры, чтобы поощрить инвестиции в возобновляемых источниках энергии, и меры поощрять пассивный солнечный. ”Главная цель удвоения текущей акции возобновляемых источников энергии к 12 % к 2010 может быть реалистично достигнута,” это заканчивается, и вклад возобновляемых источников энергии поколению электричества мог вырасти от 14 % больше чем до 23 % к 2010, если соответствующие меры установлены.


Создание рабочих мест - одна из самых важных особенностей, связанных с развитием возобновляемых источников энергии. Потенциал занятости возобновляемых источников энергии может быть оценен согласно следующим данным:


Источник РЕ


Потенциал занятости


Ветер


1 МВТ работы/5


Hydro


1 работа / 0,66 МВТ


Газ закапывания мусора


1 МВТ работы/0,77


Ненужное сгорание


1 МВТ работы/0,33


Биотопливо


1 МВТ работы/0,5


1.5.2 СКРЫТЫЕ ЗАТРАТЫ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ИСКОПАЕМОГО ТОПЛИВА

Важно отметить, что, когда энергетические эксперты сравнивают различные источники энергии, вопрос их цены - решающий, и возобновляемые источники энергии главным образом рассматривают как более дорогие чем ископаемое топливо. То, что не известно, является фактом, что такое сравнение обычно базируется неправильной оценки затрат. Когда мы платим счет за электричество энергетической компании или заполняем бензобак нашего автомобиля, мы обычно платим определенную цену за энергию, которая не выражает полную стоимость, связанную с потреблением энергии. Что мы не платим, много скрытых затрат, связанных с нашим энергетическим использованием. И есть несколько из них. Скрытые социальные издержки и затраты на охрану окружающей среды и риски, связанные с использованием ископаемого топлива, являются основными барьерами для коммерциализации возобновимых технологий. Это - хорошо признанный факт, что текущие рынки главным образом игнорируют эти затраты. В действительности, относительно вредным источникам, например, высокому зеленовато-желтому углю и нефти, дают несправедливое преимущество рынка перед мягкими возобновимыми источниками. Так как конкурирующие обычные технологии в состоянии передать обществу существенную часть своих затрат (таких как экологическая деградация и расходы здравоохранения) возобновимые источники, которые производят очень немногих или не внешний и могут даже вызвать положительные внешние эффекты, такие как создание рабочих мест, сельский доход регенерации и иностранной валюты, систематически помещаются в неудобство. Усвоение всех этих затрат поэтому должно стать приоритетом, если "единое игровое поле" должно быть создано.


В то время как чрезвычайно трудно определить количество внешних стоимостей такого загрязнения, и некоторые просто не могут быть определены количественно, несколько исследований показывают им, чтобы быть существенными. Например, немецкое исследование пришло к заключению, что внешние стоимости (исключая глобальное потепление) электричества, произведенного из заводов ископаемого топлива, находятся в диапазоне 2.4-5.5 американских c/kWh, в то время как те от атомных электростанций - 6.1-3.1 c/kWh.


Согласно другому зеленовато-желтому диоксиду исследования от американского угля горящие заводы стоит американским гражданам 82 миллиардов USD ежегодно в дополнительных медицинских затратах. Уменьшенные урожаи урожая, вызванные загрязнением воздуха, стоят американским фермерам 7.5 миллиардов USD ежегодно. То, что важно на этих американских числах, является фактом, что американские граждане фактически платят между 109 миллиардами и 260 миллиардов долларов ежегодно в скрытых энергетических затратах. В других странах могут также быть найдены подобные образцы.


Имеемые внешние экономические эффекты, включенный в процесс распределения рынка, возобновимые технологии были бы в намного лучшем положении, чтобы конкурировать с ископаемым топливом, и, возможно, уже было существенное изменение к проникновению возобновимых на рынке.


Энергетические Субсидии


Много правительств в большой степени субсидируют энергетические отрасли промышленности. Интересно отметить, что энергетические технологии с худшим здоровьем и воздействиями на окружающую среду обычно получают большинство правительственных денег. Худшие загрязнители, ядерные и технологии сгорания, в одних только США, получают 90 % правительственных денег. Технологии возобновляемого источника энергии, которые предлагают небольшие или никакие побочные эффекты, получают наименьшее количество правительственной поддержки. Солнечные технологии (и ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ и тепловой вместе) получают в США только 3 % правительственных денег. У основания списка сохранение с 2 % долларов субсидии. И нет большого различия в других странах мира. Это удивительно начиная с возобновляемых источников энергии, и энергосбережения предлагают облегчение при наших энергетических проблемах, и не имеет никаких экологических побочных эффектов. Что-то является действительно неправильным здесь.


Вооруженные силы


Зависимость в мире от ввозимой нефти требует, чтобы вооруженные силы сохраняли международные линии поставки открытыми. Американские войска тратят между 14.6 и 54 миллиарда долларов ежегодно только защита нефтяных ресурсов, прибывающих из Персидского залива. На низкой стороне Совет по Национальной обороне помещает военную стоимость Персидского залива в 14.6 миллиардов. На высокой стороне оценка 54 миллиардов сделана Институтом Рокки Мунтэйна. Есть также другие скрытые затраты национальной безопасности. Один из них - военная помощь нефтедобывающим странам. Другой - решения дипломатической и внешней политики, принятые на основе ввозимой нефти.


Радиоактивные отходы


Большая проблема, связанная с ядерной энергией, ”Что мы делаем с радиоактивными отходами?” До настоящего времени, ни у кого нет жизнеспособного решения для распоряжения для тысяч тонн атомных электростанций радиоактивных отходов высокого уровня, производят. Эта проблема сделана более серьезной, потому что это - долгосрочная проблема. Например, плутоний (Pu239) имеет радиоактивную полужизнь 24 400 лет и экологически опасен больше нескольких сотен тысяч лет. Мы принимаем ядерные решения теперь, когда
затронет нашу планету, и все формы жизни на этом, в течение многих тысячелетий в будущем. Мировой Институт Часов оценивает затраты распоряжения ядерных отходов в между 1.44 и 8.61 миллиардов долларов ежегодно. Размещение радиоактивных отходов не фактически распоряжение, но сдерживание. Мы должны будем иметь дело с тратой высокого уровня в течение тысяч лет. У нас теперь нет никакого метода фактического избавления от траты высокого уровня. Мы просто храним это и надеемся, что наши дети могут выяснить безопасный способ иметь дело с этим. Эта оценка не включает стоимость аварий на ядерном объекте. Что делает ”Чернобыль, или Трехмильный Остров” стоил, чтобы вымыться?


1.6 ЛИТЕРАТУРА

Энергетический Мир, Джеймс и Джеймс Счи. Publ. Январь 1999


Журнал EPRI, июль/август 1985


2 СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ
2.1 ВВЕДЕНИЕ

Солнечная энергия управляет двигателями земли. Это нагревает свою атмосферу и свои земли, производит ее ветры, ведет водный цикл, нагревает ее океаны, выращивает его растения, кормит его животных, и даже (по долгому пути) производит его ископаемое топливо. Эта энергия может быть преобразована в высокую температуру и холод, движущую силу и электричество.


СОЛНЕЧНОЕ ИЗЛУЧЕНИЕ


Солнечное излучение - электромагнитная радиация в 0.28 - 3.0 µm диапазона длины волны. Солнечный спектр включает маленькую акцию ультрафиолетового излучения (0.28 - 0.38 µm), который невидим для наших глаз и включает приблизительно 2 % солнечного спектра, видимый свет, которые колеблются от 0.38 до 0.78 µm и счетов приблизительно на 49 % спектра и наконец инфракрасной радиации с длинной длиной волны (0.78... 3.0 µm), который составляет большинство остающихся 49 % солнечного спектра.


Сколько солнечной энергии ударяет землю?


Солнце производит огромное количество энергии - приблизительно 1.1 x 1020
часов киловатта каждую секунду. (Часовым киловаттом является количество энергии, должен был привести лампочку на 100 ватт в действие в течение десяти часов.) Внешняя атмосфера земли перехватывает приблизительно одну двухмиллионную энергии, произведенной солнцем, или приблизительно 1500 квадрильонами (1.5 x 1018
) часы киловатта ежегодно. Из-за отражения, рассеивания, и поглощения газами и аэрозолями в атмосфере, однако, только 47 % из этого, или приблизительно 700 квадрильонов (7 x 1017
) часы киловатта, достигают поверхности земли.


В атмосфере земли солнечное излучение - полученное непосредственно (прямое излучение) и распространением в воздухе, пыли, воде, и т.д., содержавшийся в атмосфере (разбросанная радиация). Сумма этих двух упоминается как глобальная радиация.


Количество энергии инцидента за область единицы и день зависит в ряде факторов, например:


широта


местный климат


сезон года


склонность собирающейся поверхности в направлении солнца.


ВРЕМЯ И МЕСТО


Солнечная энергия изменяется из-за относительного движения солнца. Это <маленькие> изменения зависит от времени суток
и сезон. Вообще, больше солнечного излучения присутствует в течение полудня чем или в течение начала утреннего или поздно днем. В полдень солнце помещено высоко в небе, и путь лучей солнца через атмосферу земли сокращен. Следовательно, меньше солнечного излучения рассеяно или поглощено, и больше солнечного излучения достигает поверхности земли.


Количество солнечной энергии, достигающей поверхности земли, изменяется за год
, от среднего числа меньше чем 0,8 kWh/m2
в день в течение зимы на Севере Европы больше чем к 4 kWh/m2
в день в течение лета в этом регионе. Различие уменьшается для областей ближе к экватору.


Доступность солнечной энергии меняется в зависимости от географического положения
места и является самой высокой в регионах, самых близких к экватору. Таким образом средняя ежегодная глобальная радиация, посягающая на горизонтальную поверхность, которая составляет приблизительно 1000 kWh/m2
в Центральной Европе, Средней Азии, и Канаде, достигает приблизительно 1700 kWh/m2
в Mediterranian и приблизительно к 2200 kWh/m2
в большинстве экваториальных регионов в африканских, Восточных, и австралийских областях пустыни. Вообще, сезонные и географические различия в озарении значительны (см., что стол ревет), и должен быть принят во внимание для всех заявлений солнечной энергии.


Изменения солнечного озарения (наклон поворачивают Южные 30 градусов) в Европе и Карибской области.


Европа


Карибский


Южный


Центральный


Север


Барбадос


kWh/m2
.day


Январь


2,6


1,7


0,8


5,1


Февраль


3,9


3,2


1,5


5,6


Март


4,6


3,6


2,6


6,0


Апрель


5,9


4,7


3,4


6,2


Май


6,3


5,3


4,2


6,1


Июнь


6,9


5,9


5,0


5,9


Июль


7,5


6,0


4,4


6,0


Август


6,6


5,3


4,0


6,1


Сентябрь


5,5


4,4


3,3


5,7


Октябрь


4,5


3,3


2,1


5,3


Ноябрь


3,0


2,1


1,2


5,1


Декабрь


2,7


1,7


0,8


4,8


ГОД


5,0


3,9


2,8


5,7


ОБЛАКА


<маленький> количество солнечного излучения, достигающего поверхности земли, изменяется очень из-за изменения атмосферных условий и изменяющегося положения солнца, и в течение дня и в течение года. Облака - преобладающее атмосферное условие, которое определяет количество солнечного излучения, которое достигает земли. Следовательно, области страны с облачными климатами получают меньше солнечного излучения чем климаты пустыни без облаков. Для любого данного местоположения солнечное излучение, достигающее поверхности земли, уменьшается с увеличивающимся облачным покровом. </маленький>


<маленькие> Местные географические особенности, такие как горы, океаны, и большие озера, влияют на формирование облаков; поэтому, количество солнечного излучения, полученного для этих областей, может отличаться от полученного смежной земельной площадью. Например, горы могут получить меньше солнечного излучения чем смежные предгорья и равнины, расположенные недалеко. Ветры, дующие против гор, вынуждают часть воздуха повыситься, и форма облаков от влажности в воздухе, как это охлаждается. Береговые линии могут также получить различное количество солнечного излучения чем области далее внутри страны.


Солнечная энергия, которая доступна в течение дня, изменяется и зависит сильно от местных условий неба. В полдень в ясных условиях неба глобальное солнечное озарение может в например, Центральной Европе достигать 1000 W/m2
на горизонтальной поверхности (при очень благоприятных условиях, даже более высокие уровни могут произойти), пока в очень облачной погоде, это может упасть меньше чем на 100 W/m2
даже в полдень.


ЗАГРЯЗНЕНИЕ </маленький>


<маленькие> И искусственные и естественные события могут ограничить количество солнечного излучения в поверхности земли. Городское загрязнение воздуха, дым от лесных пожаров, и бортовой пепел, следующий из вулканической деятельности, уменьшают солнечный ресурс, увеличивая рассеивание и поглощение солнечного излучения. Это оказывает большее влияние на радиацию, прибывающую в прямую линию от солнца (прямое излучение) чем на полном (глобальном) солнечном излучении. </маленький> <маленький> В день со строго загрязненным воздухом (тревога смога), прямое солнечное излучение может быть уменьшено на 40 %, тогда как глобальное солнечное излучение уменьшено на 15 % до 25 %. Большое вулканическое извержение может уменьшиться, по значительной части земли, прямого солнечного излучения на 20 % и глобального солнечного излучения почти на 10 % в течение 6 месяцев к 2 годам. Поскольку вулканический пепел падает из атмосферы, эффект уменьшен, но полное удаление пепла может занять несколько лет.


2.2 Потенциалы

Солнечное излучение предоставляет нам по нулевой стоимости с в 10 000 раз большим количеством энергии, чем фактически используется во всем мире. Все люди мировой покупки, торговли, и продают немного меньше чем 85 триллионов (8.5 x 1013
) часы киловатта энергии ежегодно. Но это - только коммерческий рынок. Поскольку у нас нет никакого способа отследить это, мы не уверены, сколько потребляют некоммерческие энергетические люди: насколько лес и люди удобрения могут собраться и гореть, например; или сколько водные люди, небольшие группы, или фирмы могут использовать, чтобы обеспечить механическую или электроэнергию. Некоторые думают, что такая некоммерческая энергия может составить столько, сколько одна пятая всей расходуемой энергии. Но даже если бы это имело место, то полная энергия, потребляемая людьми мира, все еще была бы только приблизительно одной семитысячной солнечной энергии, ударяющей поверхность земли ежегодно.


В некоторых развитых странах как у людей Соединенных Штатов потребляют примерно 25 триллионов (2.5 x 1013
) часы киловатта ежегодно. Это переводит больше чем к 260 часам киловатта на человека в день - это - эквивалент управления больше чем ста луковицами на 100 ватт весь день, каждый день. Американский гражданин расходует в 33 раза больше энергии как средний человек из Индии, 13 раз столько, сколько средние китайцы, два с половиной раза столько, сколько средний японец, и вдвое больше, чем средний швед.


Даже в таких тяжелых энергетических странах потребления как солнечная энергия США, падающая на континентальный массив, может много раз излишек энергия, расходуемая там. Если только 1 % земли был бы обойден и покрытый солнечными системами (такими как солнечные батареи или солнечные тепловые корыта), которые были только на 10 % эффективны, свет, падающий на эти системы, мог снабдить эту страну всей энергией, в которой требовалось. То же самое верно для всех других развитых стран. В некотором смысле, это непрактично - помимо того, чтобы быть чрезвычайно дорогим, не возможно покрыть такие большие площади солнечными системами. Повреждение экосистем могло бы быть существенным. Но принцип остается. Возможно покрыть ту же самую общую площадь в рассеянной манере - на зданиях, на зданиях, вдоль обочин, на специализированных земельных участках, и т.д. В другом смысле это практично. Во многих странах уже больше чем 1 % земли посвящен горной промышленности, тренировке, преобразованию, производству, и транспортировке энергии. И значительное большинство этой энергии не возобновимо в человеческом масштабе и намного более вредно для окружающей среды, чем солнечные системы, оказалось бы, были бы.


2.3 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

В большинстве мест мира намного больше солнечной энергии поражает крышу дома и стены, как используется ее жителями более чем год. Использование света этого солнца и высокой температуры является чистым, простым, и естественным способом обеспечить все формы энергии, в которой мы нуждаемся. Это может быть поглощено солнечными коллекторами
, чтобы обеспечить горячую воду или обогрев в домашних хозяйствах и коммерческие здания. Это может быть сконцентрировано параболическими зеркалами
, чтобы обеспечить высокую температуру в нескольких тысячах градусов Цельсия. Эта высокая температура может использоваться или для нагревания целей или произвести электричество. Там существуйте также другой способ произвести власть из солнца - через photovoltaics
. Фотогальванические клетки - устройства, которые преобразовывают солнечное излучение непосредственно в электричество.


Солнечное излучение может быть преобразовано в полезную энергию, используя активные системы
и пассивный солнечный дизайн. Активные системы - вообще те, которые очень видимы как солнечные коллекторы или фотогальванические клетки. Пассивные системы
определены как те, где шаги высокой температуры естественным означают из-за дизайна дома, который влечет за собой расположение основных строительных материалов максимизировать энергию солнца.


Солнечная энергия может быть преобразована в полезную энергию также косвенно, через другие энергетические формы как биомасса, ветер или hydro власть. Солнечная энергия ведет погоду земли. Большая фракция радиации инцидента поглощена океанами и морями, которые нагреты, чем испаряются и дают власть дождям, которые кормят hydro электростанции. Ветры, которые используются ветряными двигателями, получают его власть из-за неравного нагревания воздуха. Другая категория солнечно полученных возобновляемых источников энергии - биомасса. Зеленые заводы поглощают солнечный свет и преобразовывают его посредством фотосинтеза в органическое вещество, которое может использоваться, чтобы произвести высокую температуру и электричество также. Таким образом ветер, hydro власть и биомасса является всеми косвенными формами солнечной энергии.


2.4 ПАССИВНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ

Пассивный солнечный дизайн, или климат отзывчивые здания используют существующие технологии и материалы, чтобы нагреть, охладить и осветить здания. Они объединяют традиционные строительные элементы как изоляция, выходящий на юг стакан, и массивные этажи с климатом, чтобы достигнуть жизнеспособных результатов. Эти жилые площади не могут быть построены ни для какой добавочной стоимости, увеличивая допустимость через более низкие энергетические платежи. Во многих странах они также держат инвестиции в местной строительной промышленности вместо того, чтобы передать их краткосрочному энергетическому импорту. Пассивные солнечные здания лучше для окружающей среды, способствуя энергии независимое, жизнеспособное энергетическое будущее.


Пассивная солнечная система использует конструкцию здания в качестве коллекционера, хранения и механического оборудования передачи. Это определение соответствует большинству более простых систем, где тепло аккумулируется в базовой структуре: стены, потолок или пол. Есть также системы, у которых есть хранение высокой температуры как постоянный элемент в пределах конструкции здания, такой как мусорные ведра скал, или заполненные водой барабаны или бутылки. Они также классифицированы как пассивные системы солнечной энергии. Пассивные солнечные дома - идеальные места, в которых можно жить. Они обеспечивают красивые связи с улицей, дают много естественного света, и сохраняют энергию в течение года.


История


Проектирование зданий исторически заимствовало свое вдохновение от окружения и доступных строительных материалов. Позже, человечество проектировало себя из природы, беря путь господства и контроля, который привел к одному стилю строительства для почти любой ситуации. В 100 нашей эры, Плини Младший, исторический автор, построил летний дом в Северной Италии, показывающей тонкие листы окон слюды на одной комнате. Комната стала более горячей чем другие и экономила на ограниченных запасах леса. У известных римских купален в первом к четвертым столетиям нашей эры были большие южные окна столкновения, чтобы впустить теплоту солнца. К шестому столетию солярии на зданиях и общественных зданиях были настолько распространены, что Юстиниан Коуд начал ”права солнца”, чтобы гарантировать отдельный доступ к солнцу. Консерватории были очень популярны в 1800-ых, создавая пространства для гостей, чтобы идти через теплые оранжереи с пышной листвой.


Пассивные солнечные здания в Соединенных Штатах были в таком требовании к 1947, в результате недостаточной энергии во время длительной Второй мировой войны, что Libbey-Owens-Ford Glass Company издала книгу под названием Ваш Солнечный Дом, который представлял сорок девять из стран самые великие солнечные архитекторы.


В середине 1950-ых архитектор Франк Бридджерс проектировал первое в мире коммерческое офисное здание, используя солнечное нагревание воды и пассивный дизайн. Эта солнечная система непрерывно работала с этого времени, и Бридджерс-Пакстон Буилдинг находится теперь в Национальном Историческом Регистре как первое в мире солнечное отапливаемое офисное здание.


Низкие цены на нефть после Второй мировой войны помогли держать внимание отдельно от солнечных проектов и эффективности. Начинаясь в середине 1990-ых, давления рынка заставляют движение перепроектировать наши строительные системы к больше в соответствии с природой.


2.4.1 Пассивный Солнечный Обогрев

Есть немного основных архитектурных способов для использования пассивного солнечного использования в архитектуре. Но эти способы, как представлено ниже, могут быть развиты во многих различная схема, и обогатить дизайн.


Существенные элементы пассивного солнечного дома: хорошее расположение
дома, много выходящих на юг окон
(в северном полушарии), чтобы допустить солнечную энергию зимой (и, наоборот, немного восточных или западных окон столкновения, ограничить коллекцию нежелательного летнего света), достаточная внутренняя масса
(количество тепла), чтобы разгладить нежелательное температурное колебание и аккумулировать тепло в течение ночного времени и хорошо изолированных ограждающих конструкций здания
.


Расположение, изоляция, ориентация окон и масса должны использоваться вместе. Для наименьшего количества изменения внутренней температуры изоляция должна быть помещена за пределами массы. Однако, где быстрое внутреннее нагревание требуется, некоторая изоляция или полный материал низкой температуры должны быть помещены во внутреннюю поверхность. Будет оптимальный дизайн для каждого микроклимата, и признаки состоят в том, что осторожный баланс между массой и изоляцией в структуре приведет не только к энергосбережениям, но и к начальной материальной стоимости, экономящей также.


2.4.1.1 Место

Озеленение и Деревья


Согласно американскому отчету Министерства энергетики, ”Занимающемуся ландшафтным садоводством для Эффективности использования энергии” (DOE/GO-10095-046), осторожное озеленение может сэкономить до 25 % потребления энергии домашнего хозяйства для нагревания и охлаждения. Деревья - очень эффективные средства штриховки в летних месяцах так же как обеспечения разрывов для прохладных зимних ветров. В дополнение к способствующему оттенку пейзажные функции, сочетаемые с лужайкой или другим травяным покровом, могут уменьшить воздушные температуры целых 5 градусов Цельсия в окружающем пространстве, когда вода испаряется от растительности и охлаждает окружающий воздух. Деревья замечательны для естественной штриховки и охлаждения, но они должны быть расположены соответственно, чтобы обеспечить оттенок летом и не заблокировать зимнее солнце. Даже лиственные деревья, которые теряют их листья во время холодной погоды, блокируют некоторый зимний солнечный свет - несколько голых деревьев могут заблокировать более чем 50 процентов доступной солнечной энергии.


2.4.1.2 Windows

Все эффективные пассивные системы зависят от окон. Стакан или другие прозрачные материалы позволяют короткой волне, солнечное излучение входить в здание и запрещать длинную волну, радиацию высокой температуры, от возможности избежать. Windows управляют энергетическим потоком в двух принципах пути: они допускают солнечную энергию зимой, таким образом нагревая дом выше иначе прохладный к холодным внутренним условиям; и исключением солнца из окон (ориентацией и штриховкой) там существуют возможность использовать вентиляцию, чтобы охладить иначе теплый горячий дом летом. Если использование должно быть сделано из высокой температуры солнца, то это должно достигнуть зданий, когда это полезно. Вообще, солнце должно быть в состоянии достигнуть области коллекции между 9:00 и 15:00 зимой с так небольшим количеством преграды и вмешательства насколько возможно.


Деревья на территории или сайте соседей могли бы заштриховать жизненные области здания. Эта потребность, которая будет проверена и здание, расположена, чтобы минимизировать любое такое вмешательство. Возможно запланировать дом, чтобы иметь его главную перспективу в любом направлении и все еще быть эффективным низким энергетическим зданием. Ограждающие конструкции здания, то есть стены, пол и крыша - важные элементы в дизайне, а не местоположение внутренних мест. Если окно должно выходить в запад, это требует правильной штриховки и ее ограниченного размера.


Стакан разрешает радиации солнца длин волны 0.4 к 2.5 микронам проходить через это. Поскольку эта сияющая энергия сталкивается с непрозрачными объектами с другой стороны стакана, это - увеличения длины волны к 11 микронам. Стакан действует как непрозрачный барьер для света этой длины волны, таким образом, заманивая энергию солнца в ловушку. Количество света, проникающего через стакан, зависит от угла падения. Оптимальный угол падения 90o
. Когда солнечный свет ударяет стакан в 30o
или меньше, большинство радиации отражено.


2.4.1.3 Понимание Солнечного Спектра и Теплопередачи

Чтобы сделать хороший выбор на застеклении, необходимо понять немного о свете и высокой температуре. Солнечный свет, который ударяет Землю, состоит из множества длин волны, и различное застекление выборочно передаст, поглотит, и отразит различные компоненты солнечного спектра. Аналогично, сокращение яркого света (через отражение или расцветка) полезны на рабочем месте, позволяя передачу видимых, или естественный, легкий, возможно сохранить энергию для искусственного света. Но возможно самый большой эффект на человеческих уровнях комфорта определен инфракрасной теплопередачей. Определяя правильный тип стакана, возможно заманить инфракрасную высокую температуру в ловушку для теплоты, или отразить инфракрасную высокую температуру, чтобы предотвратить нагревание.


Есть три пути, которые нагревают шаги через материал застекления. Первой является проводимость
. Проводящая высокая температура передана посредством застекления прямым контактом. Высокую температуру можно чувствовать, касаясь материала застекления. Вторая форма теплопередачи - радиация
; электромагнитные волны несут высокую температуру посредством застекления. Это производит чувство высокой температуры, исходящей от поверхности застекления. Третий метод теплопередачи - конвекция
. Конвекция передает высокую температуру движением, в этом случае, воздушным потоком. Естественный поток теплого воздуха к более холодному воздуху позволяет высокой температуре быть потерянной или полученной.


R-ценность
застекления - его способностей изолирования или сопротивления потоку высокой температуры - определена степенью проводимости, радиации, и конвекции через материал застекления. Однако, воздушное проникновение также определит полную R-ценность системы застекления. Количество тепла, которое едет вокруг застекления, столь же важно как теплопередача посредством застекления. Воздух может просочиться в или из здания вокруг застекления через создание. Качество, мастерство, и установка всей системы застекления, включая создание, затрагивает воздушное проникновение.


Авансы в стеклянной технологии, возможно, были единственным крупнейшим спонсором строительства эффективности с 1970-ых, и они играют важный рулон в солнечном дизайне. Некоторые авансы окна включают:


Двойные и тройные окна стекла с намного более высокими коэффициентами изоляции.


Низкая излучаемость или Низкий-E стакан, использующий покрытие, которое впускает высокую температуру, но не.


Аргон (и другой) газ заполнил окна, которые увеличивают коэффициенты изоляции выше окон с только воздухом.


Технологии фазового перехода, которые могут переключиться от непрозрачного до прозрачного, когда напряжение применено к ним.


2.4.1.4 Основные Стеклянные Типы

Застекляющие материалы включают стакан, акриловые краски, стекловолокно, и другие материалы. Хотя у различных материалов застекления есть очень определенные заявления, использование стакана доказало самое разнообразное. Различные типы стакана позволяют пассивному солнечному проектировщику точно настраивать структуру, чтобы удовлетворить потребности клиента. Единственное стекло является самым простым из стеклянных типов, и стандартного блока для более высокого исполнительного стакана. Единственные стекла имеют высокую солнечную передачу, но имеют плохую изоляцию - R-ценность - приблизительно 1,0. Единственный стакан стекла может быть эффективным когда использующийся в качестве штормовых окон, в теплом строительстве климата (если кондиционирование воздуха не используется), для определенных солнечных коллекторов, и в сезонных оранжереях. Структуры используя единственный стакан стекла будут как правило испытывать большое температурное колебание, проекты, увеличил уплотнение, и обеспечьте минимальный буфер от улицы.


Возможно, наиболее распространенным стеклянным продуктом, используемым сегодня, является двойная единица стекла. Двойной стакан стекла только что: два стекла произведены в одну единицу. Изолированный стакан (thermopane) включает бар распорной детали (заполненный влажностью абсорбирующий материал, названный осушителем) между стеклами, и как правило запечатывается с силиконом. Распорная деталь создает пространство спертого воздуха между стеклами. Это воздушное пространство увеличивает сопротивление теплопередаче; R-ценность для двойного стекла - приблизительно 1,8-2,1. Огромные воздушные пространства не будут решительно увеличивать R-ценность. Фактически, большое воздушное пространство может фактически поощрить конвективную теплопередачу в пределах единицы и произвести потерю высокой температуры. Эмпирическое правило для воздушного пространства между 1 и 2 сантиметрами. Также возможно пойти столь же большое как 10-12 сантиметров, не создавая конвективный поток, но в том пункте Вы имеете дело с очень большой и неуклюжей единицей. Требование о большей эффективности использования энергии в строительстве и retrofitting домах сделало изолированные стеклянные единицы стандартом. С хорошей солнечной передачей и справедливой изоляцией, такая единица - большое усовершенствование по единственному стеклу. Windows, двери, окна в крыше, солярии, и много других областей используют двойной стакан стекла.


Высокоэффективный Стакан


Высокая эффективность или увеличенный стакан предлагают еще лучшую R-ценность и контроль за солнечной энергией. Дальнейшим улучшением способности изолирования стакана это возможно, резко увеличивают также варианты дизайна. То, что было когда-то изолированными стенами, может стать соляриями. Твердые крыши и потолки становятся окнами к небу. Темные комнаты могут "проснуться" к естественному свету, выгоде солнечного тепла, и замечательным представлениям. Для относительно маленького увеличения стоимости возможно улучшить эффективность, обеспечить лучшую влажность и УЛЬТРАФИОЛЕТОВУЮ защиту, и гибкость дизайна выгоды. Множество высокоэффективного стакана теперь доступно.


Что преимущества этого являются стеклянными? Низкая излучаемость
(Низкий-E) стакан следует за двойным стаканом стекла в энергосберегающих зданиях. Излучаемость - мера инфракрасных (высокая температура) передача через материал. Чем выше излучаемость, тем больше высокой температуры излучено через материал. Наоборот, чем ниже излучаемость, тем больше высокой температуры отражено материалом. Низкие-E покрытия будут размышлять, или повторно исходить, инфракрасная высокая температура назад в комнату, делая более теплое пространство. Это переводит на R-ценности от 2.6 до 3.2. В более теплых климатах возможно полностью изменить единицу и повторно излучить инфракрасную высокую температуру назад к внешней стороне, держа космический холодильник. Низкий-E стакан улучшает R-ценность, УЛЬТРАФИОЛЕТОВУЮ защиту, и контроль за влажностью.


Газонаполненные
окна увеличивают R-ценность. Должным образом сделанный, заполнение газа увеличит полную R-ценность стеклянной единицы на приблизительно 1,0. Воздух в пределах изолированной стеклянной единицы перемещен с инертным, безопасным газом с лучшими свойствами изоляции. Типичными используемыми газами является Криптон и Аргон.


2.4.1.5 Занавески окна

В дополнение к декоративным функциям занавески могут использоваться, чтобы уменьшить потери высокой температуры, которые происходят в течение холодных месяцев так же как притока теплоты в течение более теплых месяцев. Коробка фанеры по вершине занавеса препятствует тому, чтобы теплый воздух потолка перемещался между стаканом и занавесом. Занавес должен понизиться на по крайней мере 30 см ниже окна для этого, чтобы быть эффективным. Оптимальное условие было бы для этого, чтобы спасть до пола.


2.4.1.6 Количество тепла

Стены удара солнечного излучения, окна, крыши и другие поверхности адсорбированы зданием и сохранены в количестве тепла. Это аккумулировавшее тепло тогда излучено к интерьеру здания. Количество тепла в солнечной системе нагрева выполняет ту же самую функцию как батареи в солнечной электрической системе (см. главу по photovoltaics). Обе солнечных энергии магазина, когда доступный, для более позднего использования.


Количество тепла может быть включено в пассивную солнечную комнату разными способами, от покрытых плиткой этажей до заполненных водой барабанов. Материалы количества тепла, которые включают этажи плиты, стены каменной кладки, и другие тяжелые строительные материалы, поглощают и аккумулируют тепло. Они - основной элемент в пассивных солнечных домах. Дома с существенными выходящими на юг стеклянными областями и никакой тепловой массой хранения не выступают хорошо.


Важно знать, что темные поверхности размышляют меньше, поэтому, поглотите больше тепла. В случае темного плиточного пола пол будет в состоянии поглотить тепло весь день и излучить высокую температуру в комнату ночью. Уровень теплового потока основан на перепаде температур между источником тепла и объектом к который тепловые потоки. Как описано выше тепловых потоков тремя способами - проводимость (теплопередача через твердые материалы), конвекция (теплопередача посредством движения жидкостей или gasses), и радиация. Все поверхности здания теряют высокую температуру через эти три способа. Хорошие солнечные проектные работы минимизировать потерю высокой температуры и максимизировать эффективное распределение высокой температуры. Потребность в количестве тепла (материалы хранения высокой температуры) в здании очень зависима от климата. Тяжелые здания высокого количества тепла последовательно более удобны во время жаркой погоды в горячо-засушливых и прохладно-умеренных климатах, в то время как в горячо-влажных климатах есть небольшая выгода. В прохладно-температурных климатах действия количества тепла как накопитель тепла холодной погоды, таким образом улучшающийся повсюду, успокаивают и уменьшающий потребность во вспомогательном нагревании, за исключением пасмурных или очень холодных дней. В периодически отапливаемых зданиях, однако, это имеет тенденцию увеличиваться, высокая температура должна была поддержать выбранные условия.


Обеспечение соответствующего количества тепла обычно является самым большим вызовом пассивному солнечному проектировщику. Количество необходимой массы определено областью выходящего на юг застекления и местоположением массы. Чтобы гарантировать эффективный дизайн, важно следовать за этими руководящими принципами:


Определите местонахождение количества тепла в прямом солнечном свете.
Количество тепла, установленное, где солнце может достигнуть этого непосредственно, более эффективно чем косвенная масса, помещенная, куда лучи солнца не проникают. Здания, которые полагаются на косвенную потребность хранения в три - четыре раза больше количества тепла чем те, которые используют прямое хранение.


Распределите количество тепла.
Пассивные солнечные дома работают лучше, если количество тепла является относительно тонким и распространено по широкой области. Площадь поверхности количества тепла должна быть по крайней мере 3 раза, и предпочтительно 6 раз, больше чем область южных окон. Этажи плиты, которые 8 - 10 сантиметров толщиной, более экономически выгодны и работают лучше чем этажи 16 - 20 дюймов толщиной.


Не покрывайте количество тепла.
Настилка ковров фактически устраняет сбережения из пассивных солнечных элементов. Стены масонства могут иметь концы гажи, но не должны быть покрыты большими настенными коврами или легким обшиванием панелями. Гажа должна быть приложена непосредственно к массовой стене, не к покрытиям, прикрепленным к стене, которые создают воздушное пространство изолирования нежелательного между гажей и массой.


Выберите соответствующий массовый цвет.
Для лучшей работы, закончите массовые этажи с темным цветом. Средний цвет может сохранить на 70 процентов больше солнечного тепла как темный цвет, и может быть соответствующим в некоторых проектах. Матовый конец для пола уменьшает отраженный солнечный свет, таким образом увеличивая количество тепла, захваченное массой и имея дополнительное преимущество сокращения яркого света. Цвет внутренних массовых стен не значительно затрагивает пассивную солнечную работу.


Изолируйте поверхности количества тепла.
Есть несколько методов для того, чтобы изолировать этажи плиты и наружные стены каменной кладки. Эти меры должны введенный, чтобы достигнуть энергосбережений. К сожалению, проблемы в некотором случае могут возникнуть как с заражениями термитами в изоляции пены для плит периметра. Это может усложнить проблему того, ли и как изолировать этажи плиты на сорте.


Сделайте количество тепла многоцелевым.
Для максимальной эффективности издержек элементы количества тепла должны служить другим целям также. Тепловые стены хранения масонства - один пример пассивного солнечного дизайна, который часто стоится препятствующий, потому что массовая стена только необходима как количество тепла. С другой стороны, покрытые плиткой этажи плиты аккумулируют тепло, служат структурными элементами, и обеспечивают законченную поверхность пола. Стены интерьера масонства оказывают структурную поддержку, делят комнаты, и аккумулируют тепло.


Развивая тепловую систему хранения или просто сравнивая материалы полезно смотреть на вместимость предложенных строительных материалов, которая упоминается как объемная теплоемкость (J/m3
. Градус. Цельсия) или более обычно определенная высокая температура и уровень, при котором материал может поднять и аккумулировать тепло. Некоторые примеры общих материалов хранения даны в следующем столе:


Материал


Плотность (кг/м3
)


Объемная теплоемкость


(J/m3
. Градус. C)


Вода


1000


4186


Бетон


2100


1764


Кирпич


1700


1360


Камень: мрамор


2500


2250


Материалы, не подходящие для теплового хранения


Plasterboard


950


798


Древесина


610


866


Матовое стекловолокно


25


25


Рано солнечные проектировщики использовали воду (сохраненный в больших контейнерах) как носитель данных высокой температуры. Хотя вода дешева, контейнеры и место, которое они занимают, не. Некоторые солнечные проектировщики поворачивались, чтобы качать мусорные ведра хранения как резервуары для количества тепла. Потребовалось в три раза больше скалы, чтобы сохранить то же самое количество тепла как эквивалентный объем воды, и сырая теплая окружающая среда мусорных ведер стала нерестилищами для грибов производства аромата и бактерий. Высокая стоимость и грязные ароматы начали давать солнечному дизайну дурную славу. И вода и горное хранение высокой температуры требуют сложных систем управления, насосов, и вентиляторов. Хранение высокой температуры не распространено в сегодняшнем использовании солнечной энергии. Главная причина для этого состоит в том, что все эти системы полагаются на электричество, требуют обслуживания, и подвергаются периодическому расстройству.


2.4.1.7 Тепловая изоляция

Материалы, общедоступные для строительства целей, могут быть классифицированы в две родовых группы - оптовые материалы и рефлексивные ламинаты фольги (RFL). Первый из них полагается на сопротивление воздуха, пойманного в ловушку в карманах между волокнами общих материалов типа (минеральные материалы волокна) или клетки, сформированные во вспененной структуре правления или материалов типа плиты (обычно сделанный из пластмасс, таких как пенопласт и пена полиуретана). Второе отражает сияющую энергию далеко от объекта или защищаемой поверхности. Тепловая изоляция во внешней ткани здания - жизненный компонент энергосберегающей стратегии дизайна. Ключ к успешному энергосберегающему дизайну - контроль теплового потока через внешнюю ткань. Вся полученная солнечная энергия могла быть легко потеряна из неверно изолированного здания прежде, чем она будет в состоянии иметь выгоду. Будет отмечено, что у некоторых материалов есть намного более высокое тепловое сопротивление за толщину единицы чем другие независимо от их плотности. Факт, что воздух - хороший изолятор особенно, если он ограничен яркой поверхностью фольги, чтобы ограничить радиационную передачу, может быть очень полезным также.


2.4.1.8 Охлаждение

Во многих частях мира пассивное солнечное здание нуждается в охлаждении столько, сколько нагревание. Один из лучших, время доказанные методы охлаждения является тепловым сцеплением с постоянной температурой земли. Понижение первого этажа, по крайней мере один метр в землю обеспечивает более даже внешнюю температуру, которая помогает охлаждению так же как нагреванию. Соответствующая структурная разработка, дренаж, и влажная проверка важны в областях под землей. Тепловая изоляция - лучший и самый экономичный способ умерить среду здания. Используя количество тепла земли держит дом при разумной температуре, и хорошая изоляция - также. Оттенки, расположенные за окнами, вентиляцией и рефлексивными фильмами на окнах, также очень важны, чтобы управлять температурой в здании.


Внешние Оттенки и Ставни


Внешнее обращение штриховки окна - эффективные меры по охлаждению, потому что они блокируют и прямой и косвенный солнечный свет за пределами дома. Солнечные экраны оттенка - превосходный продукт штриховки внешности с гущей, переплетаются, который блокирует до 70 процентов всего поступающего солнечного света. Экраны поглощают солнечный свет, таким образом, они должны использоваться на внешности окон. Снаружи, они выглядят немного более темными чем регулярный показ, но от внутренней части много людей не обнаруживают различие. Большинство продуктов также служит показом насекомого. Они должны быть удалены зимой, чтобы позволить полный солнечный свет через окна. Более дорогая альтернатива продукту стекловолокна - тонкий, металлический экран, который блокирует солнечный свет, но все еще позволяет представление изнутри о внешней стороне. Шарнирные декоративные внешние ставни, которые закрываются по окнам, являются также превосходными вариантами штриховки. Однако, они затеняют представление, блокируют дневной свет полностью, могут быть дорогими и могут быть трудными для многих домашних хозяйств работать ежедневно.


Внутренние Оттенки и Ставни


Ставни и оттенки, расположенные в доме, включают занавески, катятся по оттенкам, и Жалюзи. Внутренние ставни и оттенки - вообще наименее эффективные меры по штриховке, потому что они пытаются заблокировать солнечный свет, который уже вошел в комнату. Однако, если у пассивных солнечных окон нет штриховки внешности, внутренние меры необходимы. Самое эффективное внутреннее обращение - основательные оттенки с рефлексивным столкновением поверхности снаружи. Фактически, простые белые шторы на роликах держат холодильник дома чем более дорогие жалюзи, оснащенные жалюзи, которые не обеспечивают твердую поверхность и позволяют пойманной в ловушку высокой температуре мигрировать между жалюзи в дом.


Рефлексивные Фильмы и Оттенки


Рефлексивный фильм, который придерживается стакана и часто находится в коммерческих зданиях, может заблокировать до 85 % поступающего солнечного света. Фильм блокирует солнечный свет весь год, таким образом, это является несоответствующим на южных окнах в пассивных солнечных домах. Однако, это может быть практично для незаштрихованных восточных и западных окон. Эти фильмы не рекомендуются для окон, которые испытывают частичную штриховку, потому что они поглощают солнечный свет и нагревают стакан неравно. Неравное нагревание окон может сломать стакан или разрушить печать между единицами с двойным остеклением.


Вентиляция


Вентиляция - изменение воздуха в зданиях, чтобы управлять кислородом, высокой температурой и загрязнителями. Вентиляция может произойти в немногих формах. Строя ориентацию, форма, план и пользовательские действия также изменяют пути воздушного потока. Естественная вентиляция не расходует энергии и имеет немногих, если какие-либо эксплуатационные расходы, но зависит от погодных условий и может быть трудным управлять. Механическая и вентиляция с кондиционированным воздухом - управляемые энергией альтернативы естественной вентиляции, обычно продиктованной, строя тип, место и функцию. Они могут быть особенно эффективными как дополнения к естественной вентиляции. Механическая вентиляция использует поклонников и трубочки, чтобы поставлять и извлечь воздух в ограниченных областях, таких как кухня. Кондиционирование воздуха оба удовольствия и подает воздух. Особенно полезно охладить воздух ниже окружающих температур.


2.4.2 СОЛНЕЧНАЯ АРХИТЕКТУРА & АКТИВНЫЕ СИСТЕМЫ

Важно проектировать дом с целью включить активные солнечные системы (см. ниже) как коллекционеры или фотогальванические модули также. Здание должно ориентировать эти приборы должный юг. Наклон солнечных коллекторов должен быть в Европе и Северной Америке больше чем 50 ° (от горизонтального), чтобы максимизировать зимнюю коллекцию высокой температуры. Солнечные коллекторы должны быть тепло заперты с крышей. Непрослеживание photovoltaics получает самую ежегодную инсоляцию (подвергание лучам солнца) когда наклонено под углом, от горизонтального, равного широте здания. Дизайн крыши здания должен быть сделан к таким углам и южной ориентации как составные аспекты здания. Коллекционеры горячей воды и фотогальванические группы должны быть расположены настолько близко насколько возможно в их главные области использования. Важно сконцентрировать эти области использования. Например, помещение ванных и кухни близко друг к другу экономит на их установке и минимизирует энергетическую потерю. Все приборы должны быть отобраны с эффективностью как главный критерий.


РЕЗЮМЕ


Пассивное использование солнечного света вносит приблизительно 15 % потребностей обогрева в типичном здании. Это - важный источник энергосбережений, которые могут быть использованы всюду и почти без дополнительной платы. Есть некоторые принципы, которые могут помочь проектировщику использовать солнечную энергию посредством тепло эффективных зданий.


МЕСТО


Важно стать знакомым с энергетическими потоками среды дома. Природа и отношения, что к чему, водоток, растительность, типы почвы, указания ветра, и подвергание солнцу должны быть исследованы. Место, подходящее для солнечного дизайна, должно уравновесить и служить дополнением этим элементам. У этого должно быть свободное подвергание солнцу с 9:00 до 15:00 в течение отопительного периода.


Нагревание


В ориентации северного полушария должный юг главных солнечных подвергающих воздействию солнечных лучей мест, то есть оранжерея, и/или главных дневных областей деятельности важен. Стакан должен быть открытым для образцов солнца в течение зимы. Стоя окон на юг, и фактически ни один на север maximaze солнечная выгода. Многократный стакан стекла во всех окнах рекомендуется.


КОЛИЧЕСТВО ТЕПЛА


Количество тепла включая этажи каменной кладки, стены и водное хранение важно, чтобы поглотить окружающее тепло в течение дня и выпустить это ночью. Изоляция здания далее минимизирует потерю высокой температуры через окна, стены и крышу.


ЕСТЕСТВЕННЫЙ ТЕПЛОВОЙ ПОТОК


Полезно проектировать дом с естественным тепловым потоком в памяти. Повышения горячего воздуха, таким образом помещая некоторые области деятельности во второй этаж, чтобы составить высокую температуру из более низкой области коллекционера и через другие области могут сохранить много энергии. Буферные зоны здания (неотапливаемые комнаты, или частично отапливаемые помещения, такие как подсобки, вестибюли и склады) должны быть ориентированы из-за севера, чтобы уменьшить воздействие холода зимы. Используя вестибюль на дверях во внешность может привести к энергосбережениям. Вестибюли сокращают потерю высокой температуры и обеспечивают буферную зону между внешностью и интерьером.


2.5 СОЛНЕЧНЫЕ КОЛЛЕКТОРЫ

Используя энергию от солнца, чтобы нагреть воду одно из самого старого использования солнечной энергии. Солнечные коллекторы - сердце большинства систем солнечной энергии. Коллекционер поглощает энергию света солнца и изменяет ее в тепловую энергию. Эта энергия чем переданный жидкости или воздуху, которые привыкли к теплым зданиям, воде высокой температуры, производят электричество, сухие зерновые культуры или еду повара. Солнечные коллекторы могут использоваться для почти любого процесса, который требует высокой температуры.


Внутренняя горячая вода - вторые самые высокие затраты энергии в типичном домашнем хозяйстве в Европе или Северной Америке. Фактически, для некоторых домов это могут быть самые высокие энергетические расходы. Солнечное водное нагревание может уменьшить внутренние согревающие затраты воды на целых 70 %. Разработанный, чтобы предварительно подогреть внутреннюю воду, которая поставляется обычному водному коллекционеру, это может привести к замечательным сбережениям. Легко установить и почти свободное обслуживание.


Сегодня, солнечные водные системы нагрева используются для домов для одной семьи, жилых домов, школ, автомоек, больниц, ресторанов, сельскохозяйственных ферм и различных отраслей промышленности. Это - разнообразный список частных, коммерческих и промышленных зданий, но у них всех есть одна общая черта - они все используют горячую воду. Владельцы этих зданий нашли, что солнечные водные системы нагрева рентабельны в удовлетворении их потребностей горячей воды во всем мире.


ИСТОРИЯ


Солнечное водное нагревание использовалось задолго до того, как ископаемое топливо доминировало над нашей энергетической системой. Принципы солнечного тепла были известны в течение тысяч лет. Черная поверхность становится горячей на солнце, в то время как более светлая поверхность остается более прохладной, с белым, являющимся самым прохладным. Этот принцип используется солнечными водными коллекционерами, которые являются одним из самых известных заявлений на прямое использование энергии солнца. Они были развиты приблизительно двести лет назад, и первый известный плоский коллекционер пластины был сделан швейцарским ученым Горацием де Соссюром в 1767, позже использовался сэром Джоном Хершелем, чтобы приготовить еду во время его экспедиции Южной Африки в 1830-ых.


Солнечная технология продвинулась к примерно, она присутствует дизайн в 1908, когда Уильям Дж. Бэйли Металлургической компании Карнеги (США), изобрел коллекционера с изолированной коробкой и медными катушками. Этот коллекционер был очень подобен thermosyphon системе (описанный рев). Стена замка продала 4000 единиц к концу Первой мировой войны и Флориды businessperson, кто купил доступные права, проданные почти 60 000 единиц к 1941. В США нормирование меди во время Второй мировой войны послало солнечный согревающий рынок воды в острое снижение.


Немного интереса было проявлено к таким устройствам до международного нефтяного кризиса 1973. Этот кризис способствовал новому интересу к альтернативным источникам энергии. В результате солнечная энергия имеет, полученное повышенное внимание и много стран проявляют пристальный интерес к новым разработкам. Эффективность солнечных систем нагрева и коллекционеров улучшилась с начала 1970-ых. Полезные действия могут быть приписаны использованию низкого железа, умеренный стакан для того, чтобы застеклить (низко-железный стакан позволяет передачу большей солнечной энергии чем обычный стакан), улучшенная изоляция, и развитие длительных отборных покрытий.


2.5.1 РЫНОК СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

Солнечные внутренние системы горячей воды технически зрелы и доступны фактически во всем мире. О рынке для коллекционеров плоского типа сообщили как существенный в Израиле, Китае, Кипре, Японии, Австралии, Австрии, Германии, Греции Турция и США. Продажи в Европе, главным образом, для внутреннего водного нагревания, которое может также включать обогрев и нагревающий бассейны. Мировое производство солнечных коллекторов в 1995 было 1,3 миллионами m2
, где рынок в Европе и средиземноморские страны, как сообщают, составляют приблизительно 40 % мирового рынка. Общая сумма установленных солнечных коллекторов превысила 30 миллионов m2
, и развитие продаж было очень быстро с 1980. С 1989 есть устойчивое увеличение приблизительно с 20 % ежегодно.


Среди стран в Европе Греция стала лидером в производстве солнечных систем и экспортирует 40 % всех произведенных коллекционеров и включает 30 % рынка в Германии. Цель промышленности на 2005 год представляет 1,3 миллиона систем и 5 миллионов m2
коллекционеров. Проект на Крите будет нуждаться в 20 000 коллекционеров более чем два года. Греческий рынок устанавливает 70 000 солнечных систем в год, уменьшая эмиссию CO2
на 1,5 миллиона тонн.


Продажи в ЕС в 1996, как сообщали, составляли более чем 0,7 миллиона m2
застекленных коллекционеров и приблизительно 0,15 миллионов m2
неглазурованных коллекционеров (Мир возобновляемого источника энергии, сентябрь 1998). Все признаки состоят в том, что эта тенденция продолжится в быстром темпе, так как меры принимаются на всем протяжении ЕС для поощрения солнечных систем.


Стол: Застекленное производство солнечного коллектора в 1994 (Источник: Солнце в действии. Солнечный тепловой рынок, стратегический план относительно действия в Европе. Европейская Солнечная Промышленная Федерация. Программа Altener).


Страна


Застекленное производство солнечного коллектора в 1994


Германия


170 000 m2


Греция


165 000 m2


Австрия


100 000 m2


ВЕЛИКОБРИТАНИЯ


40 000 m2


Дания


20 000 m2


Другие


55 000 m2


Общее количество ЕС


550 000 m2


Стол: Установленная область солнечного коллектора в мире (Источник: Солнце в действии. Солнечный тепловой рынок, стратегический план относительно действия в Европе. Европейская Солнечная Промышленная Федерация. Программа Altener).


Страна


Установленная область солнечного коллектора


Средиземноморские страны


8,5 миллионов m2


США


6,5 миллионов m2


Япония


6 миллионов m2


ЕС


5,6 миллионов m2


Австралия


2,5 миллиона m2


Китай


1,5 миллиона m2


Установленная область солнечного коллектора на душу населения была 0,5 m2
на Кипре в 1992 самое большое в Европе и следовала Грецией и Австрией. Область коллекционера, на душу населения увеличенная в Австрии до 0,2 m2
в 1998 и, составляла общая площадь 1,5 миллионов m2
. Австрия является первой в продажах, на душу сопровождаемых Грецией, но обе страны все еще отстают от мировых лидеров Исраэля и Кипра. Анализ статистических чисел как область коллекционера на душу населения показывает, что благоприятные климатические условия имеют меньше влияния чем социально-экономические граничные условия. Успех на Кипре объяснен не только отсутствием любого другого местного источника энергии, но также и регулированием стран. Сильное законодательство, способствующее использованию солнечной энергии, находится в силе также в Израиле. Израиль и Кипр наложили установленные законом требования для солнечных систем нагрева во всех новых зданиях. Эти требования были введены шаг за шагом: таким образом в Израиле первоначально все новые жилые дома до восьми ярусов были обязаны иметь сообщество солнечная водная система нагрева с соответствующими резервуарами для хранения. Это было позже расширено на все новое жилье в стране. Наконец в 1983 новые инструкции потребовали, чтобы отели, больницы и школы установили солнечное водное нагревательное оборудование. Эти инструкции были вместе с материальными стимулами. Подобная попытка была также предпринята на Кипре, и недавно считалось, что 90 % отдельного жилья и 15 % квартир на Кипре теперь оборудованы солнечными водонагревателями.


2.5.2 ПОТЕНЦИАЛЫ

В Европе общее количество быстро годный для использования потенциал для производства солнечных коллекторов, как оценивается, является 360 миллионами m2
, представляя объем рынка 50 миллиардов USD при среднегодовом темпе роста 23 %. В 2005 область, занятая застекленными установками солнечного коллектора в ЕС, как ожидают, повысится до 28 миллионов m2
. Кроме того, неглазурованные солнечные коллекторы для нагревания бассейнов, как ожидают, достигнут 20 миллионов m2
.


2.5.3 ТИПЫ СОЛНЕЧНЫХ КОЛЛЕКТОРОВ

Типичные солнечные коллекторы обычно собирают энергию солнца со множествами крыши трубопровода и чистых металлических листов, нарисованных черный, чтобы поглотить так много радиации насколько возможно. Они заключены в кожух в стакан или пластмассу и повернутый к югу, чтобы поймать максимальный свет. Коллекционеры действуют как миниатюрные оранжереи, заманивая высокую температуру в ловушку под их стеклянными пластинами. Поскольку солнечное излучение настолько разбросано, у коллекционеров должна быть большая площадь.


Солнечные коллекторы могут быть сделаны в различных размерах и строительстве в зависимости от требований. Они дают достаточно горячей воды для мытья, душей и кулинарии. Они могут использоваться также в качестве предварительных нагревателей для существующих водонагревателей. Сегодня на рынке есть несколько коллекционеров. Они могут быть разделены на несколько категорий. Один из них - подразделение согласно температуре, которую они производят:


Низко-температурные коллекционеры обеспечивают высокую температуру легкой степени тяжести, меньше чем 50 градусов Цельсия, или через металлические или через неметаллические поглотители для заявлений, таких как нагревание бассейна и низкосортная вода.


Средние температурные коллекционеры обеспечивают среду высококачественной высокой температуре (больше чем 50 градусов Цельсия, обычно 60 - 80 степеней), или через застекленных коллекционеров плоской пластины, использующих воздух или через жидкость в качестве среды теплопередачи или через коллекционеров концентратора, которые концентрируют высокую температуру к уровням, больше чем ”одно солнце.” Они включают эвакуированных ламповых коллекционеров, и обычно используются для жилого нагревания горячей воды.


Высокотемпературные коллекционеры - параболические коллекционеры блюда или корыта, прежде всего используемые независимыми производителями власти, чтобы произвести электричество для электрической сетки.


2.5.3.1 Партия Солнечные Водные коллекционеры

Самый простой тип солнечного водного коллекционера - коллекционер "партии", так называемый, потому что коллекционер - резервуар для хранения - вода нагрета и сохранила партию за один раз. Коллекционеры партии используются в качестве предварительных нагревателей для обычных или мгновенных водонагревателей. Когда горячая вода используется в домашнем хозяйстве, солнечно предварительно подогревавшая вода вовлечена в обычного водного коллекционера. Так как вода была уже нагрета солнцем, это уменьшает потребление энергии. Партия солнечный водный коллекционер является дешевой альтернативой активной солнечной системе горячей воды, не предлагая движущихся частей, низких эксплуатационных расходов, и нулевой эксплуатационной стоимости. Акроним для солнечного водного коллекционера типа партии - ICS, означая Интегрированного коллекционера и Хранение. Коллекционеры партии, также известные как "хлебница", используют одну или более черных маек, заполненных водой и помещенный в изолированную, застекленную коробку. Некоторые коробки включают отражатели, чтобы увеличить солнечное излучение. Солнечная энергия проходит через застекление и нагревает воду в резервуарах. Эти устройства - недорогие солнечные водные коллекционеры, но должны быть истощены или защищены от замораживания, когда температуры понижаются ниже замораживания.


2.5.3.2 Коллекционеры плоской пластины

Коллекционеры плоской пластины - наиболее распространенные коллекционеры для жилых водных установок нагревания и обогрева. Типичный коллекционер плоской пластины - изолированная металлическая коробка со стеклянным или пластмассовым покрытием, названным застеклением и темной пластиной поглотителя. Застекление может быть прозрачным или прозрачным. Прозрачный (пропущение света только) низко-железный стакан - общий материал застекления для коллекционеров плоской пластины, потому что низко-железный стакан передает высокий процент полной доступной солнечной энергии. Застекление позволяет свету ударять пластину поглотителя, но уменьшает количество тепла, которое может убежать. Стороны и основание коллекционера обычно изолируются, далее минимизирующая потеря высокой температуры.


Пластина поглотителя является обычно черной, потому что темные цвета поглощают больше солнечной энергии чем легкие цвета. Солнечный свет проходит через застекление и ударяет пластину поглотителя, которая нагревается, изменяя солнечное излучение в тепловую энергию. Высокая температура передана воздуху или жидкости, проходящей через трубы потока. Поскольку большинство черных красок все еще отражает приблизительно 10 % радиации инцидента, некоторые пластины поглотителя покрыты ”отборными покрытиями,”, которые сохраняют поглощенный солнечный свет лучше и более длительны чем обычная черная краска. Отборное покрытие, используемое в коллекционере, состоит из очень точного тонкого слоя аморфного полупроводника, покрытого металлом на металлическом нижнем слое. У отборных покрытий есть и высокая поглотительная способность в видимом регионе и низкая излучаемость в длинной волне инфракрасная область.


Пластины поглотителя часто делаются из металла обычно медью или алюминием, потому что они - оба хорошие проводники высокой температуры. Медь является более дорогой, но является лучшим проводником и является менее склонной к коррозии чем алюминий. У пластины поглотителя должна быть высокая теплопроводность, чтобы передать собранную энергию воде с минимальной температурной потерей. Коллекционеры плоской пластины попадают в две основных категории: жидкость и воздух. И оба типа могут быть или застеклены или неглазурованные.


2.5.3.3 Жидкие коллекционеры

В жидком коллекционере солнечная энергия нагревает жидкость, поскольку она течет через трубы в пластине поглотителя. Для этого типа коллекционера трубы потока присоединены к пластине поглотителя, таким образом, тепло, поглощенное пластиной поглотителя, с готовностью проводится к жидкости.


Трубы потока могут быть разбиты параллельно, используя входное отверстие и заголовки выхода, или в змеином образце. Змеиный образец устраняет возможность утечек заголовка и гарантирует однородный поток. Змеиный образец может изложить некоторые проблемы системам, которые должны истощить для защиты замораживания, потому что кривые проходы потока не будут истощать полностью.


Самые простые жидкие системы используют пригодную для питья домашнюю воду, которая нагрета, поскольку она проходит непосредственно через коллекционера и затем течет в дом, который будет использоваться для купания, прачечной, и т.д. Этот дизайн известен как "разомкнутый контур" (или "прямой") система. В областях, где замораживающиеся температуры распространены, однако, жидкие коллекционеры должны или истощить воду, когда температурные снижения или используют тип антифриза жидкости теплопередачи.


В системах с жидкостями теплопередачи жидкость передачи поглощает тепло от коллекционера и затем проходит через теплообменник. Теплообменник, который вообще находится в резервуаре для хранения воды в доме, передает высокую температуру воде. Такие проекты называют "с обратной связью" (или "косвенные") системы.


Застекленные жидкие коллекционеры используются для нагревания домашней воды и иногда для обогрева. Неглазурованные жидкие коллекционеры обычно используются, чтобы нагреть воду для бассейнов. Поскольку эти коллекционеры не должны противостоять высоким температурам, они могут использовать менее дорогие материалы, такие как пластмасса или резина. Они также не требуют проверки замораживания, потому что бассейны вообще используются только в теплой погоде.


2.5.3.4 Воздушные коллекционеры

Воздушные коллекционеры имеют преимущество устранения замораживания и кипения проблем, связанных с жидкими системами. Хотя утечки более трудно обнаружить и включить пневматическую систему, они также менее неприятны чем утечки в жидкой системе. Пневматические системы могут часто использовать менее дорогие материалы, такие как пластмассовое застекление, потому что их рабочие температуры обычно ниже чем таковые из жидких коллекционеров.


Воздушные коллекционеры просты, коллекционеры плоской пластины использовали прежде всего для обогрева и сохнущих зерновых культур. Пластины поглотителя в воздушных коллекционерах могут быть металлическими листами, слоями экрана, или неметаллическими материалами. Воздушные потоки через поглотитель естественной конвекцией или когда вызвано поклонником. Поскольку воздушная высокая температура поведений намного с меньшей готовностью чем жидкость делает, меньше высокой температуры передано между воздухом и поглотителем чем в жидком коллекционере. В некоторых солнечных воздушных системах нагрева поклонники на поглотителе используются, чтобы увеличить воздушную бурю и улучшить теплопередачу. Неудобство этой стратегии - то, что она может также увеличить количество власти, необходимой для поклонников и, таким образом, увеличить затраты действия системой. В более холодных климатах воздух разбит между пластиной поглотителя и задней изоляцией, чтобы уменьшить потерю высокой температуры посредством застекления. Однако, если воздух не будет нагрет больше чем 17°C выше наружной температуры, воздух может течь с обеих сторон пластины поглотителя, не жертвуя эффективностью.


Лучшие особенности воздушных систем коллекционера - простота и надежность. Коллекционеры - относительно простые устройства. У хорошо сделанного трубача, как могут ожидать, будет продолжительность жизни 10 - 20 лет если должным образом поддержано, и средства управления чрезвычайно надежны. Так как воздух не будет замораживаться, никакой теплообменник не требуется.


Однако, использование солнечных воздушных согревающих коллекционеров все еще ограничено, чтобы поставлять горячий воздух для обогрева и для того, чтобы высохнуть сельскохозяйственных продуктов, главным образом, в развивающихся странах. Главные ограничения для широкого принятия солнечных воздушных нагревателей - высокая стоимость для коммерчески произведенных солнечных воздушных нагревателей, большая область коллекционера потребовала из-за низкой плотности и низкой определенной теплоемкости воздуха по сравнению с жидкими жидкостями теплопередачи, расширенная требуемая система вентиляционного канала, мощное требование для того, чтобы вызвать воздух через коллекционера, и трудность хранения высокой температуры. В странах со сравнительно низкой инсоляцией и длительными периодами неблагоприятной погоды, требуется дополнительная высокая температура, который увеличивает инвестиционные затраты со стороны уровня, который ограничивает его конкурентоспособность обычными системами нагрева. Многообещающими способами уменьшить стоимость коллекционера является интеграция коллекционера в стены или крыши зданий и развития коллекционеров, которые могут быть построены, используя готовые компоненты.


КАК ЭТО РАБОТАЕТ?


Солнечные воздушные нагреватели могут быть классифицированы основанные на способе воздушного обращения. В голом коллекционере пластины, который является самым простым солнечным воздушным нагревателем, воздух проходит через коллекционера под поглотителем. Этот вид солнечного воздушного нагревателя является только подходящим для повышения температуры между 3 - 5 градусов. Цельсия из-за высокой конвекции и радиационных потерь в поверхности. Главные потери могут быть уменьшены значительно, покрывая поглотитель с прозрачным материалом низкой транзитивности для инфракрасной радиации. Воздушный поток происходит в этом виде солнечного воздушного нагревателя или под поглотителем или между поглотителем и прозрачным покрытием. Из-за прозрачного покрытия, радиация инцидента на поглотителе уменьшена немного, но из-за сокращения конвективных потерь высокой температуры, повышение температуры между 20 и 50 градусами Цельсия может быть достигнуто в зависимости от уровня воздушного потока и инсоляции. Дальнейшее сокращение потерь высокой температуры может быть достигнуто, если воздух сделан пройти выше и под поглотителем, так как это удваивает область теплопередачи. Потери высокой температуры из-за радиации будут уменьшены этим процессом, должным понизить температуру поглотителя. Однако, есть одновременное сокращение поглотительной способности поглотителя, должного вычистить депозит, если воздушный поток выше или с обеих сторон поглотителя.


Некоторые солнечные воздушные коллекционеры устраняют стоимость застекления, металлической коробки, и изоляции. Такой коллекционер сделан из черных, перфорировал металл. Лучшая теплопередача может быть достигнута при использовании пористого материала как поглотитель. Солнце нагревает металл, и поклонник тянет воздух через отверстия в металле, который нагревает воздух. Для жилых установок эти коллекционеры доступны в различных размерах. Типичный коллекционер 2,4 метра 0,8-метровыми группами способен к нагреванию 0,002 m3
в секунду внешнего воздуха. В солнечный зимний день группа может произвести температуры до 28°C выше чем наружная воздушная температура. Выясненные воздушные коллекционеры не только нагревают воздух, но также и улучшают качество воздуха в помещении, непосредственно предварительно подогревая свежий наружный воздух. Эти коллекционеры достигли очень высоких полезных действий - больше чем 70 % в некотором коммерческом применении. Плюс, потому что коллекционеры не требуют никакого застекления или изоляции, они недороги, чтобы произвести.


2.5.3.5 Коллекционеры эвакуированной трубы

Обычные простые солнечные коллекторы плоской пластины были развиты для использования в солнечных и теплых климатах. Их выгода очень уменьшена, когда условия становятся неблагоприятными в течение холодных, облачных и ветреных дней. Кроме того, наклон влияний, таких как уплотнение и влажность вызовет раннее ухудшение внутренних материалов, приводящих к уменьшенной работе и системному отказу. Эти недостатки уменьшены в коллекционерах эвакуированной трубы.


Коллекционеры эвакуированной трубы нагревают воду в жилых заявлениях, которые требуют более высоких температур. В коллекционере эвакуированной трубы солнечный свет вступает через внешнюю стеклянную трубу, ударяет трубу поглотителя, и изменяется на высокую температуру. Высокая температура передана жидкости, текущей через трубу поглотителя. Коллекционер состоит из рядов параллельных прозрачных стеклянных труб, каждая из которых содержит трубу поглотителя (вместо пластины поглотителя в коллекционере плоской пластины) покрытый отборным покрытием. Горячая жидкость циркулирует через теплообменник и испускает свою высокую температуру, чтобы оросить, который сохранен в солнечном резервуаре для хранения.


Эвакуированные ламповые коллекционеры - модульные трубы, которые могут быть добавлены или удалены как изменение потребностей горячей воды. Когда эвакуированные трубы произведены, воздух эвакуирован из пространства между этими двумя трубами, формируя вакуум. Проводящие и конвективные потери высокой температуры устранены, потому что нет никакого воздуха, чтобы провести высокую температуру или распространить и вызвать конвективные потери. Может все еще быть некоторая сияющая потеря высокой температуры (тепловая энергия переместится через пространство от более теплого до более прохладной поверхности, даже через вакуум). Однако, эта потеря является маленькой и небольшого количества важности по сравнению с количеством тепла, переданным жидкости в трубе поглотителя. Вакуум в стеклянной трубе, будучи самой лучшей изоляцией для солнечного коллектора, подавляет потери высокой температуры и также защищает пластину поглотителя и "трубу высокой температуры" от внешних неблагоприятных условий. Это приводит к исключительной работе, намного выше любого другого типа солнечного коллектора.


Коллекционеры эвакуированной трубы доступны во многих проектах. Некоторое использование третья стеклянная труба в трубе поглотителя или других конфигурациях плавников теплопередачи и жидких трубах. Один коммерчески доступный коллекционер эвакуированной трубы хранит 19 литров воды в каждой трубе, избавляя от необходимости отдельный солнечный резервуар для хранения. Отражатели, помещенные позади эвакуированных труб, могут помочь сосредоточить дополнительный солнечный свет на коллекционере.


Из-за атмосферного давления и технических проблем, связанных с запечатыванием коллекционера, окружающего, строительство эвакуированного коллекционера плоской пластины является чрезвычайно трудным. Чтобы преодолеть огромное атмосферное давление, много внутренних поддержек прозрачного стекла покрытия должны быть введены. Однако, проблемы эффективной высокой вакуумной системы с разумными издержками производства до сих пор остаются нерешенными. Более выполнимо применить и приспособить зрелую технологию, связанную с отраслями промышленности лампы с доказанным массовым производством. Строительство трубчатого эвакуированного солнечного коллектора и обслуживания его высокого вакуума, подобного лампочкам и телевизионным трубам, практично. Идеальная вакуумная изоляция трубчатого эвакуированного солнечного коллектора, полученного посредством подходящего утомительного процесса, должна быть поддержана во время жизни устройства, чтобы уменьшить тепловые потери через внутреннюю газообразную атмосферу (потери конвекции).


В регионе высокой температуры эти коллекционеры более эффективны чем коллекционеры плоской пластины по нескольким причинам. Во-первых, они выступают хорошо и в прямом и в разбросанном солнечном излучении. Эта особенность, объединенная с фактом, что вакуум минимизирует потери высокой температуры для улицы, делает этих коллекционеров особенно полезными в областях с холодными, облачными зимами. Во-вторых, из-за круглой формы эвакуированной трубы, солнечный свет перпендикулярен поглотителю в течение большей части дня. Для сравнения, в коллекционере плоской пластины, который находится в неподвижном положении, солнце только перпендикулярно коллекционеру в полдень. Коллекционеры эвакуированной трубы достигают и более высоких температур и более высоких полезных действий чем коллекционеры плоской пластины, но они также более дороги.


2.5.3.6 Концентрация коллекционеров

Концентрация коллекционеров использует отраженные поверхности, чтобы сконцентрировать энергию солнца на поглотителе, названном приемником. Они также достигают более высоких температур чем коллекционеры плоской пластины, однако концентраторы могут только сосредоточить прямое солнечное излучение, с результатом, являющимся, что их выступление плохо в туманные или облачные дни. Зеркальная поверхность сосредотачивает солнечный свет, собранный по большой площади на меньшую область поглотителя, чтобы достигнуть высоких температур. Некоторые проекты концентрируют солнечную энергию на фокус, в то время как другие концентрируют лучи солнца вдоль тонкой линии, названной центральной линией. Приемник расположен в фокусе или вдоль центральной линии. Теплопередача потоки жидкости через приемник и поглощает тепло. Концентраторы являются самыми практичными в областях высокой инсоляции, такими как те близко к экватору и в областях пустыни.


Концентраторы выступают лучше всего когда указано непосредственно в солнце. Чтобы сделать это, эти механизмы прослеживания использования систем, чтобы переместить коллекционеров в течение дня, чтобы держать их сосредоточились на солнце. Шпионы единственной оси двигаются с востока на запад; шпионы двойной оси двигаются на восток и запад и север и юг (чтобы следовать за солнцем в течение года). Концентраторы используются главным образом в коммерческом применении, потому что они дороги и потому что шпионы нуждаются в частом обслуживании. Некоторые жилые системы солнечной энергии используют системы концентрации параболического корыта. Эти установки могут обеспечить горячую воду, обогрев, и очистку воды. Большинство жилых систем использует шпионов единственной оси, которые менее дороги и более просты чем шпионы двойной оси. За дополнительной информацией о концентрирующихся коллекционерах см. главу Солнечная Тепловая Выработка энергии.


2.5.3.7 СОЛНЕЧНЫЕ ПЛИТЫ И КАДРЫ

Там существует также некоторые другие недорогие, "не использующие высокие технологии" солнечные коллекторы с определенными функциями как солнечные плиты коробки (используемый для приготовления) и солнечные кадры, производящие недорогую дистиллированную воду из фактически любого водного источника.


Солнечные плиты коробки (см. главу по Солнечной кулинарии) недороги, чтобы купить и легкий построить и использовать. Они состоят из просторной, изолированной коробки, выровненной с рефлексивным материалом, покрытым застеклением, и оснащенный внешним отражателем. Горшки черновой варки древесины служат поглотителями, нагреваясь более быстро чем кухонная посуда алюминиевой или нержавеющей стали. Плиты коробки могут также использоваться, чтобы убить бактерии в воде, если температура может достигнуть точки кипения.


Солнечные кадры (см. главу по Солнечной водной дистилляции) обеспечивают недорогую дистиллированную воду от даже соленого или ужасно загрязнили воду. Они работают над принципом, что вода в открытом контейнере испарится. Солнечное все еще использует солнечную энергию, чтобы ускорить процесс испарения. Кадры состоят из изолированного, темного контейнера, покрытого застеклением, которое наклонено так, пресная вода сжатия может сочиться в корыто коллекции. Маленькое солнечное все еще, которое является о размере кухонной печи, может произвести до десяти литров дистиллированной воды в солнечный день.


2.5.4 Технологические Примеры

У солнечной энергии есть множество практических и рентабельных применений в сегодняшних домах и зданиях. Главные применения солнечных коллекторов следующие:


· подготовка к горячей воде в домашних хозяйствах, коммерческие здания и промышленность,


· вода, нагревающаяся в бассейнах,


· обогрев в зданиях,


· высыхание зерновых культур и зданий,


· космическое охлаждение и охлаждение,


· водная дистилляция,


· солнечная кулинария.


Технологии для всех заявлений, как полагают, зрелы и для первых двух, при соответствующих условиях, экономически жизнеспособны. Отдельная глава посвящена концентрирующимся коллекционерам, которые рентабельно используются для выработки энергии особенно в регионах с высокой инсоляцией (см. главу по Солнечной Тепловой Власти).


2.5.4.1 Солнечное Тепловое Жилое Водное Нагревание

Сегодня, несколько миллионов домов и фирм используют солнечные водные системы нагрева. Эти системы предоставляют потребителям рентабельный и надежный выбор для горячей воды. Принятие душа с солнечно нагретой водой, или нагревание дома с солнечно нагретым воздухом или водой, являются естественным и простым методом и для энергии сохранения и для экономии ископаемого топлива. Когда солнечная система нагрева была разработана и установлена правильно, она может эстетически обращаться и также добавлять к ценности дома. На новом строительстве они могут работаться в проектирование зданий, чтобы быть почти невидимыми, в то время как на существующем строительстве это может быть реальная проблема заставить их вписаться.


Солнечный водный коллекционер экономит деньги владельца, но это также помогает защитить окружающую среду. Эмиссия одной - двух тонн углекислого газа экономится единственным обычным водным коллекционером каждый год. Другие загрязнители, такие как зеленовато-желтые диоксиды, угарный газ и закиси азота также перемещены, когда домовладелец решает насладиться солнечную энергию.


Производство горячей воды - наиболее широко распределенное использование прямого солнечного нагревания. Установка состоит из одного или более коллекционеров, в которых жидкость нагрета солнцем, плюс бак для горячей воды, где вода нагрета горячей жидкостью. Даже в областях низкой инсоляции как в Северной Европе солнечная система нагрева может обеспечить 50-70 % требования горячей воды. Не возможно получить больше, если нет сезонное хранение (см. главу ниже). В южной Европе солнечный коллектор в состоянии покрыть 70-90 % потребления горячей воды. Нагревание воды с солнцем очень практично и экономически выгодно. В то время как photovoltaics (см. главу по photovoltaics), диапазон от эффективности на 10-15 %, тепловой водный групповой диапазон от эффективности на 50-90 %. В комбинации с деревянной катушкой/петлей печи фактически круглогодичная внутренняя горячая вода может быть получена без использования ископаемого топлива.


КАК СОЛНЕЧНЫЙ ВОДНЫЙ КОЛЛЕКЦИОНЕР КОНКУРЕНТОСПОСОБЕН С ОБЫЧНЫМИ НАГРЕВАТЕЛЯМИ?


Затраты полных солнечных водных систем нагрева отличаются значительно из страны в страну (по Европе и США например, между 2000 - 4000 USD). Они также зависят от требований горячей воды и условий климата в области. Это обычно - более высокие начальные инвестиции чем необходимый для электрического или газового нагревателя, но добавляя все затраты, связанные с нагреванием воды в доме, стоимость жизненного цикла солнечной водной системы нагрева обычно ниже чем традиционная система нагрева. Нужно отметить, что простое время окупаемости для инвестиций в солнечную систему нагрева зависит от цен ископаемого топлива, которым заменяет солнечная энергия. В Странах-членах Европейского Союза времена окупаемости - вообще меньше чем 10 лет. Ожидаемая продолжительность жизни солнечной системы нагрева составляет 20-30 лет.


Важная особенность солнечной установки - энергетическое время окупаемости - время должно было произвести так много энергии солнечной системы, как было необходимо произвести эту систему. В Северной Европе с меньшим количеством солнечного излучения чем в других частях мира у солнечной системы нагрева для подготовки горячей воды есть энергия, платят период 3-4 лет.


СКОЛЬКО ЭНЕРГИИ МЫ МОЖЕМ ДОБРАТЬСЯ?


Количество энергии, которую мы можем получить от солнечной системы нагрева, зависит от доступной инсоляции и эффективности солнечной системы. Инсоляция отличается широко по миру и крайне важна для солнечной системы. Количество солнечного излучения, доступного в некоторых областях мира, дано в главе Солнечное излучение. Эффективность солнечной системы зависит от эффективности солнечного коллектора и потерь в системе обращения горячей воды. Как позже зависит от различных определенных параметров, которые мы сосредоточим только на эффективности солнечного коллектора. Эффективность определена как порция между количеством энергии произведенная и солнечная энергия, падающая на коллекционера. Полезные действия отличаются для различного коллекционера, печатает и зависит от солнечной интенсивности, тепловых и оптических потерь - более высокие средства потерь более низкие полезные действия. Тепловые потери минимальны, если температура воды, используемой для заявления, является тем же самым как температурой окружающего воздуха. Таким образом простой поглотитель, не застекляя используемый для нагревания бассейна достигает самых высоких полезных действий до 90 %. Но когда эти коллекционеры используются для теплой внутренней подготовки к горячей воде (водная температура на 40 градусов Цельсия выше чем температура окружающего воздуха), их полезные действия обычно ниже чем 20 %. В этом случае лучшие результаты достигнуты коллекционерами плоской пластины (с отборными покрытиями) и эвакуировали ламповых коллекционеров, которым лучше всего подходят для этого заявления. Когда более высокие водные температуры необходимы (например, для обогрева) эвакуированный - ламповые коллекционеры являются лучшими, но также и самыми дорогими.


Полезные действия солнечного коллектора для инсоляции, типичной для Центральной Европы в полдень в течение летнего дня - 800 W/m2.


Эффективность в перепаде температур (*)


Тип коллекционера


0 градусов. C


нагревание бассейна


40 градусов. C


внутренняя горячая вода


50 градусов. C (**)


обогрев


Поглотитель без застекления


90 %


20 %


0 %


Плоская пластина (неотборное покрытие)


75 %


35 %


0 %


Плоская пластина (отборное покрытие)


80 %


55 %


25 %


Эвакуированная труба


60 %


55 %


50 %


* Различие между окружающей температурой и температурой воды в солнечном коллекторе.


** Ценности связаны, чтобы понизить инсоляцию в течение начала весны (400 W/m2).


Низкая эффективность эвакуированного лампового коллекционера в низком температурном регионе вызвана высокими оптическими потерями на кривой поверхности стакана.


Мысль, что есть огромные различия между ценами коллекционеров, очевидно, что решающие критерии для выбора типа коллекционера - цель его использования. Сравнение различных типов коллекционера и их особенностей экономики дано в столе ниже.


Типичные особенности различных типов солнечных коллекторов согласно немецкому министерству экономики следуют.


Цель


Тип коллекционера


Временный секретарь. в °C


Производство kWh/m2/year


Нагревание бассейна


Поглотитель


20-40


250-300


Подготовка к теплой воде


Плоская пластина


Эвакуированная труба


20-70


20-100


250-450


350-450


Высыхание


Воздушный коллекционер


20-50


300-400


* за m2 жизненное ожидание коллекционера менее чем 20 лет.


2.5.4.2 Руководящие принципы по Солнечной Водной Калибровке Системы нагрева

Солнечная водная система нагрева может использоваться в качестве единственного источника для горячей воды или может включать резервную обычную систему, чтобы ответить тяжелым или необычным требованиям горячей воды в течение года. Системы обычно измеряются согласно числу комнат, людей и домашних водных потребностей. Есть несколько различных конфигураций солнечных водных систем нагрева. Вообще, однако, есть два главных типа: активные системы, у которых есть насосы и средства управления, чтобы поставить солнечное тепло резервуару для хранения, и пассивные системы как thermosiphons, которые используют естественное обращение горячей воды.


Проектируя солнечную водную систему нагрева, важно решить сначала, сколько горячей воды будет использоваться в средний день. Если количество горячей воды известно, размер системы (коллекционеры, резервуар для хранения) должны быть вычислены. Вот некоторые общие замечания по тому, что должно быть учтено, проектируя солнечную систему нагрева.


2.5.4.3 Солнечный коллектор

Главная часть солнечной системы нагрева - солнечные коллекторы. Наиболее часто используемый коллекционеры плоской пластины, состоящие из поглотителя, куда солнечное излучение передано, чтобы нагреться в жидкости солнечного коллектора, изоляции вдоль края и под поглотителем случай, который скрепляет все, и позволяет необходимую вентиляцию и стеклянное или пластмассовое покрытие.


Когда стакан используется в качестве покрытия, важно, чтобы железное содержание было низко или ноль, таким образом, по крайней мере 95 % солнечного излучения проходят через стакан. Практически не больше, чем единственный слой стакана используется. Если пластмассовое покрытие используется, важно, чтобы пластмасса могла противостоять УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ ЛУЧАМ от солнца. Было найдено, что пластины многокарбоната очень удовлетворительные.


Поглотитель может быть сделан из пластины с трубами где потоки жидкости коллекционера. Обычно поглотитель сделан из медной или нержавеющей стали. Опыт показал, что лучшие трубы поглотителя - сделанные из меди. Обычные стальные трубы вызывают большие проблемы с коррозией. Важно, что поглотитель может противостоять Ультрафиолетовому свету от солнца, и температуре застоя (сухая температура кипения), которая 100-140°C для солнечных коллекторов без отборного покрытия, и 150-200°C с отборным покрытием.


Строительство плоского коллекционера пластины требует, чтобы спаивание и пайка твердым припоем труб и физически соединение труб покрыли. Чем больше физического контакта между листом и трубами, тем больше теплопередачи к жидкому перемещению через трубы. Поглотитель часто покрывается отборным черным покрытием, которое поглощает лучи солнца, но сдерживает радиацию высокой температуры. Проблема с нормальной черной краской состоит в том, что она будет outgas, или выпаривать металл под чрезвычайной высокой температурой. Кроме того, под нормальными случаями черная краска излучит высокую температуру, а не поглотит ее для передачи в жидкость.


Много выбора для структуры солнечных коллекторов разумно доступны. Древесина, пластмасса, сталь или алюминий все использовались с различными степенями успеха, но ничто не столь же хорошо как алюминий. Алюминиевые погоды, на которых у элементов с очень низкими эксплуатационными расходами, и есть цветной выбор, испеченный, таким образом нет никакой потребности нарисовать внешность солнечной батареи. За эти годы, пластмассы, оказалось, были плохим выбором для главных частей солнечной батареи. Для внешности у пластмассы есть противная привычка к деградации от ультрафиолетовых лучей солнца. Пластмасса обесцвечивается и в конечном счете становится хрупкой и трещины. У пластмассы также есть высокий коэффициент расширения. Это означает, что расширяет и сокращает так много, что создание трудной погоды суставов является трудным. Используя сталь для структуры означает также некоторые проблемы. Каждый - это, группы регулярно нуждаются в живописи и два, они реагируют химически с медным интерьером.


Солнечные коллекторы обычно устанавливаются непосредственно сверху крыши, или в структуре, помещенной в плоскую крышу или землю. Солнечные коллекторы могут также быть объединены в кровле. В некоторых случаях проблемы с запечатыванием между солнечным коллектором и остальной частью крыши могут возникнуть.


Размер солнечных коллекторов
зависит от ежедневных требований горячей воды. Вообще один человек может потребовать приблизительно до 50 литров горячей воды приблизительно в 55 ° к 60 ° градусам Цельсия в день (для внутреннего купания только, без прачечной). Было показано, что в средних 1-1,5 m2
областях солнечного коллектора необходим за 50-литровое суточное потребление горячей воды
. Выбор размера также зависел бы от доступности стандартных продуктов. Призы меняются в зависимости от размера коллекционера и с инсталляционными обвинениями. Установка является самой простой, когда система включена в начальное планирование строительства нового дома. Это позволяет архитектору включать коллекционеров в план, и эстетически и экономно.


ОРИЕНТАЦИЯ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА


Ориентация солнечных коллекторов (с каким путем они сталкиваются и как они наклонены) оптимизирует их способность к коллекции. Атмосфера земли поглощает и отражает существенную часть солнечного излучения. Таким образом, большинство энергии, которая может быть собрана в любой данный солнечный день, в солнечный полдень, когда прямая радиация луча меньше всего затронута атмосферой. Солнечный полдень - истинный юг в северном полушарии. Хотя присвоение адресов коллекционеров на истинный юг будет обычно максимизировать работу, изменение в пределах 20 ° на восток или запада является приемлемым без дополнительной площади поверхности коллекционера.


Солнечный коллектор, который прослеживает солнце, будет обычно получать приблизительно на 20 % больше солнечного излучения, чем южный оптимум столкновения разместил коллекционера. Эта дополнительная продукция не дает компенсацию затратам, связанным со строительством, которое должно проследить солнце. Обычно будет более дешево установить на 20 % больший солнечный коллектор.


Местные метеорологические карты (то есть, утренний туман или преобладающая облачность дня) нужно также рассмотреть в ориентации коллекционера. Если местная погода не фактор, и с коллекционерами нельзя стоять, истинный юг, ориентируя их на запад вообще предпочтителен из-за более высоких температур дня (у коллекционеров есть меньше потери высокой температуры с выше вне температур).


Так как возвышение солнца изменяется в течение года в зависимости от местной широты, коллекционеры должны быть наклонены к солнцу в зависимости от заявления. Вообще, сезонные различия в озарении значительны и должны быть приняты во внимание для всех заявлений солнечной энергии. Наклон собирающейся поверхности приблизительно 30... 50 степеней на Юг в северном полушарии или на Север в южном полушарии приводят к несколько лучшим результатам зимы для рассматриваемой области, но также и некоторые потери летом. Системы обогрева наклонены больше к положению зимнего солнца. В тропиках почти горизонтальная поверхность получения является вообще самой выгодной из-за большой высоты солнца. Наиболее желаемый угол склонности установить солнечный коллектор является местной широтой. Положительное различие между широтой и углом крыши заканчивается лучшая системная работа зимой. Более низкий угол установки солнечного коллектора чем местная широта приведет к большей системной работе летом. Изменения угла наклона солнечного коллектора по архитектурным причинам могут быть даны компенсацию с дополнительным размером коллекционера.


2.5.4.4 Резервуар для хранения

Резервуар для хранения должен сохранить солнечное тепло. Это сделано, храня горячую воду, пока она не необходима. Есть несколько различных размеров доступных резервуаров. У всех резервуаров должны быть связи для входного отверстия холодной воды и выход горячей воды так же как две связи для труб обращения. Резервуары для хранения горячей воды могут легко быть приспособлены к стенду. Самым эффективным является вертикальный резервуар с хорошей температурной стратификацией, таким образом, холодная входная вода не смешана с более теплой водой наверху резервуара. Горизонтальный резервуар уменьшает продукцию на 10-20 %.


Высокая температура от солнечных коллекторов поставлена воде в теплообменнике. Поскольку теплообменник главным образом используется катушка в основании резервуара, или кепка вокруг резервуара с жидкостью коллекционера. В низком потоке и самоциркуляционных системах кепка всегда используются. В системах низкого потока потоки жидкости солнечного коллектора медленно вниз через крышку резервуара для хранения, который дает стратификацию жидкости коллекционера в кепке, соответствующей стратификации в резервуаре. Это дает более идеальную теплопередачу, и таким образом более высокую эффективность чем в традиционных системах.


Все резервуары для хранения горячей воды должны быть хорошо изолированы, чтобы сохранять воду горячей в течение ночи. Потеря высокой температуры зависит от многих факторов (окружающая температура, ветер, сезон, и т.д.) и будет приблизительно 0,5 до 1 степени Цельсия в час в течение ночи. Изоляция резервуара должна быть настолько хорошей, что горячая вода с солнечного дня все еще горяча два дня спустя. Особенно вершина должна быть хорошо изолирована, и без тепловых мостов. Опыт показывает, что должна быть поддержана минимальная толщина изоляции 100 мм.


Это должно быть обеспечено, тот трубопровод от резервуара для хранения не приводят к самообращению, которое может истощить резервуар для горячей воды во время периодов без потребления горячей воды. Если есть труба трубы потока для горячей воды, это не должно быть связано с холодной водой; но должен вступить в верхнюю часть резервуара. Обычно выход резервуара для хранения оборудован защитой ошпаривания, таким образом, вода, поставленная для использования никогда, не становится более теплой чем например, 60°C, независимо от температуры в резервуаре.


У солнечного водного резервуара для хранения коллекционера должен быть размер 80 литров объема хранения горячей воды на человека с потреблением горячей воды 50 литров в день. Они - средние значения. Если у дома есть посудомоечная машина, стиральная машина, несколько детей, принимающих ежедневные души или ванны в течение дня, таким образом, все это использование воды должно быть изображено в полные водные потребности.


2.5.4.5 Кругооборот солнечного коллектора

Кругооборот солнечного коллектора соединяет солнечный коллектор с резервуаром для хранения. Компоненты кругооборота:


· насос
, который гарантирует обращение (не необходимый в самоциркуляционных системах). Насосом обычно управляет термостат различия, таким образом, он начинает бежать, когда солнечный коллектор является немного более теплым чем резервуар для хранения. Если у резервуара для хранения есть катушка теплообменника в основании, более простая система управления может использоваться; например, светочувствительный датчик, или таймер, который начинает насос во время дневного времени.


· трубопроводы
, соединяющие резервуар для хранения горячей воды и коллекционеров. Расположение трубопроводов должно обеспечить, чтобы быть самого короткого расстояния. Трубы не должны быть выставлены погоде если возможный. Лучше всего должен держать их в доме где только возможно. Важно иметь несколько отдельных труб от коллекционера к сигналам, чтобы уменьшить потери высокой температуры (меньшие трубы) и дать быструю поставку горячей воды пользователю, с максимальной задержкой приблизительно 10 - 20 секунд. Трубопроводы должны быть произведены материала неразъедания. Системы с открытым расширением являются самыми опасными, чтобы получить проблемы коррозии.


· односторонний клапан
, который предотвращает это пробеги жидкости солнечного коллектора назад ночью, и освобождает резервуар для хранения для высокой температуры (не необходимый во всех видах установок).


· расширительная камера
; или открытый контейнер наверху установки, или герметичная расширительная камера, которая содержит минимальные 5 % жидкости солнечного коллектора.


· защита сверхдавления
(только в связи с герметичной расширительной камерой); должен быть тип, которым удается освободить жидкость солнечного коллектора, если система кипит. Должен всегда быть резервуар накопления к жидкости в случае кипения. Это обычно - предохранительный клапан и клапан невозвращения (проверка), или клапан невозвращения и труба вентиля, которая выпустит сверхдавление из-за увеличения объема, нагреваясь.


· воздушные выходы
, автоматические или просто, вворачивает; должен использоваться во всех пунктах высоты в системе, поскольку воздушные ямы всегда будут появляться.


· заполнение клапана.


· фильтр грязи
для насоса, чтобы удалить грязь, например, от установки (может быть сэкономлен в некоторых установках).


· манометры и термометры согласно потребности.


· жидкость солнечного коллектора должна быть в состоянии выдержать мороз, и не должна быть ядовитой.


Обычно используется одобренная жидкость, состоя из воды с 40%-ым гликолем пропилена (может стоять минус 20 °C), и вещество, которое может быть замечено и испытано, если жидкость солнечного коллектора просачивается в воду из-под крана. Масленка также использоваться в качестве жидкости коллекционера, но трудно сделать кругооборот коллекционера с маслостойким.


2.5.4.6 ОБСЛУЖИВАНИЕ

Простота солнечных водных систем нагрева означает, что обслуживание минимально. Необходимое обслуживание будет зависеть от типа системы. Опыт показывает, что несколько раз год, им нужно управлять, что есть достаточно жидкости и давления на систему. Один раз в год это должно быть проверено, что жидкость солнечного коллектора не стала кислотой. Кислотная бумага индикатора может использоваться. Кислотная жидкость должна быть изменена. В случае, если система кипит, просто необходимо заполнить новую жидкость на системе; поскольку старая жидкость может быть повреждена кипением.


Важное соображение, проектируя систему является требованиями защиты замораживания. Некоторые резервуары для хранения должны быть смягчены, и противокоррозийный цинковый блок должен быть изменен приблизительно после 10 лет он продлевает продолжительность жизни значительно.


2.5.4.7 РУКОВОДЯЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДЛЯ СИСТЕМНОЙ КАЛИБРОВКИ СОЛНЕЧНОГО КОЛЛЕКТОРА

Для типичные солнечные водные коллекционеры (нагревающийся от 8 до 45°C) с отборными поглотителями, могут использоваться следующие ручные правила:


· в средних 50 литрах горячей воды на человека и день необходим.


· 1-1,5 m2
области солнечного коллектора необходимы за 50-литровое суточное потребление горячей воды.


· резервуар для хранения должен составить 40-70 литров за m2
солнечный коллектор или 80 литров на душу.


· теплообменник в резервуаре для хранения должен быть в состоянии передать 40-60 W / ° C за m2
солнечный коллектор в 50°C.


Если эти руководящие принципы будут сопровождаться, то типичный солнечный водный коллекционер, установленный в Северной Европе, покроет 60-70 % ежегодного потребления горячей воды, и будет в состоянии произвести 350-500 kWh/m2
ежегодно. Для зданий большего размера (например, отели, больницы, многоквартирные дома), области коллекционера и объемы хранения, требуемые на душу, меньше, но хорошее определение размеров нуждается в подробном анализе требования и местных условий климата. Опыт показывает, что солнечные системы для подготовки к горячей воде должны быть разработаны, чтобы быть настолько простыми насколько возможно и не негабаритными.


Пример


Для семьи с 4 человеками, которая использует 200 литров горячей воды каждый день, необходим солнечный коллектор с 6 m2 областями. В течение года они могут произвести до 3000 кВтч экологически чистой энергии. Когда солнечные коллекторы заменяют нефтяным котлом, чем чистые сбережения могут достигнуть по крайней мере 300 литров нефти ежегодно.


2.5.4.8 THERMOSIPHON

Thermosiphons - солнечные водные системы нагрева с естественным обращением (то есть конвекцией), который может использоваться в морозостойких областях. Эти системы не являются самыми высокими в полной эффективности, но они действительно предлагают много преимуществ для домашнего строителя. Они просты сделать, и большинство этих устройств работает без помощи электрического насоса. Это thermosiphon обращение происходит из-за изменения водной плотности с ее температурой. С нагреванием воды в коллекционере (обычно плоская пластина), повышения теплой воды, и так как это связано в трубе надстрочного элемента с резервуаром для хранения горячей воды и трубе вниз-посетителя снова коллекционеру, это заменено более прохладной, более тяжелой холодной водой от основания резервуара для хранения горячей воды. Поэтому необходимо разместить коллекционеров ниже резервуара для хранения горячей воды и изолировать обе соединяющихся трубы обращения.


У систем Thermosiphon есть серьёзные проблемы с их коллекционерами, замерзающими и разрывающимися, даже в областях только с одним или двумя умеренными замораживаниями в год. Только требуется одна замороженная ночь, чтобы разрушить незащищенного коллекционера. Некоторые системы разработаны, чтобы избежать повреждения замораживания при использовании 10-сантиметрового или большего медного шланга трубки в двойном застекленном, изолированном вложении. Вполне просто, объем воды в системе является слишком большим, чтобы заморозиться и разорваться в умеренном замораживании. Этот тип установок популярен в субтропических и тропических областях.


Полная thermosiphon система обращения может быть разделена на три отдельных участка:


· Плоский коллекционер пластины (поглотитель).


· Трубопровод обращения.


· Резервуар для хранения горячей воды (котел).


Обычно солнечный коллектор расположен на более низкой истории, подъезде, или крыше сарая так, чтобы вершина группы была на по крайней мере 50 сантиметров ниже основания резервуара для хранения. Местоположение резервуара обычно находится во второй истории, чердаке, иногда купол - где-нибудь, который гарантирует вертикальную разность высот на 50 см между группой и резервуаром.


2.5.4.9 Солнечное Нагревание Бассейна

Солнечная система нагрева бассейна - мудрые инвестиции. В США Министерство энергетики идентифицировало бассейны как огромного потребителя энергии по всей стране, и признало бассейн, нагревающийся одним из самых рентабельных средств сокращения потребления энергии. Солнечные системы нагрева бассейна используются в фактически каждой области Соединенных Штатов или Европы. Более чем 200 000 бассейнов нагреты солнечным в одних только Соединенных Штатах. Самые старые системы использовались больше 25 лет, и рентабельны, очень надежны и требуют минимального обслуживания. Важный факт - то, что они функционируют хорошо и рентабельны в течение плавающего сезона даже в северных климатах. Системы могут также быть разработаны для закрытых бассейнов так же как для муниципальных и коммерческих бассейнов большего размера.


Несмотря на то, что цена установки изменяется на размере бассейна и других определенных для места инсталляционных условий, если солнечные системы установлены, чтобы уменьшить или устранить топливо или потребление электричества, они вообще платят за себя в энергосбережениях во многих странах через два - четыре года. Кроме того солнечное нагревание бассейна может расширить плавающий сезон на несколько недель без дополнительной стоимости.


Большинство домов может приспособить солнечную систему нагрева бассейна. Эти системы могут быть столь же простыми как вода, пробегающая черный шланг. Для внешних бассейнов единственной вещью, которая необходима, является часть поглотителя солнечного коллектора. В бассейнах нуждаются в стандартных солнечных коллекторах, чтобы обеспечить зимнее нагревание.


Хотя солнечные коллекторы часто устанавливаются на крыше, они могут быть установлены везде, где они могут быть выставлены солнцу для хорошей части дня. Тип крыши или материала кровли не важен. Соответствующая область солнечных коллекторов, требуемых для данного бассейна, непосредственно связана с областью бассейна непосредственно. Надлежащее отношение бассейна в область солнечного коллектора изменится согласно таким факторам как местоположение, ориентация солнечных коллекторов, количество штриховки на бассейне или солнечных коллекторах, и желаемый плавающий сезон. Вообще, однако, область требуемых солнечных коллекторов обычно - 50 % к 100 % площади поверхности бассейна.


КАК СОЛНЕЧНЫЕ СИСТЕМЫ НАГРЕВА БАССЕЙНА РАБОТАЮТ?


Соответствующее нагревание бассейна может быть достигнуто при наличии низких температурных коллекционеров, непосредственно связанных с обращением фильтра. В нескольких случаях могут быть необходимы дополнительный "бустерный насос" или немного более крупный насос фильтрации. Сегодняшние самые эффективные системы используют использование занимательного клапана, которым автоматически управляют. Система фильтрации бассейна собирается бежать во время периода самого интенсивного света. Во время этого периода, когда солнечные чувства контроля, что соответствующая высокая температура присутствует в солнечных коллекторах, он заставляет моторизованный занимательный клапан поворачиваться, вызывая поток воды бассейна через солнечные коллекторы, где вода нагрета. Горячая вода тогда возвращается в объединение. Когда высокая температура больше не присутствует, вода обходит солнечный коллектор. Таким образом, у большинства систем есть очень немного движущихся частей, который минимизирует операцию и требования к обслуживанию. Дополнительные предосторожности требуются против коррозии в коллекционерах, так как вода довольно агрессивна (использование низких температурных коллекционеров, возможно сделанных из пластмасс).


РАЗМЕЩЕНИЕ СИСТЕМ


Системы могут вполне легко быть помещены с глаз долой в отдаленные места, например на подходящую крышу; однако немного правил базовой конструкции должно наблюдаться. Выбранное место должно быть уровнем, или немного скошенный (меньше чем 30 ° к горизонтальному) с возвращением множит выше чем коллекторы infeed и все шланги, повышающиеся устойчиво от одного до другого, чтобы гарантировать, что весь воздух удален во время операции.


И клапан невозвращения и вакуумный клапан выпуска должны быть приспособлены к системам, помещенным в на больше чем 1 метр выше уровня бассейна, чтобы предотвратить обратный поток воды в бассейн и выравнивание шлангов, когда коллекционер истощает в конце каждого операционного цикла. Все связи в кругооборот фильтрации бассейна должны быть сделаны после единицы фильтра и, если применимый, перед любым существующим обычным нагревателем, чтобы избежать герметизировать солнечную систему.


ОПЕРАЦИЯ И ОБСЛУЖИВАНИЕ


Простота солнечных систем нагрева бассейна означает, что операция и требования к обслуживанию минимальны. Фактически, в большинстве случаев никакое дополнительное обслуживание вне нормальной очистки фильтра и зимнего крупного плана не необходимо. Система должна быть истощена в зимних месяцах; однако, в некоторых случаях даже это, возможно, не необходимо, потому что система истощает себя. Кроме того, солнечное нагревательное оборудование бассейна настолько надежно, что много солнечных изготовителей коллекционера бассейна предоставляют гарантийную страховую защиту своим продуктам, которая далеко превышает страховую защиту автомобилей и бытовой техники.


2.5.5 СОЛНЕЧНЫЙ ОБОГРЕВ

До сих пор только системы для подготовки к теплой воде были описаны. Активный солнечный согревающий завод может обеспечить горячую воду, и дополнительное нагревание через систему центрального отопления в то же самое время. Чтобы получить разумную продукцию, температура центрального отопления должна быть настолько низкой насколько возможно (предпочтительно вокруг 50°C), и должно быть хранение для обогрева. Умное решение состоит в том, чтобы объединить солнечную согревающую установку с проходящим под полом нагреванием, где функция пола как хранение высокой температуры.


Солнечные согревающие установки для обогрева обычно дают меньше прибыли чем установки горячей воды, и согласно экономике и согласно энергии, поскольку нагревание редко необходимо в течение лета. Но если высокая температура необходима в течение лета (как в некоторых горных областях), то установки обогрева - хорошая идея. В центральной Европе приблизительно 20 % полного груза высокой температуры традиционного дома, и близко к 50%-ому низкому энергетическому дому, могли поставляться продвинутой активной солнечной системой нагрева, использующей водное хранение только. Остающаяся высокая температура должна быть оттянута из вспомогательных энергетических систем. Чтобы увеличить солнечную фракцию, практически потребовал бы большей вместимости.


Для единственных зданий системы с хорошо изолированными водяными баками между 5-30 м. ³ были построены особенно в Швейцарии (так называемая система Дженни), но затраты слишком высоки, и хранение часто непрактично. Солнечная фракция Jenni-системы> 50 % и может достигнуть даже 100 %.


Если бы весь груз в вышеупомянутом примере поставлялся современной активной солнечной системой нагрева, то 25 м. ² область коллекционера и 85 м. ³ водяной бак хранения с изоляцией на 100 см вокруг были бы необходимы. Улучшая способность аккумулирования энергии единицы хранения, резко улучшил бы практические возможности для хранения.


Хотя отдельный солнечный обогрев технически выполним, вероятно, что это было бы гораздо более экономически выгодно, чтобы вложить капитал в изоляцию, чтобы сократить требования обогрева.


2.5.5.1 СЕЗОННОЕ ХРАНЕНИЕ

Если бы намного более крупный коллекционер вместе с намного большим резервуаром для хранения был приспособлен, то солнечная энергия должна быть в состоянии поставлять энергию для нескольких зданий. Основная проблема с солнечной энергией связана с фактом, что большая часть энергии необходима в течение зимы, когда солнечная инсоляция является самой низкой, и с другой стороны большая часть летней потенциальной продукции не может использоваться, потому что требование главным образом не там. Таким образом, капиталовложение в более крупных коллекционеров с большей прибылью было бы потрачено впустую.


Несмотря на этот факт есть несколько установок, используя летнюю жару, произведенную солнечными коллекторами и спасены через к зиме. Эти установки используют большие резервуары для хранения (сезонное хранение). Проблема состоит в том, что объем хранения горячей воды должен был снабдить дом, почти тот же самый размер как дом непосредственно. Кроме того, резервуар должен был бы быть лучше изолирован. Нормальный внутренний бак-аккумулятор горячей воды потребовал бы, чтобы изоляция 4 метра толщиной сохранила большую часть своей высокой температуры с лета до зимы. Это поэтому платит, чтобы сделать объем хранения действительно огромным. Это уменьшает отношение площади поверхности к объему.


Крупные солнечные согревающие заводы для теплоцентрали находятся теперь в использовании, например, в Дании, Швеции, Швейцарии, Франции или США. Солнечные модули главным образом установлены непосредственно в земле в более крупных областях. Без хранения такая солнечная согревающая установка покрыла бы приблизительно 5 % ежегодного требования высокой температуры, поскольку завод никогда не должен производить больше чем минимальное потребление высокой температуры, включая потерю в системе теплоцентрали (20%-ой потерей передачи). Если есть хранение дня к ночи, то солнечная согревающая установка может покрыть 10-12 % требования высокой температуры включая потерю передачи, и с сезонным хранением до 100 %. Есть также возможность объединить теплоцентраль с отдельными солнечными водными коллекционерами. Тогда система теплоцентрали может быть закрыта в течение лета, когда солнце обеспечивает горячую воду, и нет никакой потребности в обогреве.


Представьте солнечные системы хранения


Крупные сезонные системы хранения для сообществ были продемонстрированы в нескольких странах, но все еще слишком дороги. Размер центральной системы хранения может колебаться от нескольких тысяч м. ³ до нескольких 100 000 м. ³. Самый большой проект хранения в Европе находится в Оулу, Финляндия, где большое горное хранение высокой температуры пещеры 200 000 м. ³ будет связано с объединенной высокой температурой и электростанцией горящая биомасса. Этот завод теплоцентрали был построен в соответствии с программой ЕС-Thermie.


Другой успешный проект с сезонным хранением горячей воды был построен в Lyckebo, Швеция. Этот проект использует горную пещеру, заполненную водой (объем 105 000 m3
) и плоские солнечные коллекторы пластины с областью 28 800 m2
, которые поставляют 100%-ую энергию (8500 MWh/a) для космического и водного нагревания 550 жилья. Все здания связаны с коммунальной системой теплоцентрали. Температура воды поставки составляет 70 градусов Цельсия, и температура воды возвращения - 55 степеней.


Времена окупаемости таких установок очень длинны. Важный урок от систем обогрева был то, что важно вложить капитал в энергосбережение и пассивный солнечный дизайн сначала и затем использовать солнечную энергию, чтобы помочь поставлять остающийся уменьшенный груз.


Объединение солнечного с другими возобновимыми источниками


Объединение возобновляемых источников энергии, таких как солнечное тепло с солнечным хранением в форме биомассы может быть хорошим решением. Или, если остающийся груз низкого энергетического дома очень низок, некоторое жидкое или газообразное биотопливо с продвинутыми горелками вместе с солнечным нагреванием может использоваться.


Солнечное нагревание вместе с твердыми котлами биомассы может обеспечить интересные совместные действия и также решение сезонного хранения солнечной энергии. Используя биомассу летом может быть неоптимальным, поскольку полезные действия котла в частичных грузах низки, и также относительные потери трубопровода могут быть высокими - в меньших системах, используя лес, летом может даже быть неудобным. Солнечное нагревание может хорошо обеспечить 100 % грузов летнего периода в таких случаях. Зимой, когда солнечный урожай незначителен, варианты биомассы обеспечивает почти всю необходимую высокую температуру.


События особенно из центральной Европы с солнечным нагреванием и биомассой вместе положительны. Приблизительно 20-30 % полного груза как правило обеспечивается солнечным нагреванием и главным грузом, то есть 70-80 % полного груза, биомассой. Объединенное солнечное тепло и биомасса могут использоваться для обоих домов для одной семьи и для теплоцентрали. Для центральноевропейских условий приблизительно 10 м. ³ биомассы (например, лес) были бы достаточно для дома для одной семьи с солнечной системой нагрева, заменяющей хорошо до 3 м. ³ ежегодно в домашнем хозяйстве.


2.5.5.2 Солнечное Тепловое Коммерческое Водное Нагревание

Много фирм используют солнечную воду, нагревающуюся, чтобы предварительно подогреть воду перед использованием другого метода, чтобы нагреть это к кипению или для пара. Быть менее зависящий от колеблющихся цен на топливо является другим фактором, который делает солнечную систему мудрыми инвестициями. Во многих случаях установка солнечного водного нагревания получит непосредственные и существенные сбережения в энергетических затратах. В зависимости от объема необходимой горячей воды и местный климат бизнес может понять сбережения 40 - 80 % на топливных счетах или электрическом. Например 24-этажное офисное здание Чудака Джэ в Сеуле, Южная Корея встречает более чем 85 % своих ежедневных потребностей горячей воды с солнечной системой нагрева горячей воды. Система была в действии с 1984 и настолько эффективна, что она превысила, это - технические требования дизайна и даже обеспечивает 10 - 20 процентов ежегодного требования обогрева.


Есть несколько различных конфигураций солнечных водных систем нагрева. Вообще, однако, количество горячей воды, что коммерческий бизнес требования требует активной системы. Активные системы как правило состоят из солнечных коллекторов на выходящей на юг крыше (в северном полушарии), и резервуар для хранения около существующего водного коллекционера. Когда достаточная высокая температура присутствует в солнечной батарее, "диспетчер" включает насос, который начинает обращающуюся жидкость, или вода или антифриз, через солнечную батарею. Жидкость поднимает высокую температуру от коллекционера и передает высокую температуру пригодному для питья водоснабжению, которое сохранено в резервуаре пока не необходимый. Если солнечно нагретая вода не при желаемой температуре, резервный источник энергии может использоваться, чтобы принести водной температуре до желаемого уровня. Тип и размер системы вычислены, решая, что ‘нагревание воды загружает подобный пути, описанному в главе по калибровке солнечного коллектора для домашних хозяйств (см. выше). Так же необходимое обслуживание для коммерческих систем будет зависеть от типа и размера системы, но простота солнечных водных систем нагрева означает, что обслуживание минимально.


В то время как для многих фирм самое большое преимущество солнечного водного коллекционера - получающиеся сбережения в счетах за коммунальные услуги, ценность должна быть помещена в существенные экологические преимущества. Воздушные загрязнители, такие как зеленовато-желтые диоксиды, угарный газ и закиси азота также перемещены, когда владелец бизнеса решает насладиться более чистый источник энергии - солнце.


Высокая температура Производственного процесса


Промышленность требует высокой температуры во множестве диапазонов температуры, в зависимости от процесса под рукой. Многие из этих процессов могут быть поданы коллекционерами в пределах от разнообразия плоской пластины, которые ограничены температурам ниже 100 градусов по Цельсию, концентрирующимся коллекционерам, которые могут произвести температуры нескольких сотен степеней.


2.5.5.3 СОЛНЕЧНОЕ ОХЛАЖДЕНИЕ

Мировое требование энергии для кондиционирования и охлаждения увеличивается. Это не происходит только из-за увеличивающегося желания комфорта в очень промышленно развитых странах, но также и следует за потребностью например, хранения продовольствия и медицинских применений в горячих климатах особенно страны третьего мира.


Сегодня есть, главным образом, три метода, доступные для активного охлаждения. Прежде всего машина сжатия, которую везет электричество, которое является сегодня стандартным устройством охлаждения в Европе. С другой стороны есть поглощение, охлаждающее машину, используя высокую температуру в качестве движущей силы. И машины сжатия и поглощения в состоянии обеспечить кондиционирование воздуха, то есть охлаждали воду в приблизительно 5°C, и охлаждение, то есть температуры ниже 0°C. Есть третья возможность, которая является осушителем и испаряющим охлаждением, используемым для кондиционирования воздуха. Все системы может вести солнечная энергия и кроме того иметь преимущество использования абсолютных безопасных рабочих жидкостей как простая вода, растворы определенных солей в воде или аммиаке. Возможные применения этой технологии не только кондиционируют, но также и охлаждение (хранение продовольствия и т.д.).


Обширное использование существующих машин охлаждения сжатия также ответственно за увеличивающийся максимальный спрос электроэнергии летом, которая уже достигает полного предела в некоторых южных странах. Поскольку большинство основ электроэнергии от окаменелости уволило электростанции, это также увеличивает производство CO2
, который больше не является приемлемым. Более инновационный подход должен использовать солнечную энергию от тепловых коллекционеров как движущая сила для того, чтобы кондиционировать системы. Эта идея является очень многообещающей в том смысле, что до некоторой степени потребованная власть охлаждения коррелирована с интенсивностью солнечного излучения инцидента, которая также поставляет движущую силу.


В принципе машину охлаждения сжатия может вести солнечная энергия то есть электричеством от фотогальванических групп, но мы ограничим сорбцией, охлаждающей машины, используя высокую температуру от теплового солнечного коллектора, должного к выгоде использования экологических безопасных охладителей и более высокого проникновения на рынок тепловых солнечных коллекторов. Более высокое проникновение на рынок также найдено для поглотительных машин охлаждения по сравнению с сушащими системами охлаждения. Кроме того поглотительные машины могут также использоваться в качестве модификации в стандартных системах кондиционирования воздуха, используя охлажденную воду. Солнечные коллекторы используются для высокой температуры испарения в поглотительной машине.


В Кувейте, где кондиционирование воздуха важно в течение лета, охлаждаясь в жилых, коммерческих и общественных зданиях, использование солнечных для кондиционирования воздуха получило серьезное внимание в течение семидесятых и восьмидесятых. Развитие прежде всего сосредоточилось на том, чтобы изменять обычные запущенные паром системы охлаждения для использования с солнечно нагретой водой при температурах ниже 100°C. Некоторое внимание было также обращено на использование фотогальванических систем, чтобы произвести электричество, должен был управлять обычной единицей кондиционирования воздуха сжатия пара.


2.5.5.4 СОЛНЕЧНОЕ Высыхание

Солнечный коллектор, который нагревает воздух, может использоваться в качестве дешевого источника тепла для того, чтобы высушить зерновые культуры как зерно, фрукты или овощ. Так как солнечные воздушные коллекционеры могут эффективно увеличить температуру окружающего воздуха на 5 - 10 градусов Цельсия (некоторые современные устройства даже больше), она может также использоваться эффективно для кондиционирования воздуха на складах.


Использование простых и дешевых солнечных воздушных коллекционеров для нагревания сохнущего воздуха сушилок урожая предлагает многообещающую альтернативу, чтобы уменьшить огромные почтовые потери урожая в развивающихся странах. Нехватка соответствующих средств для хранения и сохранения в развивающихся странах приводит к значительным продовольственным потерям. Хотя надежная оценка величины почтовых потерь урожая в этих странах не возможна, некоторые ссылки указывает на оценки приблизительно 50 - 60 %. Чтобы избежать таких потерь, производители обычно немедленно продают их продукта после урожая по низким ценам. Сокращение этих потерь посредством обработки новых продуктов в высушенные продукты имело бы большие, существенные производителям и потребителям подобно. В нескольких развивающихся странах происходящее на открытом воздухе высыхание солнца - широко опытный метод продовольственного сохранения. Это вовлекает распространение нового материала по земле, по скалам, вдоль обочины, или на крышах. Преимущество этого метода заключается в его простоте и дешевизне. Однако, качество конечного продукта происходит низко из-за долгого времени высыхания, загрязнения грязью и пылью, инвазией насекомыми и деградацией, перегревая. Кроме того, высыхание к низкому влагосодержанию трудно получающийся в порче во время последующего хранения. Введение солнечных сушилок - соответствующая технология, которая может помочь улучшить качество высушенных продуктов и уменьшить убыток.


Различные типы мелкомасштабных солнечных сушилок были развиты для того, чтобы высушить небольшие количества сельскохозяйственных продуктов в развивающихся странах. В естественных сушилках конвекции солнечный воздушный нагреватель или включен в сушилку, или воздушный нагреватель связан с сушилкой палаты или кабинетом. Солнечный воздушный коллекционер может состоять из черной циновки, покрытой пластмассовой пластиной. Воздух оттянут через циновку, где это нагрето, и после того унесено через зерновые культуры. Эти сушилки могут использоваться и в засушливых и влажных регионах для того, чтобы высушить фрукты, овощи и специи. Из-за их увеличенной способности они, главным образом, используются на более крупных фермах или кооперативами для того, чтобы произвести высококачественные продукты. Объединение солнечного воздушного нагревателя в ориентируемую крышу юга сарая является общей системой, используемой в промышленно развитых странах для того, чтобы высушить сено.


Солнечные сушилки обычно классифицируются согласно способу воздушного потока в естественную конвекцию и принудительные сушилки конвекции. Естественные сушилки конвекции не требуют, чтобы поклонник накачал воздух через сушилку. Низкий уровень воздушного потока и долгое время высыхания, однако, приводит к низкой способности и качеству продукта. Таким образом, эта система ограничена обработке небольших количеств сельскохозяйственный излишек для семейного потребления. Где большие количества нового продукта должны быть обработаны для коммерческого рынка, принудительные сушилки конвекции должны использоваться. Одно фундаментальное неудобство принудительных сушилок конвекции находится в их требовании электроэнергии управлять поклонником. Так как сельские или отдалённые районы многих развивающихся стран не связаны с национальной электрической сеткой, использование этих сушилок ограничено наэлектризованными городскими территориями. Даже в городских местах действия со связанным с сеткой электричеством, обслуживание ненадежно. Ввиду преобладающих экономических трудностей в большинстве этих стран эта ситуация, как ожидают, не изменится в foreseenable будущем. Заявление фотогальванических произвести электричество, требуемое поклонником, могло повысить распространение солнечных сушилок в развивающихся странах.


В развитых странах солнечный воздушный нагреватель обычно состоит из фольги черного поглотителя, прозрачной полимерной пленки, где воздух вызван поклонником между пространством. Чтобы увеличить область коллекционера, крыша расширена на юг на землю, и целая крыша используется в качестве коллекционера. Солнечная сушилка оранжереи используется для того, чтобы высушить лекарственные и ароматические растения на больших фермах. При использовании фотогальванического ведомого трубача это может быть обеспечено, что только, когда солнце светит, воздух унесен в. Такие установки обычно используются в летних домах в Дании и Швеции, где они сохраняют здания сухими большую часть года.


В то время как у солнечного высыхания есть много преимуществ перед высыханием солнца, нехватка контроля над погодой - главная проблема с обоими методами. Во многих регионах погода не является подходящей для солнца или солнечного высыхания, потому что есть несколько дней подряд высоких температур и низкой влажности. Вероятно, что еда будет кислый или почва прежде, чем высыхание будет закончено.


2.5.5.5 СОЛНЕЧНАЯ КУЛИНАРИЯ

Об успешных солнечных плитах сначала сообщили в Европе и Индии уже в 18-ом столетии
. Солнечные плиты и духовки, поглотите солнечную энергию и преобразуйте ее, чтобы нагреться, который захвачен во вложенной области. Это поглощенное тепло используется для приготовления или сдобы различных видов еды. В солнечных температурах плит столь же высоких, как могут быть достигнуты 200 градусов Цельсия.


Солнечные плиты входят, может формы и размеры. Например есть: духовки коробки, тип концентрации или плиты отражателя, солнечные паровые плиты и т.д. Этот список мог продолжиться навсегда. Проекты изменяются, но вся высокая температура ловушки плит в некоторой форме изолированного отделения. В большинстве этих проектов солнце фактически ударяет еду.


Тип коробки солнечные плиты


Солнечные плиты типа коробки состоят из хорошо изолированной коробки с черным интерьером, в который помещена керамика, содержащая еду. Покрытие коробки обычно включает "окно" с двумя стеклами, которое позволяет солнечному излучению входить в коробку, но препятствует высокой температуре убегать. Это в дополнение к крышке с зеркалом на внутренней части, которая может быть приспособлена, чтобы усилить радиацию инцидента, когда это открыто и улучшает изоляцию коробки, когда это закрыто.


Главные преимущества типа коробки солнечные плиты:


· Они используют и прямое и разбросанное солнечное излучение.


· Несколько судов могут быть нагреты сразу.


· Они легки и портативны.


· С ними легко обращаться и работать.


· Они не должны отследить солнце.


· Умеренные температуры делают побуждение ненужным.


· Еда может согреться до вечера.


· Коробки легки сделать и восстановить использование в местном масштабе или на местах доступные материалы.


· Они относительно недороги (по сравнению с другими типами солнечных плит).


Есть некоторые неудобства также, конечно:


· Кулинария должна быть ограничена часами дневного света.


· Умеренные температуры делают в течение долгих времен приготовления.


· Стеклянный колпак вызывает значительные потери высокой температуры.


· Такие плиты не могут использоваться для жарки или приготовления на гриле.


Благодаря их простому строительству, относительно низкая цена, несложная обработка и легкая операция, солнечные коробки кулинарии - наиболее широко используемый тип солнечной плиты. Есть все виды типа коробки солнечные плиты: выпускаемый серийно, изготовленный вручную, "сделай сам" печатает и т.д. с формами, напоминающими чемодан или широкую, низкую коробку, и постоянные типы, сделанные из глины, с горизонтальной крышкой для тропических и субтропических областей или наклоненной крышкой для более умеренных областей. Стандартные модели с областями апертуры приблизительно 0,25 m2
- правило для семьи пять, и увеличенные версии, измеряющие 1 m2
, и больше доступно на рынке.


2.5.5.5.1 РУКОВОДЯЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

Так как тепло, поглощенное внутренней коробкой, должно быть проведено в область ниже кастрюль, лучший выбор материала - алюминий, потому что это - очень хороший проводник высокой температуры. Дополнительно, алюминий хорош по причинам предотвращения коррозии, то есть железные листовые коробки, даже гальванизированные, не могли встать неопределенно к горячим, влажным условиям, которые созданы внутри во время процесса готовки. Листовая медь предельно дорога.


Никакие металлические детали не должны помещенный во внешнюю сторону вокруг главной оправы внутренней коробки: нужно избежать тепловых мостов. Изоляция может состоять из стакана, горной шерсти или некоторого естественного материала как остаток от обработки арахисов, кокосовых орехов, риса, зерна, и т.д. Независимо от того, что вид материала используется, это должно остаться сухим.


Покрытие могло состоять из одного или двух оконных стекол со слоем воздуха между ними. Разрешение от стекла к стеклу обычно составляет 10... 20 мм. Недавние эксперименты показали, что сотовидная структура прозрачного материала, который делит подводное морское пространство на маленькие вертикальные отделения, может существенно уменьшить потери высокой температуры плиты, таким образом увеличивая ее эффективность соответственно. Внутреннее стекло покрытия выставлено значительному количеству теплового напряжения, для которой причины, умеренной (безопасность) часто используется стакан; иначе, оба стекла могут состоять из нормального оконного стекла с толщиной приблизительно 3 мм.


Внешнее покрытие, или крышка, солнечной коробки кулинарии всегда служит отражателем, чтобы усилить радиацию инцидента. Размышляющая поверхность может состоять из обычного стеклянного зеркала (тяжелый, дорогой, хрупкий, но легко доступный где угодно), пластмассовый лист с размышляющим покрытием (Майлар, Tedlar, и т.д.; дешевый, но не очень длительный и твердый найти), или металлическое (небьющееся) зеркало. В чрезвычайной ситуации, даже помешайте от пустых папиросных пакетов, сделает работу.


Внешняя коробка солнечной плиты может быть сделана из древесины, укрепленной стаканом пластмассы (ГРУППА) или металл. ГРУППА легка, недорога и довольно стойка против атмосферных воздействий, но не обязательно достаточно устойчива для непрерывного использования. Лес более устойчив, но также и более тяжел и менее стоек против атмосферных воздействий. Алюминий металлического ящика с деревянными бодрящими предложениями лучший конец и соответственно устойчив относительно механического воздействия и эффектов погоды. Алюминиево-одетая деревянная коробка является самой устойчивой из всех, но это является дорогим и отнимающим много времени, чтобы сделать, в дополнение к тому, чтобы быть тяжелым.


Способность нормального типа коробки солнечная плита с 0.25 m2
областями уровня (апертура) составляет приблизительно 4-килограммовая еда, "готовая поесть", или достаточно накормить семью пять.


Внутренняя часть солнечной коробки кулинарии может достигнуть пиковой температуры более чем 150 °C в солнечный день в тропиках; это составляет термопечатающую головку 120 °C, упомянул окружающую температуру. Так как содержание воды еды не нагревается вне 100 °C, нагруженная солнечная плита будет всегда показывать соответственно ниже в температуре.


Температура в солнечной плите понижается резко, когда суда помещены в этом. Также важный факт, что температура остается значительно ниже 100 °C для большей части времени приготовления. Однако температура кипения 100 °C не необходима для большинства овощей и хлебных злаков.


Средние достижимые времена приготовления в типе коробки, который составляют солнечные плиты где-нибудь между 1 и 3 часами для хорошей инсоляции и разумного, заполняют объем. Тонкостенные алюминиевые сосуды приводят к намного более коротким временам приготовления чем горшки нержавеющей стали. Время, потраченное для приготовления, также под влиянием следующих факторов:


· Время приготовления сокращено сильной инсоляцией и наоборот


· Высокие окружающие температуры сокращают время приготовления, и наоборот


· Маленькие объемы (мелкий заполняются) в горшке делают в течение более коротких времен приготовления, и наоборот.


Плиты отражателя


Самый элементарный вид плиты отражателя - тот, который состоит из (более или менее) параболических отражателей и держателя для кастрюли, расположенной в центральном пятне плиты. Если плита должным образом союзник солнца, сильных ударов солнечной энергии прочь отражателей, таким образом, что все это встречается в центральном пятне, таким образом нагревая горшок. Отражатель может быть твердым осевым параболоидом, сделанным например из листовой стали или из размышляющей фольги. Размышляющая поверхность обычно делается из рассматриваемого алюминия или металла конца зеркала или пластмассового листа, но это может также состоять из многочисленных небольших плоских зеркал, которые цементируют на внутреннюю часть параболоида. В зависимости от желаемого фокусного расстояния у отражателя может быть форма глубокого шара, который полностью "глотает" горшок (короткое фокусное расстояние, горшок, огражденный от ветра) или та из мелкой пластины с кастрюлей, установленной в фокусе определенное расстояние выше или перед этим.


Все плиты отражателя эксплуатируют только прямую инсоляцию и должны отследить солнце всегда. Требование прослеживания делает их несколько сложными, чтобы обращаться, в зависимости от природы и стабильности стенда и приспосабливающегося механизма.


Преимущества плит отражателя включают:


· Способность достигнуть высоких температур и соответственно короткие времена приготовления.


· Относительно недорогие версии возможны.


· Некоторые из них могут также использоваться для того, чтобы испечь.


Вышеупомянутые достоинства стоят в отличие от следующих недостатков, некоторые из которых довольно серьезны:


· В зависимости от ее фокусного расстояния плита должна быть перестроена с солнцем каждые 15 минут или около этого.


· Только прямая инсоляция эксплуатируется, то есть разбросанная радиация идет неиспользованная.


· Даже рассеянные облака могут вызвать потери высокой температуры.


· Обработка и операция таких плит не легки; это требует практики, хорошего схватывания рабочего принципа.


· Отраженная радиация ослепляет, и есть опасность раны, горя, управляя горшком в центральном пятне плиты.


· Кулинария ограничена часам дневного света.


· Повар должен выделиться на горячем солнце (единственное исключение: плиты неподвижного центра).


· Эффективность в большой степени зависит от мгновенных условий ветра.


· К вечеру днем простужается любая еда, приготовленная вокруг полудня или.


Особенно сложная обработка плиты, в комбинации с фактом, что повар должен выделиться на солнце, является главным препятствием относительно принятия плит отражателя. Но в Китае, где еда требует высоко власть кулинарии и температуру, эксцентричные плиты отражателя оси были распространены и приняты в большом количестве.


Тепловая продукция


Тепловая продукция солнечной плиты определена уровнем инсоляции, эффективный бассейн реки плиты (обычно между 0,25 m2
и 2 m2
), и его тепловая эффективность (обычно между 20 % и 50 %). Стол ниже сравнивает некоторую типичную область, эффективность и ценности власти кулинарии для типа коробки солнечная плита и отражатель.


Стандартные ценности для области, эффективности и выходной мощности плит отражателя и приготовления коробок


Область в m2


Нормальная эффективность


Продукция в W в инсоляции


850 W/m2


Время должно было приготовить 1 литр воды


Плита отражателя


1,25


30 %


320


17 минут


Приготовление коробки


0,25


40 %


85


64 минуты


Как правило, у плит отражателя есть намного более крупный бассейн реки, чем делают коробки кулинарии. Следовательно, они в состоянии произвести намного более высокую выходную мощность, означая, что они могут вскипятить больше воды, приготовьте больше еды, или обработайте сопоставимое количество скорее. С другой стороны, их тепловая эффективность ниже, потому что кастрюля полностью выставлена охлаждающимся эффектам окружающей атмосферы.


Во многих тропических и субтропических странах можно рассчитывать на ясные небеса и нормальные ежедневные образцы инсоляции в течение большей части года. В приблизительно полдень, когда глобальная радиация достигает до 1000 W/m2
, тепловые уровни продукции (50 - 350 W, в зависимости от типа и размера плиты) могут быть расценены как довольно реалистичные. Инсоляция естественно ниже в течение часов утра и дня и не может быть полностью дана компенсацию за солнечным прослеживанием.


Посредством сравнения: горящий 1 кг сухого леса через один час приводит приблизительно 5000 раз W к тепловой эффективности средства для кулинарии (15 % для очага с тремя камнями и 25-30 % для улучшенной кухонной плиты, используемой в развивающихся странах). Тепловая власть, фактически достигающая кастрюли поэтому, составляет между 750 и 1500 W.


Инсоляция понижается резко под облаком и в течение сезона дождей. Нехватка плит отражателя листьев прямого излучения без малейшего шанса, и приготовление коробок могут сделать немного больше, чем сохраняют приготовленную пищу теплой. Слабое место солнечной кулинарии - то, что независимо от того, какое устройство используется: в облачные и дождливые дни (до между 2 и 4 месяцами ежегодно в большинстве Стран третьего мира) кулинария должна быть сделана согласно обычным методам, например, по огню леса/экскрементов или на gas/kerosene-fuelled плите.


<<TOC4>> Солнечное излучение


Прежде всего предпосылка для успеха в солнечном заявлении плиты - соответствующая инсоляция, с только нечастыми прерываниями в течение дня и/или года. Продолжительность и интенсивность солнечного излучения должны быть достаточными, чтобы позволить использование солнечной плиты в течение длительных, стоящих регулярных периодов. В то время как кулинария с солнечной энергией возможна в Центральной Европе в солнечный летний день, минимальное озарение 1500 kWh/m2
ежегодно (соответствующий скупой ежедневной инсоляции 4 kWh/m2
в день) должно быть доступным для любой солнечной плиты. Но эти ежегодные данные могут иногда вводить в заблуждение. Существенное условие для солнечной кулинарии - надежная ”летняя погода”, то есть чрезвычайно предсказуемые последовательности регулярных безоблачных дней.


Поставка солнечной энергии изменяется существенно из страны в страну, даже в пределах тропического пояса Третьего мира. Таким образом, местные данные должны быть упомянуты - и они не всегда доступны. Некоторые примеры: В солнечном излучении Индии в большинстве регионов хорошо к очень хорошему в целях эксплуатации солнечной энергии. Ежегодные средние числа ежедневной ежегодной глобальной радиации колеблются от 5 до 7 kWh/m2
в день, в зависимости от области. В большинстве мест инсоляция достигает своего минимума в течение сезона муссона и почти как слабый снова в течение месяцев декабря и января.


В климате Кении и инсоляции потенциал благоприятны в отношении использования солнечных плит. Кения близко к экватору и поэтому имеет просто тропический климат. В Найроби ежедневное озарение чередуется между 3,5 kWh/m2
в день в июле и 6,5 kWh/m2
в день в феврале, но это остается фактически однородным (6,0 - 6,5 kWh/m2
в день) в других областях Кении как Lodwar. Солнечное озарение в Найроби достаточно для приготовления с солнечной энергией девять месяцев в год (исключая июнь в течение августа). С другой стороны, на обычные средства для кулинарии нужно положиться в течение облачных или туманных дней. В области Lodwar, тем не менее, солнечные плиты могут использоваться круглый год.


2.5.5.5.2 СОЛНЕЧНЫЕ ПЛИТЫ ДЛЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН

Цель солнечных плит, конечно, состоит в том, чтобы сохранить энергию перед лицом двойного энергетического кризиса: энергетический кризис бедных людей - увеличивающийся дефицит дров, и национальный энергетический кризис - растущее давление на свой платежный баланс. Солнечная плита должна быть оценена с этим в памяти.


По сравнению с другими странами развивающиеся страны расходуют очень немного энергии. Например, 1982 Индии уровень потребления энергии на душу населения, в 7325 GJ, был одним из самых низких в мире. Но уровень потребления энергии страны увеличивается почти дважды с такой скоростью, как его валовой национальный продукт. То же самое верно для большинства развивающихся стран.


Бедное большинство людей в развивающихся странах покрывает большую часть их энергетического требования некоммерческим способом, используя традиционные, в местном масштабе доступные источники энергии и их собственного физического труда. Они просто не могут позволить себе купить любое заметное количество коммерческой энергии.


Логическое следствие - относительная нехватка топлива для использования бедными, условия жизни которых ухудшаются даже более в результате. Солнечные плиты могли, по крайней мере, попытаться дать компенсацию.


Если "бедное" большинство людей Третьего мира - целевая аудитория, то солнечные плиты должны быть прежде всего к выгоде сельского населения.


Количества энергии кулинарии


Ежедневное топливное требование изменяется согласно виду приготовленной еды и число теплой еды. В типичной развивающейся стране каждый уроженец жжет одну тонну дров каждый год.


В Индии средняя семья нуждается где-нибудь между 3 и 7 кг леса в день; в более прохладных регионах ежедневное требование дров изменяется только между менее чем 20 кг зимой и 14 кг летом. В южной части Мали средняя семья с 15 участниками(!) жжет приблизительно 15 кг леса каждый день. Обзор, проводимый в афганском лагере беженцев в Пакистане, показал ежедневное требование дров до 10 кг за семью и день. Больше чем половина леса, используемого в среднем домашнем хозяйстве, идет для того, чтобы испечь, и остаток используется для приготовления. Дополнительный лес необходим для нагревания зимой, конечно.


Несмотря на то, что выше примеров указывают, что необходимые количества приготовления энергии являются чрезвычайно переменными, много энергии кулинарии может быть сохранено при использовании солнечных плит.


Главная функция солнечных плит должна помочь уменьшить потребление дров, так как большинство огней кулинарии все еще питается с дровами. Проблема, дрова обычно довольно недороги по сравнению с керосином, газ в баллонах или электричество (основанный на относительном энергетическом содержании).Increasing, безудержный лесоповал леса для собственного использования людей и для того, чтобы продать является главной причиной вырубки леса, опустынивания, эрозии, отступающих уровней грунтовой воды, и у этого есть долгосрочные отрицательные воздействия на экологический баланс. Худое лесное наследие Пакистана и необузданная вырубка леса в Кении показывают, что такие страхи обоснованны. Если обнажение лесов Судана продолжится при существующем темпе, то они закончатся к 2005 году.


Для большинства солнечных плит небольшие данные доступны на реальной стоимости производства. Так как большинство тех солнечных плит, произведенных в развивающихся странах, является опытными образцами, которые еще не показывают техническую зрелость, необходимую для серийного производства, уместная информация имеет низкую показательную ценность. Из-за хронической нехватки иностранной валюты в Третьем мире, предпочтение должно быть дано плитам, которые могут быть сделаны, в местном масштабе используя местные материалы.


Проблема состоит в том, что фактически любая сумма денег, заплаченная за солнечную плиту, однако маленькую, все еще была бы слишком дорога для большинства сельских домашних хозяйств, пока дрова могут быть собраны бесплатно, и фермеры зарабатывают очень немного денег.


В целом, солнечные плиты могли, в лучшем случае способствовать немного национальной энергетической политике. Но они могли сделать очень существенный вклад к улучшению условий жизни бедных и помощи им преодолеть их собственный энергетический кризис.


2.5.5.6 СОЛНЕЧНЫЙ ВОДНЫЙ DISTLLATION

У многих людей во всем мире нет доступа, чтобы убрать воду. Из этих 2,4 миллиардов человек в развивающихся странах у меньше чем 500 миллионов есть доступ к безопасной питьевой воде, уже не говоря о дистиллированной воде. Ответ на эти проблемы - солнечное все еще. Солнечным все еще является простое устройство, которое может преобразовать солончак, солоноватый, или загрязнило воду в дистиллированную воду. Принципы солнечной дистилляции были вокруг в течение многих столетий. В четвертом столетии до н.э., Аристотель предложил, чтобы метод испаряющейся морской воды произвел пригодную для питья воду. Однако, первое солнечное все еще не было произведено до 1874, когда Дж. Хардинг и К. Уилсон построили все еще в Чили, чтобы предоставить пресную воду сообществу горной промышленности нитрата. Эти 4700 m2
все еще произвели 24000 литров воды в день. В настоящее время там являются большими все еще установки в Австралии, Греции, Испании и Тунисе, и на Мелком Св. Винсенте Ислэнде в Карибском море. Меньшие кадры обычно используются в других странах.


Фактически любое побережье и много областей пустыни могут быть сделаны пригодными для жилья при использовании света, чтобы накачать и очистить воду. Солнечная энергия делает перекачку (см. главу по photovoltaics), очистка, и морская вода средств управления питаются к кадрам.


Солнечный Все еще Основы


Наиболее распространенным все еще в использовании является единственный бассейн, солнечный все еще. Все еще состоит из воздуха трудный бассейн, который держит загрязненную или соленую воду, покрытую клонившимся листом стекла или пластмассой. Основание бассейна является черным, чтобы помочь поглотить солнечное излучение. Покрытие позволяет радиации вступать все еще и испаряться вода. Вода тогда уплотняет на под стороной покрытия (который охлажден внешним воздухом), и бежит по клонившемуся покрытию в корыто или трубу. Труба также наклонена так, чтобы собранные стоки воды из все еще.


Процесс - точно метод Матери природы получения пресной воды в облака от океанов, озер, болот, и т.д. Вся вода, которую мы когда-либо потребляли, уже была солнечной, дистиллировал несколько тысяч времена вокруг гидрологического цикла.


Солнечный Все еще Работа


Операция все еще не требует никакого обычного обслуживания и не имеет никаких обычных эксплуатационных расходов. Номинальное производство все еще является предполагаемым среднегодовым показателем и не точно, поскольку количество света может значительно различаться. Кадры производят больше в горячих климатах чем в холодных, больше в низких широтах чем высокий, и больше летом чем зимой. В 23 ° на север широта центральных Багам, предполагаемое среднее производство установки было в 12 раз выше в июне чем в середине зимы. В более высоких широтах добавление зеркала к задней части каждого все еще увеличивает зимнее производство. Некоторые кадры также функционируют в замораживающихся климатах. Вообще солнечный все еще может произвести 1 литр дистиллированной из воды день за квадратный метр все еще. В очень солнечные дни может быть получен более чем один литр воды. Все еще обычно заполнено однажды ежедневно, ночью или утром.


Все еще Затраты


Стоимость солнечной системы дистилляции будет значительно различаться, из-за размера и определенных для места обстоятельств. Кадры обычно недороги, чтобы построить. Некоторые маленькие модели, разработанные в США, стоят 25 USD со стаканом, или 18 USD с пластмассой (количество произведенной воды меньше). Если кадры будут использоваться в течение одного года, то они произведут воду приблизительно в 10 центах за литр.


Качество воды


Дистиллированная произведенная вода имеет очень высокое качество, обычно лучше чем проданное в бутылках в качестве дистиллированной воды. Это обычно проверяет ниже чем одна часть за миллион полных расторгнутых твердых частиц. Это также проветривается, поскольку это уплотняет в присутствии воздуха во все еще. Вода может являться на вкус немного странной сначала, потому что у дистиллированной воды нет ни одного из полезных ископаемых, которые большинство людей приучено к питью. Тесты показали, что кадры устранили все бактерии, и что уровень пестицидов, удобрений и растворителей уменьшен на 75-99,5 %. Это очень важно для многих стран, где холера и другая вода перенесенные болезни убивают людей ежедневно.


ПРОЕКТИРОВАНИЕ, СОЛНЕЧНОЕ ВСЕ ЕЩЕ


Есть несколько вещей иметь в виду, проектируя солнечное все еще:


Резервуар может быть сделан из цемента, самана, пластмассы, плитки, или любого другого водостойкого материала.


Если пластмасса используется, чтобы выровнять основание все еще или для конденсированного корыта, удостоверьтесь, что резервуар никогда не остается сухим. Это могло расплавить пластмассу.


Изоляция должна использоваться если возможный. Даже небольшое количество очень увеличит эффективность все еще.


Контейнер, держащий дистиллированную воду, должен быть защищен от солнечного излучения, чтобы избежать переиспарения.


2.6 СОЛНЕЧНАЯ ТЕПЛОВАЯ ВЫРАБОТКА ЭНЕРГИИ

В дополнение к использованию теплоты солнца непосредственно, возможно (в областях с высоким уровнем солнечного излучения) использовать высокую температуру, чтобы сделать пар, чтобы вести турбину и произвести электричество. Если предпринято в крупном масштабе, солнечное тепловое электричество очень конкурентоспособно стоимостью. Первое коммерческое применение этой технологии появилось в начале 1980-ых, и промышленность выросла очень быстро. Сегодня, утилиты в США установили больше чем 400 мегаватт солнечной тепловой способности производства, предоставляя электричество 350.000 человекам и перемещают эквивалент 2,3 миллионов баррелей нефти ежегодно. Девять заводов в Пустыне Мохаве Калифорнии производят 354 МЕГАВАТТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ солнечной электрической способности, и накопили 100 лет завода коммерческого операционного опыта. Технология назревает к пункту, где чиновники говорят, что это может конкурировать непосредственно с технологиями стандартной мощности во многих областях США. Много возможностей для солнечных тепловых проектов могут скоро открыться в других областях мира. У Индии, Египта, Марокко, и Мексики есть активные программы, которые получат гранты от Глобального экологического фонда, и независимые производители власти проектируют проекты власти в Греции, Испании, и США.


Согласно пути, как высокая температура произведена, солнечные тепловые электростанции могут быть разделены между солнечными концентраторами (зеркала) и солнечными водоемами.


2.6.1 СОЛНЕЧНЫЕ концентраторы

Солнечные тепловые электростанции вырабатывают тепло при использовании линз и отражателей, чтобы сконцентрировать энергию солнца. Поскольку тепло может аккумулироваться, эти заводы могут произвести власть, когда это необходимо, день или ночь, дождь или сияние.


Большие зеркала - типа сосредоточения пункта
или разнообразия сосредоточения линии
- могут сконцентрировать солнечные лучи до такой степени, что вода может быть преобразована, чтобы двигаться с достаточной властью вести турбину производства. Огромные области таких зеркал были построены Luz Corp. в калифорнийской пустыне, для производства 354 МВТ электроэнергии. Такие системы могут преобразовать солнечный в электроэнергию с эффективностью приблизительно 15 %.


Все солнечные тепловые технологии кроме солнечных водоемов достигают высоких температур, используя солнечные концентраторы, чтобы отразить солнечный свет от большой площади до меньшей области приемника. Типичная система состоит из концентратора, приемника, теплопередачи, системы хранения и системы доставки.


Высокая температура солнца может быть собрана во множестве различных путей. Сегодняшняя технология включает солнечные параболические корыта, солнечное параболическое блюдо и башни власти. Поскольку эти технологии вовлекают теплового посредника, они могут быть с готовностью скрещены с ископаемым топливом и в некоторых случаях приспособлены, чтобы использовать тепловое хранение. Основное преимущество скрещивания и теплового хранения состоит в том, что технологии могут обеспечить, dispatchable власть (dispatchability означает, что выработка энергии может быть перемещена к периоду, когда это необходимо), и действуйте во время периодов, когда солнечная энергия не доступна. Скрещивание и тепловое хранение могут увеличить экономическую ценность произведенного электричества и уменьшить его среднюю стоимость.


2.6.1.1 Солнечные Параболические Корыта

Эти системы используют параболические зеркала формы корыта, чтобы сосредоточить солнечный свет на тепло эффективных трубах приемника, которые содержат жидкость теплопередачи. Жидкость нагрета почти к 400 °C и накачана через серию теплообменников, чтобы произвести перегретый пар, который приводит обычный турбинный генератор в действие, чтобы произвести электричество. Прозрачная стеклянная труба, помещенная в центральную линию корыта, может окутать трубу приемника, чтобы уменьшить потерю высокой температуры. Параболические корыта обычно используют прослеживание единственной оси или двойной оси. В редких случаях они могут быть постоянными.


Девять систем корыта, построенных в середине к концу 1980-ых Luz International, настраивают генераторные установки электричества в южной Калифорнийской пустыне с полной установленной способностью 354 МВТ, делая параболические корыта крупнейшие солнечные тепловые электрические производители производства до настоящего времени. Эти заводы поставляют электричество южной Калифорнии сервисная сетка Эдисона. В 1984 Luz International устанавливала Солнечную Электрическую Систему Производства I (SEGS I) в Daggett, Калифорния. У этого есть способность электричества 13,8 МВТ. Нефть нагрета в трубах приемника к 343°C, чтобы произвести пар для поколения электричества. SEGS I содержит шесть часов теплового хранения, и использует питаемые природным газом нагреватели высшего качества, чтобы добавить солнечную энергию, когда солнечная энергия не доступна. Лус также построила дополнительные заводы, SEGS II до VII, со способностью на 30 МВТ каждый. В 1990, Лус закончила строительство SEGS VIII и IX в Озере Арфиста, каждом со способностью на 80 МВТ. В результате регулирующего многочисленного и стратегические препятствия, Luz International и четыре филиала объявили о банкротстве 25 ноября 1991. Три компании теперь управляют и поддерживают SEGS I - IX в соответствии с тем же самым контрактом, что Luz International договорилась с южной Калифорнией об Эдисоне. Планы построить SEGS X, XI, и XII были отменены, устраняя 240 МВТ дополнительной запланированной способности.


Проектирования стоимости для технологии корыта выше чем те для башен власти и систем блюда/двигателя (см. рев), в значительной степени благодаря более низкой солнечной концентрации и следовательно понижают температуры и эффективность. Однако, с длинным операционным опытом, длительными технологическими усовершенствованиями, и сокращениями стоимости действия и обслуживания, корыта - наименее дорогая, самая надежная солнечная тепловая технология выработки энергии для краткосрочных заявлений.


2.6.1.2 Солнечное Параболическое Блюдо/двигатель

Эти системы используют множество параболических зеркал формы блюда (подобный в форме к спутниковой антенне), чтобы сосредоточить солнечную энергию на приемник, расположенный в фокусе блюда. Жидкость в приемнике нагрета до 1000°C и используется непосредственно, чтобы произвести электричество в маленьком двигателе, приложенном к приемнику.


Двигатели в настоящее время на рассмотрении включают двигатели Стерлинга и Цикла Брайтона. Несколько систем блюда/двигателя опытного образца, располагающихся в размере от 7 до 25 кВт, были развернуты в различных местоположениях в США. Высокая оптическая эффективность и низкие потери запуска делают системы блюда/двигателя самой эффективной из всех солнечных технологий. Стерлингская машинная/параболическая система блюда держит отчет в мире для того, чтобы преобразовать солнечный свет в электричество. В 1984, 29%-ая чистая эффективность была измерена в Ранчо-Мираже, Калифорния.


Кроме того, модульная конструкция систем блюда/двигателя делают их хорошим матчем для обеих отдаленных потребностей власти в диапазоне киловатта так же как гибридном "конце линии" связанные с сеткой сервисные применения в диапазоне мегаватта.


Эта технология была успешно продемонстрирована во многих заявлениях. Одно такое заявление было проектом ШАГА в Джорджии (США). Солнечный Проект Полной энергии (ШАГ) был большой солнечной параболической системой блюда, которая работала между 1982 и 1989 в Шенандоа, Джорджия. Это состояло из 114 блюд, каждый 7 метров в диаметре. Система снабдила пар с высоким давлением для поколения электричества, пар среднего давления для нажима трикотажа, и пар низкого давления, чтобы управлять системой кондиционирования воздуха для соседней фабрики трикотажа. В октябре 1989, Власть Джорджии закрывала средство из-за отказа его главной турбины, и нехватки фондов для необходимых ремонтов завода.


Совместное предприятие между Национальным Производством электроэнергии Лаборатории и Камминса Sandia недавно пытается коммерциализировать 7,5 киловатт (кВт) системы блюда/двигателя. Системы вне составляющей стадии и в стадию ратификации. Когда они накопят достаточную продолжительность, они будут готовы к рынку. Камминс надеется продать 10.000 единиц в год к 2004. Другие компании также вступают в параболическую технологию блюда/Стерлинга. Стерлингская Технология, Стерлингские Тепловые Двигатели, и Детройтский Дизель объединились с Science Applications International Corporation на совместном предприятии за 36 миллионов USD с Министерством энергетики, чтобы развить мембранную систему блюда/Стерлинга на 25 кВт.


Национальная Лаборатория Возобновляемого источника энергии (NREL) и Cummins Engine Company проверяют два новых приемника на блюдо/двигатель солнечные тепловые системы власти: приемник котла бассейна и приемник трубы высокой температуры. Приемник котла бассейна воздействует как пароварка на печь. Это кипятит жидкий металл и передает тепловую энергию двигателю на вершине. Приемник трубы высокой температуры также использует жидкий металл, но вместо того, чтобы объединить жидкость, он использует фитиль, чтобы передать литую жидкость приемнику купола.


2.6.1.3 Солнечные Центральные Приемники или Башни Власти

Эти системы используют круглое полевое множество heliostats (большие индивидуально отслеживающие зеркала), чтобы сосредоточить солнечный свет на центральный приемник, установленный сверху башни, которая поглощает тепловую энергию, которая тогда используется в вождении турбины электрический генератор. Управляемая компьютером, система прослеживания двойной оси сохраняет heliostats должным образом выровненным, так, чтобы отраженные лучи солнца были всегда нацелены на приемник. Жидкое распространение через приемник транспортирует высокую температуру к тепловой системе хранения, которая может повернуть турбину, чтобы произвести электричество или обеспечить высокую температуру непосредственно для промышленного применения. Температуры, достигнутые в приемнике, располагаются от 538°C до 1482°C.


Первая башня власти, "Солнечная Один” построенный близкий Барстоу в южной Калифорнии, успешно продемонстрировал эту технологию для поколения электричества. Это средство работало в середине 1980-ых, используемой система воды/пара, чтобы произвести 10 МВТ власти. В 1992, консорциум американских утилит решил модифицировать Солнечный, чтобы продемонстрировать приемник расплава солей и тепловую систему хранения. Добавление этой тепловой способности хранения делает башни власти уникальными среди солнечных технологий, обещая dispatchable власть в коэффициентах нагрузки до 65 %. В этой системе расплав солей накачан от "холодного" резервуара в 288 °C и периодически повторен через приемник, где это нагрето к 565 °C и возвращено к "горячему" резервуару. Горячая соль может тогда использоваться, чтобы произвести электричество при необходимости. Текущие проекты позволяют хранение в пределах от 3 - 13 часов.


”Солнечные Два”, генераторная установка электричества башни власти в Калифорнии, являются опытным образцом на 10 мегаватт для крупномасштабных коммерческих электростанций. Это средство сначала произвело власть в апреле 1996, и, как намечали, будет бежать за 3-летним тестом, оценкой, и фазой выработки энергии, чтобы доказать технологию расплава солей. Это хранит энергию солнца в расплаве солей в 550 °C, который позволяет заводу производить день власти и ночь, дождь или сияние. Успешное завершение Солнечных Двух должно облегчить раннее коммерческое развертывание башен власти в диапазоне на 30 - 200 МВТ (источник: южная Калифорния Эдисон).


2.6.1.4 Технологическое Сравнение

Стол ниже выдвигает на первый план главные особенности трех солнечных тепловых технологий власти. Башням и корытам лучше всего удовлетворяют для больших, связанных с сеткой проектов власти в 30-200 мВт размером, тогда как, системы блюда/двигателя являются модульными и могут использоваться в единственных заявлениях блюда или сгруппированы в фермах блюда, чтобы создать большие проекты мультимегаватта. Параболические заводы корыта - самая зрелая технология солнечной энергии, доступная сегодня и технология наиболее вероятно, чтобы использоваться для краткосрочного развертывания. Башни власти, с низкой ценой и эффективным тепловым хранением, обещают предложить dispatchable, фактор высокой производительности, солнечно-единственные электростанции в ближайшем будущем. Модульная природа блюд позволит им использоваться в меньшем, заявлениях высокой ценности. Башни и блюда предлагают возможность достигнуть выше солнечных-к-электрическому полезных действий и более низкой стоимости, чем параболические заводы корыта, но неуверенность остается относительно того, могут ли эти технологии достигнуть необходимых сокращений капитальных затрат и усовершенствований доступности. Параболические корыта в настоящее время - доказанная технология, прежде всего ожидая возможности, которая будет развита. Башни власти требуют, чтобы удобство использования и ремонтопригодность технологии расплава солей были продемонстрированы и развитие низкой цены heliostats. Системы блюда/двигателя требуют развития по крайней мере одного коммерческого двигателя и развития дешевого концентратора.


Особенности солнечных тепловых систем электроэнергии (с 1993).


Параболическое Корыто


Блюдо/Двигатель


Башня власти


Размер


30-320 МВТ


5-25 кВт


10-200 МВТ


Рабочая температура (ºC/ºF)


390/734


750/1382


565/1049


Ежегодный Коэффициент использования


23-50 %


25 %


20-77 %


Пиковая Эффективность


20 % (d)


29.4 % (d)


23 % (p)


Сеть Ежегодная Эффективность


11 (d)-16 %


12-25 % (p)


7 (d)-20 %


Коммерческий Статус


Коммерчески Расширьте Опытный образец


Демонстрация


Доступная Демонстрация


Технологический Риск развития


Низко


Высоко


Среда


Доступное хранение


Ограниченный


Батарея


Да


Гибридные Проекты


Да


Да


Да


Стоимость USD/W


2,7 - 4,0


1,3 - 12,6


2,5 - 4,4


(p) = предсказанный; (d) = продемонстрированный;


Comparison of Major Solar Thermal Technologies.


Параболическое Корыто


Параболическое Блюдо


Башня власти


Заявления


Связанные с сеткой электрические заводы; обработайте высокую температуру для индустриального использования.


Автономные маленькие системы власти; поддержка сетки


Связанные с сеткой электрические заводы; обработайте высокую температуру для индустриального использования.


Преимущества


Dispatchable, достигающий максимума электричество; коммерчески доступный с 4 500 GWH, управляющими опытом; гибрид (солнечный / окаменелость) операция.


Электричество Dispatchable, высокие конверсионные полезные действия; модульность; гибрид (солнечный / окаменелость) операция.


Электричество базовой нагрузки Dispatchable; высокие конверсионные полезные действия; аккумулирование энергии; гибрид (солнечный / окаменелость) операция.


2.6.1.5 Солнечные Тепловые Издержки электроэнергии и Вопросы развития

Стоимость электричества от солнечных тепловых систем власти зависит от множества факторов. Эти факторы включают капитал и стоимость действия и обслуживания, и системную работу. Однако, важно отметить, что стоившая технология и возможная стоимость произведенного электричества значительно под влиянием факторов, "внешних" к технологии непосредственно. Как пример, для корыт и башен власти, маленькие автономные проекты будут очень дороги. Чтобы уменьшить технологические затраты, чтобы конкурировать с текущими технологиями окаменелости, будет необходимо расширить проекты к большим размерам завода и развить парки солнечной энергии, где многократные проекты разработаны на том же самом месте в поэтапно осуществленной последовательности времени. Кроме того, так как эти технологии в основном заменяют обычное топливо капитальным оборудованием, стоимость капитала и проблемы налогообложения, связанные с капиталоемкими технологиями, будут иметь сильный эффект на их конкурентоспособность.


Стоимость Против Ценности


С помощью теплового хранения и скрещивания, солнечные тепловые электрические технологии могут предоставить фирме и dispatchable источнику власти. Фирма подразумевает, что источник энергии имеет высокую надежность и будет в состоянии произвести власть, когда полезность нуждается в этом. В результате фирма dispatchable власть значима для полезности, потому что это возмещает потребность полезности построить и управлять новыми электростанциями. Dispatchability подразумевает, что выработка энергии может быть перемещена к периоду, когда это необходимо. Это означает, что даже при том, что солнечный тепловой завод мог бы стоить больше, у него может быть более высокая ценность.


ВЫГОДА


Солнечные тепловые электростанции создают два и половина времен так много квалифицированных, высоких рабочих мест платежа также, как и заводы стандартной мощности то использование ископаемое топливо. Калифорнийское энергетическое исследование Комиссии показывает, что даже с существующими налоговыми льготами, солнечный тепловой электрический завод платит приблизительно в 1,7 раза больше в федеральном, государстве, и местных налогах чем эквивалентный завод природного газа с комбинированным циклом. Если бы заводы заплатили тот же самый уровень налогов, то их стоимость электричества была бы примерно тем же самым.


ПОТЕНЦИАЛ


Использование только 1 % пустынь земли, чтобы произвести чистую солнечную тепловую электроэнергию обеспечило бы больше электричества, чем в настоящее время производится на всей планете ископаемым топливом.


БУДУЩЕЕ


Более чем 700 мегаватт солнечных тепловых электрических систем должны быть развернуты к 2003 году в США и на международном уровне. Рынок для этих систем должен превысить 5.000 мегаватт к 2010, достаточно чтобы удовлетворить жилые потребности 7 миллионов человек, которые сохранят энергию, эквивалентную из 46 миллионов баррелей нефти ежегодно.


Резюме


Солнечные тепловые технологии власти, основанные на концентрирующихся технологиях, находятся в различных стадиях развития. Технология корыта коммерчески доступна сегодня, с 354 МВТ, в настоящее время работающими в Пустыне Мохаве в Калифорнии. Башни власти находятся в демонстрационной фазе, с Солнечными Двумя пилотными заводами на 10 МВТ, расположенными в Барстоу (США), в настоящее время подвергаясь тестированию и выработке энергии. Технология блюда/двигателя была продемонстрирована. Несколько системных проектирований находятся в процессе технического развития, единица опытного образца на 25 кВт демонстрируется в Золотом (США), и пять - восемь систем второго поколения были намечены для полевой ратификации в 1998. У солнечных тепловых технологий власти есть отличные особенности, которые делают их привлекательными энергетическими вариантами на расширяющемся рынке возобновляемого источника энергии во всем мире.


За прошлые несколько десятилетий проделали длинный путь солнечные тепловые системы производства электричества. Увеличенные научные исследования солнечной тепловой технологии сделают эти системы более стоимостью конкурентоспособный с ископаемым топливом, увеличат их надежность, и станут серьезной альтернативой для встречи или удовлетворить увеличенный спрос электричества.


2.6.2 Солнечные Водоемы

Ночью ни сосредоточение зеркал, ни солнечных батарей не может произвести электричество. С этой целью дневная солнечная энергия должна быть сохранена в резервуарах для хранения, процесс, который происходит естественно в солнечном водоеме.


У соленого градиента солнечные водоемы есть высокая концентрация соли около основания, слой середины градиента соли non-convecting (с соленой концентрацией, увеличивающейся с глубиной), и поверхность convecting слой с низкой соленой концентрацией. Солнечный свет ударяет поверхность водоема и пойман в ловушку в нижнем слое из-за его высокой соленой концентрации. Чрезвычайно солевая вода, нагретая солнечной энергией, поглощенной полом водоема, не может повыситься вследствие его большой плотности. Это просто сидит в основании водоема, нагревающемся вплоть до этого, почти кипит (в то время как поверхностные слои водного относительно прохладного пребывания)! Эта горячая морская вода может тогда использоваться в качестве дня или ночного источника тепла, от которого специальная органическо-жидкая турбина может произвести электричество. Средний слой градиента в солнечном водоеме действует как изолятор, предотвращая конвекцию и потерю высокой температуры для поверхности. Перепад температур между основанием поверхностные слои достаточен, чтобы вести генератор. Жидкость передачи, перекачанная по трубопроводу через нижний слой, уносит высокую температуру для прямого заявления использования конца. Высокая температура может также быть частью системы цикла Rankine с обратной связью, которая поворачивает турбину, чтобы произвести электричество.


Этот тип электростанции был проверен в Beit Ha’Arava (Израиль) около Мертвого моря. Израиль приводит мир в соленом градиенте солнечная технология водоема. Ormat Systems Inc. установила несколько систем в Мертвом море. Самой большой является электрическая система на 5 МВТ. Этот 20-гектарный водоем преобразовывает солнечный свет в электричество в эффективности приблизительно 1 %. Это состоит из водоема воды с очень высокой соленостью в ее более низких глубинах. Хотя солнечный водоем работал успешно в течение нескольких лет, в 1989 он был закрыт по экономичным причинам. Самый большой солнечный водоем в США - 0,3-гектарный водоем в Эль-Пасо, Техас, который работал достоверно начиная с его начала в 1986. Водоем управляет (электрическим) органическим турбинным генератором Rankine-цикла на 70 кВт, и 20 000 литров в день, опресняющих единицу, в то время как также обеспечение процесса нагревается к смежной компании пищевой промышленности. Водоем достиг и выдержал температуры выше чем 90 °C в его зоне хранения высокой температуры, произвел больше чем 100 кВт электроэнергии во время пиковой продукции, и произвел больше чем 350 000 литров пригодной для питья воды в 24-часовой период. Во время пятилетней операции это произвело больше чем 50 000 кВтч электричества. Искусственное, соленый градиент, солнечный водоем был построен в Майамизбурге, (Огайо, США) и это нагревает муниципальный бассейн и развлекательное здание.


2.7 PHOTOVOLTAICS

Photovoltaics (ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ) является термином, полученным из греческого слова для света - фотографий - и названия единицы электродвижущей силы - В. Photovoltaics имеет в виду прямое поколение электричества от света. Недавно этот процесс используется посредством солнечных батарей. "Солнечные батареи", сделанные из материалов полупроводника, таких как кремний, производят электрические токи когда выставлено солнечному свету. Производственными модулями, которые содержат десятки таких солнечных батарей и соединения модулей, могут быть построены, крупные электростанции. Крупнейшая фотогальваническая электростанция, которая была все же построена, является системой на 5 МВТ в Равнине Carrisa, Калифорния. Эффективность фотогальванических электростанций составляет теперь приблизительно 10 %, но отдельные солнечные батареи были изготовлены с полезными действиями чрезмерные 20 %.


ИСТОРИЯ PHOTOVOLTAICS


История photovoltaics относится ко времени 1839 и главных событий, развитых следующим образом:


1 В 1839 Эдмунд Бекрель, французский физик наблюдал фотогальванический эффект.


2 В 1883 клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ Селена были построены Чарльзом Эдгаром Фриттсом, нью-йоркским электриком. Клетки переделанный свет в видимом спектре в электричество и составляли 1 % к эффективным 2 %. (светочувствительные датчики для камер все еще сделаны из селена сегодня).


3 В начале 1950-ых метр Цзочральского был развит для того, чтобы произвести чрезвычайно purecrystalline кремний.


4 В 1954 Лаборатории Телефона Звонка произвели кремниевую клетку ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ с 4%-ой эффективностью и позже достигли 11%-ой эффективности.


5 В 1958 американский спутник пространства Авангарда использовал маленькое множество (на меньше чем один ватт), чтобы привести его радио в действие. Космонавтика играла важную роль в развитии Объема плазмы с тех пор.


6 Во время 1973-74 шоков цены на нефть несколько стран начали фотогальванические программы использования, приводящие к установке и проверяющие более чем 3 100 систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в одних только США, многие из которых в действии сегодня.


2.7.1 РЫНОК ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ

Фотогальваническое производство удваивалось каждые два года, увеличиваясь средним числом 48 процентов каждый год с 2002, делая это наиболее быстро растущая энергетическая технология в мире. Мировые солнечные фотогальванические установки были 2.83 пиками Ватта Giga (GWp) в 2007, и 5.95 GWp в 2008, 110%-ым увеличением. В конце 2008 совокупные глобальные установки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ достигли 16 GWp, в то время как цены на модуль понизились от USD 50/W в 1976 к USD 5/W в 2008. Однако цены на кВтч электричества, произведенного системами ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, все еще слишком дороги фактором 3 - 10 (в зависимости от дизайна сайта и системного проектирования) по сравнению с обычной электроэнергией. Рынок ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ - таким образом маленький специализированный рынок, однако с устойчиво увеличивающимися сегментами рынка, где ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ уже стоится конкурентоспособный как например, во многих одиноких системных заявлениях.


Продвижение видимо во многих частях мира. США, Япония и несколько европейских правительств начали национальные программы, которые везет энергетическая независимость и окружающая среда. Эти программы, объединенные с экологическими давлениями, такими как изменение климата, могут ускорить рост промышленности ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ.


2.7.2 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ

Поскольку диапазон прикладных солнечных батарей - технически выполнимая и экономически жизнеспособная альтернатива ископаемому топливу. Солнечная батарея может непосредственно преобразовать озарение солнца в электричество, и этот процесс не требует никаких движущихся частей. Это приводит к жизни относительно сверхсрочной службы солнечных генераторов. Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ были лучшим выбором для многих рабочих мест, так как первые коммерческие клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ были развиты. Например, клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ были исключительным источником энергии для спутников, вращающихся вокруг земли с 1960-ых. Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ использовались для отдаленных автономных систем во всем мире с 1970-ых. В 1980-ых, коммерческий и изготовители потребительского товара начал включать ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ во все от часов и калькуляторов к музыкальным шкатулкам. И в 2000-ых, много утилит нашли, что ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ был лучшим выбором для тысяч маленьких потребностей власти.


Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ теперь производят электричество, чтобы накачать воду, осветить ночь, активизировать выключатели, батареи обвинения, поставлять сетку электроэнергетики, и больше. Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ производят власть во всех типах погоды. В частично облачные дни они могут произвести до 80 % своей поставки потенциальной энергии; в туманные/влажные дни, приблизительно 50 %; и в чрезвычайно пасмурные дни, они все еще производят до 30 %.


Клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ больше не только доступны в группах. Различные компании включают ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ в легкий, гибкий и длительный опоясывающий лишай кровли, так же как инвертированные стены занавеса для фасадов зданий. Эти новые продукты делают экономику photovoltaics более привлекательной, включая клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в строительные материалы. В отдалённых районах или местоположениях, ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ - самое рентабельное, надежное и длительное энергетическое доступное решение. Для связанных с сеткой систем ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ может обеспечить, в некоторых регионах, стоимость конкурентоспособное энергетическое решение. Во всех регионах, и отдаленных и сетка, соединился, ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ обеспечивает экологически чистую энергию без эффектов загрязнения источников стандартной мощности.


Солнечные приведенные в действие водные системы накачки эффективны и экономичны для фактически любой насосной потребности воды. Электроэнергетические компании в США нашли, что это более экономично, чтобы использовать приведенные в действие водные насосы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ чем поддержать линии распределения к отдаленным насосам. Несколько утилит предлагают фотогальванические водные системы накачки как варианты обслуживания клиентов.


Другие решения для сельского хозяйства включают электрическую зарядку забора и освещение. В оранжерее или операциях по гидропонике, солнечных, может обеспечить власть для водного обращения, поклонников, огней и контрольно-измерительных приборов климата.


Модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ поставляли электричество также Орбитальному аппарату Breitling 3 воздушных шара во время его безостановочной поездки во всем мире. В течение трех недель в марте 1999, бортовое оборудование воздушного шара было приведено в действие 20 модулями, приостановленными под nacelle. Каждый модуль был наклонен, чтобы гарантировать даже выходную мощность во время вращения, и перезаряжал пять свинцовых батарей для навигационных инструментов, систем спутниковой связи, освещая и водного нагревания. Модули функционировали отлично в течение эпического путешествия.


ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ успешно используется также в деревенской электрификации. Сегодня два миллиарда человек в мире без электричества. Значительная часть, живая в развивающихся странах, где 75 % населения живут без электричества. В этих отдаленных, сельских или пригородных деревнях редко есть сервисная сетка. Опыт показывает, что ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ поставляет рентабельное электричество для основных услуг, таких как:


· свет


· водная перекачка


· коммуникации


· помещения и оборудование медицинских учреждений


· фирмы


Люди, не обслуженные энергосистемой часто, полагаются на ископаемое топливо как керосин и дизель. Есть много проблем, связанных с использованием ископаемого топлива.


· Импортированное ископаемое топливо истощает иностранную валюту.


· Транспортировка является трудной из-за инфраструктуры.


· Обслуживание генераторов ископаемого топлива является трудным из-за нехватки запасных частей.


· Генераторы загрязняют окружающую среду громкими шумами и выхлопом.


Электрическое освещение, приведенное в действие ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ, более эффективно чем огни керосина при развивающихся странах, и монтаж системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ обычно менее дорог чем распространение линий электропередачи. Кроме того, много развивающихся стран расположены в областях с высокими уровнями инсоляции, если их со свободным богатым источником энергии круглый год. Используя photovoltaics, чтобы произвести электричество от солнечного света просто и оказался надежным в десятках тысяч заявлений во всем мире.


В течение следующих десятилетий значительная часть населения в мире будет введена электричеству, произведенному системами ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Эти системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ сделают традиционные требования из строительства крупных, дорогих электростанций и систем распределения ненужными. В то время как затраты ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ продолжают уменьшаться и как технология ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ продолжает улучшаться, несколько потенциально огромных рынков для ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ откроются. Например, строительные материалы, которые включают клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, будут разработаны прямо в дома, помогая проветрить и осветить здания. Потребительские товары в пределах от ручных инструментов имеющих батарейное питание к автомобилям используют в своих интересах электричество - производство компонентов, содержащих материалы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Тем временем, электроэнергетические компании найдут все больше способов использовать ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ, чтобы удовлетворить нужды их клиентов.


ЕС хочет удвоить акцию возобновляемых источников энергии к 2020, и ключевые действия включают один миллион систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ (500.000 крыши и экспорт 500.000 деревенских систем) с полной установленной способностью 1 GW. BP Amoco (один из ведущих в мире маркетологов нефтепродуктов) включит солнечную энергию в 200 из ее новых станций технического обслуживания в Великобритании, Австралии, Германии, Австрии, Швейцарии, Нидерландах, Японии, Португалии и Испании, Франции и США. Программа за 50 миллионов USD вовлечет 400 групп, производя 3,5 МВТ и экономя 3.500 тонны эмиссии CO2 каждый год. Проект сделает BP Amoco одним из самых больших в мире пользователей солнечной энергии, так же как одним из крупнейших изготовителей клеток и модулей. Солнечные батареи произведут больше власти чем потребляемый для освещения и накачают власть, и будут связаны с сеткой, чтобы позволить лишнему электричеству экспортироваться в течение дня и нехватки, импортированной ночью. Мировой рынок для photovoltaics достигнет 1000 МВТ к 2010 и 5 МИЛЛИОНОВ МВТ к 2050, согласно президенту Солнечного BP.


2.7.3 ТЕХНОЛОГИЯ

Солнечные системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ просты управлять и не иметь никаких движущихся частей; однако, клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ используют современные устройства полупроводника, многие из которых подобны развитым в промышленности интегральной схемы. Клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ воздействуют на физический принцип, что электрический ток будет течь между двумя полупроводниками с различными электрическими свойствами, когда они будут помещены в контакт друг с другом и выставлены свету. Коллекция этих клеток ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ составляет группу ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, или модуль. Модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, из-за их электрических свойств, производят прямой а не переменный ток (AC). Постоянный ток (DC) является электрическим током, который течет в единственном направлении. Много простых устройств, таких как те, которые бегут на батареях, используют постоянный ток. Переменный ток, напротив, является электрическим током, который полностью изменяет его руководство равномерно. Это - тип электричества, обеспеченного утилитами и требуемый управлять самыми современными приборами и электронными устройствами. В самых простых системах DC, произведенный модулями ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, используется непосредственно. В заявлениях, где AC необходим, инвертор может быть добавлен к системе, чтобы преобразовать DC в AC.


2.7.4 КЛЕТКИ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ

Сегодняшнее производство солнечной батареи почти исключительно основано на кремнии. Приблизительно 80 % всех модулей изготовлены, используя прозрачные кремниевые клетки (мультипрозрачный и единственный прозрачный), и приблизительно 20 % основаны на аморфных кремниевых клетках тонкой пленки. Прозрачные клетки - более общие, вообще синие морозно выглядящие. Аморфные непрозрачные средства, и они выглядят гладкими и цвет изменения в зависимости от способа, которым Вы держите их. У монокристаллического кремния есть лучшая эффективность - приблизительно 14 % солнечного света могут быть использованы - но это более дорого чем мультипрозрачный кремний, у которого как правило есть 11%-ая эффективность. Аморфный кремний широко используется в небольших приборах, таких как часы, и калькуляторы, но его эффективность и долгосрочная стабильность значительно ниже; следовательно, это редко используется в заявлениях власти.


На лаборатории и/или масштабе опытного производства там, однако, несколько альтернативных разрабатываемых солнечных батарей тонкой пленки, которые могут проникнуть через рынок в будущее. Самые продвинутые из теперь исследованных систем тонкой пленки:


· аморфный кремний (си: H) клетки,


· сульфид теллурида/кадмия кадмия (CTS) клетки,


· медный индий diselenide или медный индий/галлий diselenide (СНГ или СИГАРЫ) клетки, прозрачная кремниевая тонкая пленка (Фильм c-си) клетки и


· nanocrystalline окрашивают делавшим чувствительным электрохимический (nc-краска) клетки.


Клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ - "бутерброды" кремния, второго самого богатого материала в мире. Девяносто девять процентов сегодняшних солнечных батарей сделаны из кремния (Си), и другими солнечными батареями управляет в основном та же самая физика как солнечные батареи Сайа. Один слой кремния рассматривают с веществом, чтобы создать избыток электронов. Это становится отрицательным или ”N” слоем. Другой слой рассматривают, чтобы создать дефицит электронов, и становится положительным или ”P” слоем. Собранный вместе с проводниками, договоренность становится светочувствительным полупроводником соединения NP. Это назвало полупроводник, потому что, в отличие от провода, единица проводит только в одном направлении; от отрицательного до положительного. Когда выставлено солнечному свету (или другой интенсивный источник света), напряжение - DC на приблизительно 0,5 В, и потенциальный электрический ток (амперы) пропорционален энергии света (фотоны). В любом ОБЪЕМЕ ПЛАЗМЫ напряжение является почти постоянным, и поток пропорционален размеру ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и интенсивности света.


Фотогальванические клетки сделаны из hyper чистого кремния, который точно лакируется с другими материалами. hyper чистые кремниевые основания, используемые, чтобы сделать клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, очень дороги. В конце концов, то же самое количество hyper чистого кремния, используемого в единственном модуле ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ на 50 ватт, возможно, было превращено достаточно во многие интегральные схемы приблизительно для двух тысяч компьютеров. Остаток от материалов, используемых клетками ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, является алюминием, стаканом, и пластмассой - все недорогие и легко годные для повторного использования материалы.


2.7.5 СОЛНЕЧНЫЕ МОДУЛИ

Солнечные модули - множество солнечных батарей, которые связаны и заключены в капсулу позади стеклянного колпака. Чем более сильный свет, падающий на клетки и большее поверхность клеток, тем больше электричества произведено и выше поток. Модули оценены в пиковых ваттах (Wp). Ватт - единица, используемая, чтобы выразить власть генератора или требование потребителя. Один пиковый ватт - спецификация, которая указывает на количество власти, произведенной при номинальных условиях, то есть когда солнечное сияние 1 kW/m2
- инцидент на клетке при температуре 25 °C. Этот уровень интенсивности достигнут, когда погодные условия хороши, и солнце в его зените. Не больше, чем клетка 10 x 10 см необходима, чтобы произвести пиковый ватт. У больших модулей, 1 м. x 40 см в размере, есть продукция приблизительно 40-50 Wp. Большую часть времени, однако, озарение ниже 1 kW/m2
. Кроме того, в солнечном свете модуль нагреется вне номинальной температуры. Оба эффекта уменьшат выступление модуля. Для типичных условий может ожидаться средняя продукция приблизительно 6 Wh в день и 2000 Wh ежегодно за пиковый ватт. Иметь идею того, насколько то есть, 5 Wh - энергия, расходуемая 50 лампами W через 6 минут (50W x 0,1-ый = 5Wh) или небольшим радио через один час (5W x 1h = 5Wh).


Хотя некоторые различия все еще существуют в качестве продукта, большинство международных компаний производит довольно надежные единицы, которые, как могут ожидать, будут работать в течение 20 лет. Тем временем, поставщики гарантируют указанную выходную мощность сроком на 10 лет. Самый решающий критерий для сравнения различных модулей - цена за пиковый ватт. Другими словами, возможно получить больше власти для денег с 120 модулями Wp, которые стоят 569 USD (4,74 USD/Wp) чем с "дешевыми" 90 модулями Wp, которые стоят 489 USD (5,43 USD/Wp). Номинальная эффективность системы - менее важное соображение.


2.7.6 ПРЕИМУЩЕСТВА ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ

Высокая Надежность


Клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ были первоначально развиты для использования в космосе, где ремонт чрезвычайно дорог, если не невозможный. ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ все еще приводит в действие почти каждый спутник, окружающий землю, потому что это работает достоверно в течение долгих промежутков времени с фактически никаким обслуживанием.


Низкие Эксплуатационные расходы


Клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ используют энергию от солнечного света, чтобы произвести электричество - топливо свободно. Без движущихся частей клетки требуют низких эксплуатационных расходов. Рентабельные системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ идеальны для того, чтобы поставлять власть коммуникационным станциям на горных вершинах, навигационные бакены в море, или дома, далекие от сервисных линий электропередачи.


Не загрязняющий окружающую среду


Поскольку они не жгут топлива и не имеют никаких движущихся частей, системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ чисты и тихи. Это особенно важно, где главные альтернативы для того, чтобы получить власть и свет от дизельных генераторов и фонарей керосина.


Модульный


Система ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может быть построена к любому размеру. Кроме того, владелец системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может увеличить или переместить это, если его или её энергия нуждается в изменении. Например, домовладельцы могут добавить модули каждые несколько лет как, их энергетическое использование и финансовые ресурсы растут. Владельцы ранчо могут использовать мобильные установленные трейлером системы накачки для водного рогатого скота, поскольку они вращаются между областями.


Низкая Стоимость строительства


Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ обычно помещаются близко к тому, где электричество используется, означая намного короче телеграфирует пробеги, чем если бы власть введена от сервисной сетки. Кроме того, использование ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ избавляет от необходимости понижающий трансформатор от сервисной линии. Меньше проводов означает более низкие затраты и более короткое строительное время.


СКОЛЬКО ДЕЛАЕТ ПРОИЗВЕДЕННУЮ ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ СТОИМОСТЬ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА?


Нет никакого простого ответа. Много маленьких систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, разработанных, чтобы привести в действие несколько люминесцентных ламп и маленькое телевидение в отдаленных шлангах, намного более дешевы чем следующие лучшие альтернативы, управляющие новой линией электропередачи, заменяя и избавляясь от основных батарей (те батареи, которые используются однажды и затем избавлены, такие как батареи фонаря), или использование машинного генератора. Стоимость электричества от больших систем, которые в состоянии, например, чтобы привести современный дом в действие, оценены согласно стоимости в час киловатта (кВтч). Стоимость зависит от начальной стоимости, процента по ссуде (для того, чтобы заплатить начальную стоимость), стоимость системного обслуживания, ожидаемую целую жизнь системы, и сколько электричества это производит. Используя типичные расходы по займам и жизнь оборудования, стоимость ПРОИЗВЕДЕННОГО ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ электричества в США в 1998 колебалась от 0,20 USD до 0,50/кВтч USD.


СКОЛЬКО МЕСТА ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ ЗАНИМАЕТ?


Наиболее распространенные модули (использующий клетки, сделанные из прозрачного кремния), производят 100-120 ватт за квадратный метр (W/m2
). Таким образом, модуль на один квадратный метр производит достаточно электричества, чтобы привести 100 лампочек W в действие. В верхнем конце диапазона электростанция ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, выложенная на квадратном участке земли, измеряющем приблизительно 160 км на стороне, могла поставлять все электричество, потребляемое ежегодно быть всеми Соединенными Штатами. Лучшая альтернатива чем использовать открытую земельную площадь должна поместить модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в крыши зданий или объединить их в фасады стен. Этот выбор обычно более дешев, потому что он может заменить традиционные строительные материалы, которые должны использоваться так или иначе.


2.7.7 Простые Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ

Солнечный свет, который создает потребность в водной перекачке и вентиляции, может использоваться, используя самые основные системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, чтобы удовлетворить те те же самые потребности. В ясные, солнечные дни фотогальванические модули производят большинство электричества. Простые системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ используют электричество DC, как только оно произведено, чтобы управлять водными насосами или вентиляторами. У этих основных систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ есть несколько преимуществ для специальных работ, которые они делают. Энергия произведена, где и когда она необходима, так сложная проводка, хранение, и системы управления являются ненужными. Маленькие системы, под 500 W, весят меньше чем 70 килограммов, делающих их легкий транспортировать и установить. Большинство установок занимает только несколько часов. И, хотя насосы и вентиляторы требуют регулярного обслуживания, модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ требуют только случайного осмотра и очистки.


2.7.8 Солнечная Водная Перекачка

Фотогальванические системы накачки обеспечивают желанную альтернативу топливу горящие генераторы или вручают насосы. Они обеспечивают самое водное точно, когда необходимо наиболее - когда солнце светит самое яркое! Солнечные насосы просты установить и поддержать. Самые маленькие системы могут быть установлены одним человеком через пару часов, без опыта или требуемого специального оборудования. Преимущества использования ПРИВЕДЕННЫХ В ДЕЙСТВИЕ ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ насосов включают:


· низкие эксплуатационные расходы


· непринужденность установки


· надежность


· масштабируемость


Солнечная энергия отличается существенно от обычных электрических или приведенных в действие двигателем систем, таким образом, солнечные насосы часто отступают от обычного. Множества ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ производят власть DC, а не AC из обычных источников. И, доступная власть изменяется с интенсивностью солнца. Так как это стоит меньше, чтобы сохранить воду (в резервуарах) чем энергия (в батареях), солнечные насосы имеют тенденцию быть низко у власти, качая медленно через продолжительность солнечного дня.


Простые, эффективные системы - ключ к экономичной солнечной перекачке. Особенный, низкая власть насосы DC используются без батарей или преобразования AC. Современные электродвигатели постоянного тока работают хорошо в переменном напряжении и скорости. Лучшие электродвигатели постоянного тока требуют обслуживания (замена щетки) только после периодов 5 лет или больше. Большинство солнечных насосов, используемых для мелкомасштабного заявления (дома, маленькая ирригация, домашний скот), является ”положительным смещением” насосы, которые запечатывают воду во впадинах и вызывают ее вверх. Это отличается от более быстрых, обычных центробежных насосов типа (включая реактивные и способные погружаться в воду насосы), которые вращаются и "взрывают" воду.


Положительные насосы смещения включают поршень, диафрагму, ротационную лопасть, и качают гнезда. Они работают лучше всего на низкие объемы, особенно где переменные бегущие скорости происходят. Центробежный, самолет и турбинные насосы используются для более высоких систем объема. Электронные устройства соответствия, известные как Шпионы Власти и Линейные Текущие Горячие сторонники, позволяют солнечным насосам запускаться и бежать при слабом освещении. Это разрешает прямое использование власти солнца без надоедливых аккумуляторных батарей. Солнечные шпионы могут использоваться, чтобы нацелить группы на Солнце с утра к закату, расширяя годный к употреблению период солнечного света. Резервуары для хранения обычно держат поставку 3-10 дней воды, чтобы удовлетворить требованиям во время облачных периодов. Солнечные насосы используют удивительно маленькую власть. Они используют дизайн высокой производительности и долгую продолжительность солнечного дня, вместо того, чтобы двинуться на большой скорости и скорость, снять объем требуемой воды.


В областях, где фотогальванические насосы вступили в соревнование с дизельно-управляемыми насосами, их сравнительно высокая начальная стоимость возмещена достигнутыми сбережениями на топливе и уменьшенных расходах обслуживания. Исследования относительно экономической эффективности фотогальванических систем накачки подтверждают, что они часто в состоянии привести к преимуществам стоимости перед дизельно-управляемыми насосами, в зависимости от определенной для страны ситуации.


2.7.9 СИСТЕМЫ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ С БАТАРЕЯМИ

У самых простых решений есть определенные недостатки - самый очевидный, являющийся, это в случае ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ приводило насос в действие, или поклонник мог только использоваться во время дневного времени, когда солнце светит. Чтобы дать компенсацию за эти ограничения, батарея добавлена к системе. Батарея заряжена солнечным генератором, аккумулирует энергию и делает это доступным в те времена и в количестве необходимый. В самых отдаленных и враждебных окружениях ПРОИЗВЕДЕННАЯ ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ электроэнергия, сохраненная в батареях, может привести большое разнообразие в действие оборудования. Хранение электроэнергии делает системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ надежным источником дня электроэнергии и ночи, дождя или сияния. Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ с хранением батареи привыкли во всем мире к огням власти, датчикам, записывающему оборудованию, выключателям, приборам, телефонам, телевизорам, и даже электроприборам.


Солнечный модуль производит постоянный ток (DC), вообще в напряжении 12 V. Много приборов, таких как огни, телевидение, холодильники, вентиляторы, инструменты и т.д., теперь доступны для 12V операция DC. Однако большинство общей электрической бытовой техники разработано, чтобы воздействовать на 110 V или 220 V переменных токов (AC). Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ с батареями могут быть разработаны, чтобы привести в действие DC или оборудование AC. Люди, которые хотят управлять обычным оборудованием AC, добавляют устройство создания условий власти, названное инвертором между батареями и грузом. Хотя небольшое количество энергии потеряно в преобразовании DC к AC, инвертор заставляет ПРОИЗВЕДЕННОЕ ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ электричество вести себя как сервисная власть управлять каждодневными приборами AC, огнями, или компьютерами.


Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ с батареями работают, соединяя модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ с батареей, и батареей, в свою очередь, с грузом. В течение часов дневного света модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ заряжают батарею. Власть питаний от батарей к грузу всякий раз, когда необходимый. Простое электрическое устройство звонило, контроллер обвинения сохраняет батареи заряженными должным образом и помогает продлить их жизнь, защищая их от запроса чрезмерной цены или от того, чтобы быть полностью истощенным. Батареи делают системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ полезными в большем количестве ситуаций, но также и требуют некоторого обслуживания. Батареи, используемые в системах ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, часто подобны автомобильным батареям, но построены несколько по-другому, чтобы позволить большему количеству их сохраненной энергии использоваться каждый день. Они, как говорят, глубоко ездят на велосипеде. Батареи, разработанные для проектов ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, представляют те же самые угрозы и требуют то же самое предостережение в обработке и хранении как автомобильные батареи. Жидкость в негерметизированных батареях должна периодически проверяться, и батареи должны быть защищены от чрезвычайно холодной погоды.


Солнечная система производства с батареями поставляет электричество, когда это необходимо. Сколько электричества может использоваться после того, как закат или в облачные дни определен продукцией модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и природой банка батареи. Включая большее количество системной стоимости увеличений модулей и батарей, таким образом, энергетическое использование должно быть тщательно изучено, чтобы определить оптимальный системный размер. Хорошо разработанная система уравновешивает стоимость и удобство удовлетворить потребности пользователя, и может быть расширена, если те потребности изменяются.


2.7.10 ПРОЕКТИРОВАНИЕ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ ДОМАШНЯЯ СИСТЕМА С БАТАРЕЯМИ

Система на солнечной энергии с батареями может управлять довольно большим количеством потребительских устройств, но только, конечно, если энергопотребление не превышает продукцию генератора. Правильная калибровка системы таким образом необходима. Первый шаг к наличию такой системы, которая обеспечит энергию, нуждается, спецификация системы.


CalculatION энергопотребления


В случае проектирования ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ приводил домашнюю систему в действие, первый шаг, который сделает, должен создать список всех электроприборов в домашнем хозяйстве. Проверьте входную мощность, требуемую на операцию этих приборов, и поместите это в список.


Как данные о среднем числе в качестве примера по расходу энергии для некоторых устройств находятся в столе ниже, но важно принять во внимание, что они - только грубые оценки. Чтобы вычислить расход энергии (E) системы с инвертором (использующий устройства AC), необходимо сделать исправление (умножьте среднее потребление C, чтобы вычислить полное требование власти).


УСТРОЙСТВО


Расход энергии


C


Общее количество требования власти


Люминесцентные лампы


18W


1,5


27W


Radio/Cas.tape, 6V


2W/8W


2,0


4W/16W


Radio/Cas.tape, 12V


8W/12W


1,0


8W/12W


Маленькое черно-белое телевидение


18W


1,0


18W


Чтобы управлять другими электроприборами, такими как холодильники, утюги, большие поклонники, кухонные плиты, и т.д., Вы нуждались бы в большей и более дорогой системе. Так как такая система не стандартизирована, но будет скроена определенно к Вашим потребностям, вычисление должны быть сделаны экспертом.


В день второй шаг должен оценить количество времени, что определенные приборы в действии. Это возможно целых 10 часов для лампы в гостиной, но возможно только 10 минут для одного в магазине. Добавьте эти данные к своему списку во второй колонке в реве стола. Наконец, Вы должны сделать третью колонку, где Вы перечисляете ежедневное энергетическое требование. Вычислите это число, умножая власть операционным периодом, например, 27 W x 4 h = 108 Wh. Когда Вы сложили все числа в этой колонке, у Вас будет свое полное энергопотребление в день.


УСТРОЙСТВО


Власть


Нет. из h/d


Энергопотребление в день


Флюорит. Лампа


27 W


4


108 Wh


Флюорит. Лампа


27 W


1


27 Wh


Флюорит. Лампа


10 W


0,5


5 Wh


Радио 6V


4 W


10


40 Wh


ТЕЛЕВИДЕНИЕ


18 W


4


72 Wh


Поклонник


14 W


2


28 Wh


Общее количество


280 Wh


Следующий шаг состоит из оценки количества солнечной инсоляции, которая может ожидаться дома место. В большинстве случаев, эти числа могут быть получены от местных поставщиков ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ или на местной метеостанции. Важное число - среднегодовой показатель солнечная инсоляция, так же как среднее число в месяце с худшими климатическими условиями (некоторые общие данные могут быть найдены в главе по Солнечному излучению).


Используя первое число, система ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может быть приспособлена к средней инсоляции ежегодно, что означает, что есть несколько месяцев с большим количеством энергии чем необходимый или расчетный и несколько месяцев с меньше. Если Вы будете использовать второе (низкий случай) число, то у Вас всегда будет, по крайней мере, достаточно энергии ответить Вашим требованиям, кроме в необычно периоды плохой погоды. Однако, модуль ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ должен будет быть больше, и это также будет более дорогостоящим.


Теперь Вы можете вычислить номинальную власть модуля ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Используйте свое число энергопотребления (в Wh/d), умножьте его на 1,7, чтобы учесть энергетические потери в системе и разделить его на солнечное число инсоляции (в Wh/d), например, 280 (Wh/d) x 1,7 / 5 (kWh/d) = 96,2 W. К сожалению, модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ только доступны с несколькими номинальными мощностями. Используя 50 модулей W, например, Вы можете построить генераторы 50 W, 100 W, 150 W, и т.д. С требованием власти 95 W система с двумя модулями была бы лучшим матчем. Выберите число модулей, полная номинальная мощность которых соответствует приблизительно ценности, которую Вы вычислили. Если два числа отличаются значительно, у Вас есть к уменьшенному или больше обычного размера генератор. В первом случае, система ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ не будет в состоянии встретить полное энергопотребление. Решите, был ли бы этот частичный выбор поставки приемлемым для Вас. Во втором случае у Вас будет избыточная энергия.


Проектирование размера батареи зависит от энергопотребления и числа модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Для вышеупомянутой способности батареи в качестве примера 60 Ах за модуль, поскольку минимум должен использоваться и 100 Ах как оптимум. Такая батарея может аккумулировать 1200 Wh в 12 V. Эта способность может покрыть 4 дня энергетических потребностей в вышеупомянутом примере с ежедневным потреблением энергии 280 Wh.


СИСТЕМНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ ПОСТОЯННОГО ТОКА


В прошлом почти все системы использовали 12 V DC в качестве их основного напряжения. Это было то, потому что системы были маленькими и экстенсивно использовали 12 V приборов DC, приведенных в действие непосредственно от батареи. Теперь, с прибытием эффективных и надежных инверторов, использование на 12 В уменьшилось и 24, V DC становятся привилегированным напряжением батареи. В этот момент напряжение постоянного тока системы должно быть определено сколько власти системные циклы ежедневно. Производство систем и потребление меньше чем Часы ватта 2000 года ежедневно лучше всего подаются на 12 В. Системы, ездящие на велосипеде за 2000 и меньше чем 6000 Часов ватта ежедневно, должны использовать 24 V DC в качестве основного напряжения. Системы, периодически повторяющие более чем 6000 Часов ватта ежедневно, должны использовать 48 В.


Системное напряжение - очень важный фактор, производящий выбор инвертора, средств управления, зарядных устройств батареи, и системной проводки. Как только эти компоненты куплены, они обычно не могут изменяться. В то время как некоторые аппаратные средства, как модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, могут быть повторно связаны от 12 до более высоких напряжений, других аппаратных средств как инверторы, средства управления, и проводка определена для особого напряжения и должна работать там.


БАТАРЕЯ


Батарея аккумулирует энергию, поставленную солнечным генератором, и обеспечивает власть для различных приборов. Как компонент солнечной приведенной в действие домашней системы батарея должна выполнить три задачи:


a) Это покрывает пиковые грузы, которые модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ не могут встретить на его собственном (буфер).


b) Это обеспечивает энергию в течение ночи (краткосрочное хранение).


c) Это дает компенсацию за периоды плохой погоды или необычно высокого энергопотребления (среднесрочное хранение).


Автомобильные батареи, которые доступны во всем мире по разумным ценам, являются обычно используемым типом батареи. Однако, они разработаны, чтобы поставить токи высокого напряжения за короткие периоды. Они не могут противостоять циклам непрерывных басов зарядки и освобождения, которые типичны для солнечных систем. Промышленность развила батареи, иногда называемые солнечными батареями, которые удовлетворяют этим условиям. Их главная особенность - низкая чувствительность к циклической операции.


К сожалению, есть только несколько развивающихся стран, в которых произведены такие батареи, и импортированные батареи могут быть очень дорогими вследствие транспортных расходов и таможенных пошлин. В таких случаях сверхпрочная батарея грузовика может быть соответствующей, легкодоступной альтернативой, даже если она должна быть заменена чаще.


В случае больших систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ способность одной батареи, возможно, не достаточна. Если так, больше чем одна батарея, может быть переключен параллельно, то есть все полюса, отмеченные +
, и все отмеченные -
связаны друг с другом. Массивные медные провода, предпочтительно меньше чем 30 см длиной, должны использоваться для связи. Во время зарядки батареи производят газы, которые являются потенциально взрывчатыми. Таким образом, Вы должны избегать использования открыть огня поблизости. Однако, отравление газами относительно низко, особенно если регулятор обвинения используется; риск таким образом не больше чем это обычно вовлекаемое в использование автомобильных батарей в автомобилях. Однако, батареи должны быть хорошо проветрены. Поэтому Вы не должны покрыть их или поместить их в коробки.


Способность батареи обозначена в ампер-часах (Ах). 100 Ах, 12 V батарей, например, могут сохранить 1200 Wh (12 V x 100 Ах). Однако, способность изменится, в зависимости от продолжительности зарядки или освобождения процесса. Другими словами, батарея поставит больше энергии во время 100 h освобождающийся от обязательств период чем во время 10 h периодов. Зарядный период обозначен индексом к способности C, например. C100 в течение 100 часов. Отметьте, что поставщики могут использовать различные отчетные периоды.


Храня энергию в батареях, определенное количество энергии потеряно в процессе. У автомобильных батарей есть полезные действия приблизительно 75 %, в то время как солнечные батареи могут выступить немного лучше. Часть способности батареи потеряна в каждом освобождающем от обязательств зарядку цикле и в конечном счете спадает до уровня, на котором должна быть заменена батарея. У солнечных батарей есть более длинная целая жизнь чем сверхпрочные автомобильные батареи, которые длятся приблизительно 2 или 3 года.


КАЛИБРОВКА СИСТЕМНОЙ БАТАРЕИ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ


Важно измерить батарею ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ систем с минимумом четырех дней хранения. Рассмотрите систему, которая ежедневно потребляет 2480 часов ватта. Если мы делим это число на системное напряжение 12 V DC, мы достигаем суточного потребления 206 ампер-часов от батареи. Следовательно четыре дня хранения составили бы 4 дня x 206 ампер-часов в день или 824 ампер-часа. Если батарея - свинцово-кислотный тип, то мы должны добавить 20 % к этому количеству, чтобы гарантировать, что батарея полностью никогда не освобождается от обязательств. Это приносит нашей идеальной свинцово-кислотной батарее до способности 989 ампер-часов. Если батарея - кадмий никеля или железо никеля, то эта дополнительная 20%-ая способность не требуется, потому что щелочные батареи не возражают полностью освобождаться от обязательств на регулярной основе.


РЕГУЛЯТОР ОБВИНЕНИЯ


Батарея, как могут только ожидать, продлится несколько лет, если хороший регулятор обвинения будет использоваться. Это защищает батарею от запроса чрезмерной цены и глубокого освобождения, оба из которых вредны для батареи. Если батарея полностью заряжена, регулятор уменьшает поток, поставленный солнечным генератором уровню, который уравнивает естественные потери. С другой стороны, регулятор прерывает количество энергии, поставляемой приборам груза, когда батарея освободилась от обязательств к критическому уровню. Таким образом, в большинстве случаев внезапное прерывание в поставке не системный отказ, а скорее эффект этого механизма гарантии.


Регуляторы обвинения - электронные компоненты и, как таковые, может быть затронут сбоями и неподходящей обработкой систем. Улучшенные проекты оборудованы гарантиями, чтобы предотвратить убытки регулятора и других компонентов. Они включают гарантии против короткого замыкания и обратной полярности батареи (спутывание батарей +/-полюса) так же как блокировочный диод, чтобы предотвратить ночную разгрузку батареи. Много моделей указывают на определенные состояния операции и сбоев посредством LEDs (светодиоды = маленькие лампы). Некоторые даже указывают на состояние заряда. Однако состояние заряда трудно определить и может только быть примерно оценено.


ИНВЕРТОР


Инвертор преобразовывает низкое напряжение власть DC (сохраненный в батарее и произведенный PVs) в стандартный переменный ток, власть дома (120 или 240 V AC, 50 или 60 гц). Инверторы прибывают в размеры от 250 ватт (приблизительно 300 USD) к более чем 8000 ватт (приблизительно 6000 USD). Электроэнергия, произведенная современными инверторами волны синуса, намного более чиста чем власть, поставленная Вашим стенным розеткам Вашей местной электроэнергетикой. Есть также ”измененные инверторы” волны синуса, которые менее дороги и всё же до большинства домашних задач. Этот тип инвертора может создать гул в некотором электронном оборудовании и телефонах, которые могут быть незначительной проблемой. Лучшие инверторы волны синуса сделали большие усовершенствования работы и цены в последние годы. Инверторы могут также обеспечить ”сервисный буфер” между Вашей системой и сервисной сеткой, разрешая Вам продать Вашу лишнюю власть, произведенную назад к полезности для распределения их сеткой.


КАБЕЛИ


Простое средство ухода от ненужных потерь состоит в том, чтобы использовать соответствующие кабели и приложить их должным образом к устройствам. Кабели должны всегда быть настолько короткими насколько возможно. У тех соединяющих различные приборы должна быть площадь поперечного сечения по крайней мере 1,6 mm2
. Чтобы гарантировать, что потеря напряжения не превышает 3 %, у кабеля между генератором ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и батареей должно быть поперечное сечение 0,35 mm2
(12 систем V-) или 0.17 mm2
(24 V-системы) за метр и модуль. Таким образом, кабель на 10 м. для 2 модулей потребовал бы по крайней мере 10 x 2 x 0,35 mm2
= 7 mm2
. Так как с кабелями с поперечным сечением, превышающим 10 mm2
, трудно обращаться и даже трудный добраться, более высокие потери должны быть приняты в некоторых случаях. Если часть этого кабеля выставлена открытой площадке, это должно быть разработано так, чтобы противостоял любым погодным условиям. Терпимость к ультрафиолетовым лучам может быть важной особенностью.


ШПИОНЫ


Модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ работают лучше всего, когда их камеры перпендикулярны поступающим лучам Солнца. Регулирование статических установленных модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может привести к от 10 % (зимой) к 40 % (летом) больше выходной мощности ежегодно. Прослеживание означает устанавливать множество на подвижной платформе, которая следует за ежедневным движением солнца. Шпион - специальная стойка установки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, которая следует за путем солнца. Вообще дополнительная энергия, захваченная следующим солнце, должна быть взвешена против затрат монтажа и поддержания системы прослеживания.


Шпионы стоят денег точно так же как модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Во многих странах это не экономически выгодно, чтобы отследить меньше чем восемь модулей (например, в США). Под восемью модулями мы получим больше выходной мощности для денег, если мы потратим деньги на большем количестве групп, а не шпионе. В восьми группах в системе шпион начинает окупаться. Есть исключения к этому правилу, например выстраивают прямые водные насосы. Если PVs являются непосредственно ведущими водный насос, без батареи в системе, то это экономически выгодно, чтобы отследить два или больше модуля ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Это имеет отношение к техническим деталям как пиковое напряжение, требуемое вести электродвигатель насосов.


ЛАМПЫ


Из-за их превосходной эффективности и длинной целой жизни, лампы энергосбережения должны всегда использоваться в системах ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, которыми управляют. Флуоресцентные трубы или новые компактные люминесцентные лампы (CFL) являются подходящими во многих случаях, 18 W CFL лампа в состоянии заменить традиционными 100 W incadescent лампочка. Лампы CFL требуют, чтобы электронные щебни управлялись с системой DC. Качество таких щебней изменяется значительно и иногда, оказывается, очень плохо. Низко-качественные щебни приведут к высокой стоимости для непрерывной замены старых труб. Для щебней важно иметь хорошую эффективность, высокое число стартовые циклы, надежное воспламенение при низких температурах и низких напряжениях (10,5 V), и защита от короткого замыкания, разомкнутой цепи, обратной полярности и радио-вмешательства. Несмотря на то, что большинство ламп CFL на рынке работает только с потоком AC есть немного компаний, предлагающих также приведенные в действие лампы DC.


Целая жизнь И ОЦЕНКА Компонентов


Очень важное соображение в экономическом анализе - целая жизнь системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Сроки службы различных компонентов электропитания ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ были оценены, основаны на событиях, полученных за прошлые несколько лет.


В 20 лет оценена целая жизнь групп ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ
. Надлежащая герметизация и использование умеренного стакана низкого железа гарантируют целую жизнь, которая может подходить вне.


Гальванизированные железные структуры
и якоря - часть большинства систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Должным образом гальванизированный материал должен продлиться пока группы, хотя некоторое обслуживание может требоваться.


Батареи
. В зависимости от характера циклов обвинения/разгрузки, средней целой жизни так называемых ”Солнечных Батарей”, были 4 года.


Зарядные устройства батареи
, как предполагается, длятся по крайней мере 10 лет.


Инверторы
, как предполагается, длятся в течение 10 лет.


Грубые руководящие принципы для того, чтобы оценить этих нескольких компонентов:


Инверторы


USD 0,50/W


Структуры (гальванизированы)


USD 0,30/Wp


Управляющие устройства


USD 0,50/Wp


Кабели


0,70/м. USD


Местные постоянные батареи


Способность за 100/кВтч USD


Модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ


5 USD/Wp


2.7.11 ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ С ГЕНЕРАТОРАМИ

Сотрудничая, ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ и другие электрические генераторы могут удовлетворить более различным требованиям на электричество, удобно и на более низкую стоимость, чем любой может встретиться один. Когда власть должна всегда быть доступной или когда большее количество электричества чем одна только система ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может поставлять, иногда необходимы, электрический генератор может работать эффективно с системой ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, чтобы поставлять груз. Во время дневного времени модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ спокойно удовлетворяют дневные энергетические нужды и заряжают батареи. Если батареи кончаются, машинный генератор управляет в полную силу своим самым постоянным топливосберегающим режимом работы, пока они не обвинены. И в некоторых системах генератор составляет различие, когда электрическое требование превышает объединенную продукцию модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и батарей. Системы используя несколько типов электрического поколения комбинируют преимущества каждого. Машинные генераторы могут произвести электричество любое время. Таким образом, они обеспечивают превосходную резервную копию для модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ (которые производят власть только в течение часов дневного света), когда власть необходима ночью или в облачные дни. С другой стороны, ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ работает спокойно и недорого, и не загрязняет. Используя ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ и генераторы вместе может также уменьшить начальную стоимость системы. Если никакая другая форма поколения не доступна, множество ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и хранение батареи должны быть достаточно большими, чтобы поставлять ночное время электрические потребности.


Однако, имея машинный генератор, поскольку резервная копия означает меньше модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, и батареи необходимы, чтобы поставлять власть всякий раз, когда это необходимо. Включая генераторы делает системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ проектирования более сложными, но ими все еще легко управлять. Фактически, современные электронные регуляторы позволяют таким системам работать автоматически. Диспетчеры могут собираться автоматически переключить генераторы или поставлять AC или грузы DC или часть каждого. В дополнение к машинным генераторам электричество от генераторов ветра, небольших hydro заводов, и любого другого источника электроэнергии может быть добавлено, чтобы сделать большую гибридную систему власти.


2.7.12 СВЯЗАННЫЙ С СЕТКОЙ ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ

Где сервисная власть доступна, связанная с сеткой домашняя система ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может поставлять часть необходимой энергии и использовать полезность вместо батарей. Несколько тысяч домовладельцев во всем мире используют системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, связанные с сервисной сеткой. Они делают так, потому что им нравится, что система уменьшает количество электричества, которое они покупают от полезности каждый месяц. Им также нравится факт, что ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ не потребляет топлива и не производит загрязнения. Владелец связанной с сеткой системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ покупает и продает электричество каждый месяц. Электричество, произведенное системой ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, или используется на территории или питается через метр в сервисную сетку. Когда дом или бизнес требуют большего количества электричества, чем множество ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ производит, например, вечером, потребность автоматически удовлетворена властью от сервисной сетки. Когда дом или бизнес требуют меньшего количества электричества, чем множество ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ производит, избыток питается (или продан), назад к полезности. Используемый этот путь, полезность поддерживает ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ как батареи, делают в автономных системах. В конце месяца кредит на проданное электричество вычитается от, взимает за купленное электричество. В некоторых странах утилиты обязаны покупать власть от владельцев систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ (и другие независимые производители электричества).


Одобренный, инвертор сервисного сорта преобразовывает власть DC из модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в мощность переменного тока, которая точно соответствует напряжению и частоте электричества, текущего в сервисной линии, и также отвечает сервисным требованиям к уровню качества безопасности и власти. Выключатели безопасности в инверторе автоматически разъединяют систему ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ от линии, если сервисная власть терпит неудачу. Эта безопасность разъединяет, защищает персонал ремонта полезности от того, чтобы быть потрясенным электричеством, вытекающим из множества ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в то, что они ожидали бы быть мертвой сервисной линией. В некоторых странах утилиты устанавливают структуры уровня, которые могут сделать ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ связанными с сеткой системами более экономичный. (По сегодняшним ценам, когда стоимость монтажа связанной с полезностью системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ разделена на количество электричества, это произведет более чем 30 лет, ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ - произведенное электричество почти всюду более дорого чем власть, поставляемая полезностью.) Например, некоторые утилиты заряжают более высокие цены в определенные времена дня. В некоторых частях США самые высокие обвинения для электричества под этой структурой оценки времени суток теперь почти равны стоимости энергии от ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Лучше матч между электрической продукцией модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и время самых высоких цен, более эффективное система будет в сокращении счетов за коммунальные услуги.


Сетка соединилась, системы растут особенно в США и Европе. Один такой проект был уполномочен в Калифорнии. Двенадцать домов в главном жилищном строительстве в Комптоне (южная Калифорния) используют интегрированные солнечные плитки крыши, чтобы обеспечить домашнее электричество от солнечного света. Состояния Центрального парка, возможное односемейное жилищное строительство, используют солнечные плитки крыши в качестве интеграла и эстетически приятной части домов. Солнечные крыши связаны с местной энергосистемой, и метры будут ‘вращаться назад’, когда клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ произведут лишнюю власть.


2.7.13 ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ сервисного масштаба

Электрические, газовые, и водные утилиты использовали маленькие системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ экономно в течение нескольких лет. Большинство этих систем составляет меньше чем 1 кВт и использует батареи для аккумулирования энергии. Эти системы выполняют много рабочих мест для утилит, от двигающихся на большой скорости маяков предупреждения самолета на башнях передачи к контролирующему качеству воздуха потоков жидкости. Они продемонстрировали надежность и длительность ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ для сервисных заявлений и прокладывают путь к большим системам, которые будут добавлены в будущем.


Утилиты исследуют ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ, чтобы расширить способность поколения и встретить экологическое увеличение и проблемы безопасности. Крупномасштабные фотогальванические электростанции, состоя из многих множеств ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, установленных вместе, могут оказаться полезными для утилит. Утилиты могут построить заводы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ намного более быстро, чем они могут построить заводы стандартной мощности, потому что сами множества легко установить и соединиться вместе электрически. Утилиты могут определить местонахождение заводов ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, где они больше всего необходимы в сетке, потому что расположение множеств ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ намного легче чем расположение завода стандартной мощности. И в отличие от заводов стандартной мощности, заводы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ могут быть расширены с приращением, поскольку требование увеличивается. Наконец, электростанции ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ не потребляют топлива и не производят воздуха или загрязнения воды, в то время как они тихо производят электричество. К сожалению, у заводов поколения ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ есть несколько особенностей, которые замедлили их использование утилитами. При текущем сервисном бухгалтерском учете ПРОИЗВЕДЕННОЕ ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ электричество все еще стоит значительно больше чем электричество, произведенное обычными заводами. Кроме того, фотогальванические системы производят власть только в течение часов дневного света, и их продукция меняется в зависимости от погоды.


Сервисные планировщики должны поэтому рассматривать электростанцию ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ по-другому чем обычный завод, чтобы объединить поколение ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в остальную часть их производства электроэнергии, передачи, и систем распределения. С другой стороны, утилиты становятся более связанными с ОБЪЕМОМ ПЛАЗМЫ. Например в США утилиты исследуют соединяющиеся системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ к сервисной сетке в местоположениях, где у них есть более высокая ценность. Например, добавление поколения ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ рядом, где электричество используется, избегает энергетических потерь, следующих из посылки текущих больших расстояний через линии электропередачи. Таким образом, система ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ стоит больше к полезности, когда это расположено около клиента. Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ могли также быть установлены в местоположениях в сервисной системе распределения, которые обслуживают области, население которых растет быстро. Помещенный в эти местоположения, системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ могли избавить от необходимости полезность увеличивать размер области обслуживания и линий электропередачи. Монтаж систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ около другого сервисного оборудования распределения, таких как подстанции может также уменьшить перегрузку оборудования в подстанции.


Photovoltaics непохожи на любой другой источник энергии, который когда-либо был доступен утилитам. Поколение ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ требует крупного начального расхода, но топливные затраты - ноль. Уголь - или газ - уволенные заводы стоил меньше, чтобы построить первоначально (относительно их продукции), но потребовать продолженного топливного расхода. Топливные расходы колеблются и являются трудными предсказать из-за неуверенности в будущих экологических инструкциях. Цены ископаемого топлива вырастут в течение долгого времени, в то время как полная стоимость PVs (и все возобновляемые источники энергии), как ожидают, продолжит понижаться, тем более, что оценены их экологические преимущества.


2.8 Директива для Оценки Солнечных Потенциалов, Барьеров и Эффектов


2.8.1 Солнечное нагревание

Эта секция, главным образом, покрывает активное солнечное нагревание, куда солнечная энергия передана, чтобы нагреться в солнечных коллекторах и оттуда транспортирована жидкостью к ее заключительному использованию. Другое важное использование солнечного тепла - пассивное солнечное нагревание, где здания спроектированы, чтобы захватить максимум солнечной энергии, проникающей через окна и на стены, которые будут использоваться для обогрева.


Оценка ресурса


Поступающая солнечная энергия на большинстве зданий в Европе превышает потребление энергии здания. Типичный жилой дом яруса в Центральной Европе (Чешская Республика) получает 1077 kWh/m2
, в то время как каждый ярус потребляет приблизительно 150 kWh/m2
для нагревания и 25-50 kWh/m2
для света и кулинарии, составляя в целом 875 - 1000 kWh/m2
для этих 5 ярусов вместе (все имели размеры за m2
горизонтальную поверхность). В то время как поступающая солнечная энергия достаточна за год, практический ресурс годный к употреблению ограничен колебаниями солнечной энергии и вместимости. Разумные хорошие оценки солнечного тепла годного к употреблению могут быть сделаны как фракция различных требований высокой температуры.


Для объединенных домом систем ограничения обычно, что солнечное нагревание может только покрыть 60-80 % требования горячей воды и 25 - 50 % обогрева. Изменения в зависимости от местоположения и используемых систем. В Северной Европе ограничения - соответственно 70 % и 30 % для освещения обогрева и горячей воды.


Для центральных солнечных систем нагрева для теплоцентрали исследования и опыт показывают, что эти системы могут покрыть 5 % потребления без хранения, 10 % с 12-часовым хранением и приблизительно 80 % с сезонным хранением. Эти числа основаны на системах теплоцентрали, которые имеют 20%-ые средние энергетические потери и главным образом поставляют к жилью. Энергия, освобожденная от солнечных систем нагрева без хранения, является безусловно самым дешевым решением.


Для отраслей промышленности, которые используют высокую температуру ниже 100o
C, солнечное нагревание может покрыть приблизительно 30 %, если у них есть устойчивое потребление высокой температуры. Для того, чтобы высушить солнечную энергию процессов может покрыть до 100 % в зависимости от сезона, температуры, и ограничений к сохнущему периоду. Солнечное нагревание в бассейны может покрыть большую часть спроса высокой температуры на закрытые бассейны и до 100 % для наружных бассейнов, используемых в течение лета.


Оценить потенциал для солнечного нагревания - таким образом, наиболее вопрос оценки требования о высокой температуре низкой температуры.


Барьеры


Большинство приложений на солнечное нагревание хорошо разработано, и технический барьер - больше нехватки местной доступности определенной технологии чем нехватка технологии как таковой. Таким образом главные барьеры, около экономики:


1 нехватка информации доступных технологий и их оптимального дизайна и интеграции в системах нагрева.


2 нехватка местных навыков для производства и установки.


В некоторой нехватке случаев доступа к солнечной энергии может быть барьер. Для активного солнечного нагревания почти всегда возможно найти место для солнечных коллекторов с достаточным светом. Для пассивной солнечной энергии, где солнечная энергия как правило проникает через нормальные окна, соседние здания или высокие деревья могут дать серьезное сокращение выгоды солнечной энергии.


Эффект на экономику, окружающую среду и занятость


Экономика


Экономия использования солнечной энергии не располагается от почти никаких затрат, когда простые пассивные проекты солнечной энергии объединены в проектирование зданий и планирование землепользования к очень высокой стоимости для солнечных систем нагрева с сезонным хранением. Для солнечных систем нагрева некоторые типичные цены для установленных систем:


Заявление


Размер коллекционера


Ежегодное производство


Единственная семейная горячая вода, Северная Европа


4-6 m2


2000 кВтч


Единственная семейная горячая вода, Южная Европа


4 m2


2500 кВтч


Бассейн, наружный


100 m2


10.000 кВтч


Теплоцентраль


1000 m2


440 кВтч / m2


Примечания:


Ежегодное производство дано для Североевропейских условий, за исключением Южно-европейской единственной семейной системы, где производство дано для Южно-европейских условий.


Окружающая среда


Высокая температура, произведенная в солнечном коллекторе, заменяет энергию, произведенную в большем количестве загрязнения пути, который является главным воздействием на окружающую среду. Обычно солнечные коллекторы установлены сверху крыши, когда нет никакого местного воздействия окружающей среды.


Энергия должна была произвести солнечный коллектор, эквивалентно производству энергии солнечного коллектора через 1-4 года.


Эффекты занятости


Большинство занятости находится в производстве и установке солнечных коллекторов. Основанный на датском опыте, занятость, как оценивается, к 17 годам человека производит и устанавливает 1000 m2
солнечных коллекторов для семей. Эти 1000 m2
заменяют 800 MWh основной энергии (производство полезной энергии 400 MWh). С целой жизнью 30 лет солнечных коллекторов постоянная занятость производства солнечных коллекторов, чтобы заменить 1 TWh будет 700 человеками.


Оценки страны


В принципе все требование высокой температуры может быть покрыто солнечной энергией с сезонным хранением. Нет поэтому никакого абсолютного предела этому ресурсу, только экономичные ограничения. В Дании считается, что без сезонного хранения, солнечная энергия может покрыть 13 % требования высокой температуры, включая коммерческое и индустриальное использование. В более солнечных местах эта фракция естественно больше.


2.8.2 Электричество Photovoltaics

Фотогальванический (ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ) клетки производят электричество постоянного тока с продукцией, изменяющейся непосредственно с уровнем солнечного излучения. Клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ объединены в модулях, которые являются основными элементами систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ могут быть разработаны, чтобы работать в почти любом напряжении, до Нескольких сотен В, соединяя клетки и модули последовательно. Для заявлений, требующих переменного тока, должны использоваться инверторы.


Эффективность клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ вычислена как процентная разница между освещенной властью (Ватт) за единицу области (m2
), и властью, поставляемой как электроэнергия от фотогальванической клетки. Есть различие между теоретической эффективностью, лабораторной эффективностью, и практической эффективностью. Важно знать различие между этими сроками, и это - конечно, только практическая эффективность, которая представляет интерес для пользователей photovoltaics.


Практическая эффективность клеток ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ массового производства:


· единственный прозрачный кремний 16 - 17 %


· многопрозрачный кремний 14 - 15 %


· аморфный кремний 8 - 9 %


Системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ обычно делятся на:


1. Автономные системы, которые полагаются на власть ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ только. Около модулей ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ они включают контроллеры обвинения и батареи.


2. Гибридные системы, который состоит из комбинации клеток ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и дополнительного средства поколения электричества, таких как ветер, дизель или газ. Часто батареи меньшего размера и зарядные устройства/диспетчеры также используются в этих системах.


3. Сетка соединила системы, которые работают небольшими электростанциями, кормящими власть в сетку.


Подсказки и Заявления


Проектируя фотогальваническую установку много вещей должны быть учтены, если оптимальное решение требуется. Сначала это должно быть разъяснено, сколько энергии потребовано от фотогальванической установки. После этого в часы Ампера (Ах) должно быть оценено полное суточное потребление. От полного ежедневного и еженедельного потребления может быть вычислена вместимость полной энергии. Нужно считать, сколько дней без солнца, установка должна быть способной к функционированию. В конце можно вычислить, сколько фотогальванических модулей обязано производить достаточную энергию. Фотогальваническое заявление может также быть объединено с другими источниками энергии. Комбинация маленьких генераторов ветра и photovoltaics - очевидная возможность. Энергия может быть сохранена в хороших свинцовых батареях (солнечные батареи, батареи тяги) или в батареях никеля/кадмия.


Оценка ресурса


Солнечная энергия, которая доступна в течение дня, изменяется из-за относительного движения солнца, и зависит сильно от местных условий неба. В полдень в ясных условиях неба солнечное озарение может достигнуть 1000 W/m2
, в то время как в очень облачной погоде это может упасть меньше чем на 100 W/m2
даже в полдень. Доступность солнечной энергии изменяется и с углом наклона и с ориентацией поверхности, уменьшаясь, поскольку поверхность отодвинута с Юга.


Коммерческие клетки проданы с номинальной выходной мощностью (Власть пика ватта, Wp
). Это соответствует их максимальной продукции в стандартных испытательных условиях, когда солнечное озарение близко к его максимуму в 1000 W/m2
, и температура клетки 25o
C. Практически, модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ редко работают при этих условиях. Грубая оценка продукции (P) от систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может быть сделана согласно уравнению:


P (кВтч/день) = Стр (кВт) * я (kWh/m
2
в день) * связь с общественностью


где:


Стр оцененная выходная мощность в кВт, который эквивалентен эффективности, умноженной областью в m
2


Я солнечное озарение на поверхности, в kWh/m2
в день


Связь с общественностью Исполнительное Отношение, определенное системой.


Ежедневно подразумевайте, что солнечное озарение (I) в Европе в kWh/m2
в день (клонящийся юг, угол наклона от горизонта 30o
) может быть найдено выше в столе в Солнечной энергии главы (Введение).


Типичные Исполнительные Отношения:


0,8 для сетки соединил системы


0,5 - 0,7 для гибридных систем


0,2 - 0,3 для одиноких систем для всего использования года


Типичная Системная Работа


У одиноких систем есть низкие урожаи, потому что они работают с почти постоянным грузом в течение года, и их модули ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ должны быть измерены, чтобы обеспечить достаточно энергии зимой даже при том, что они будут негабаритны в течение лета. У типичных профессиональных систем в Европе есть среднегодовые урожаи 200 - 550 kWp
.


У гибридных систем есть более высокое исполнительное отношение, потому что они могут быть измерены, чтобы встретить необходимый груз летом и могут быть поддержаны другими системами как ветер или дизель зимой и в плохой погоде. Типичный среднегодовой урожай 500 - 1250 kWh/kWp
в зависимости от потерь, вызванных контроллером обвинения и батареей.


Сетка соединилась, у систем есть самое высокое Исполнительное Отношение, потому что вся энергия, которую они производят, может или использоваться в местном масштабе или экспортирована в сетку. Типичный ежегодный урожай 800 - 1400 kWh/kWp
.


Барьеры


Несмотря на острое снижение в затратах, клетки ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ в настоящее время стоят 5 USD/Wp
. Затраты поколения электричества в настоящее время 0,5 - 1 USD/кВтч, который выше чем от других возобновляемых источников энергии. В будущем затраты ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ, как ожидают, упадут с увеличивающимся использованием. Несмотря на его высокую стоимость, электричество ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ может быть более дешевым чем другие источники в отдалённых районах без электрической сетки и где производство электричества другими средствами как дизель является трудным или экологически недопустимым (горные области).


2.9 ЛИТЕРАТУРА - СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГИЯ

AIain Borden, Адриан Лимен, Мариана Аткинс. Энергосберегающий Дизайн, Публикация Организации Объединенных Наций, Нью-Йорк, 1991.


Опытный образец Руководства дизайна на Пассивном Солнечном Нагревании и Естественном Охлаждении Зданий. Центр Организации Объединенных Наций Населенных пунктов. Найроби, 1990.


Джон А. Баллинджер. Пассивная Солнечная Архитектура. Аспирантура Искусственной среды, Способность Архитектуры, университет Нового Южного Уэльса, 1979.


Спруилл Брэйден. Графические Стандарты Солнечной энергии. CBI Publishing company, Inc. США 1977.


Исследование AIA, 1996.


Sklar, Скотт, и Sheinkopf, Руководство потребителя по Солнечной энергии, Bonus Books, Inc., 1995.


Используя Солнечную энергию к... Вода высокой температуры для Коммерческих Зданий. Брошюра SEIA.


Солнечный Промышленный Журнал. Вторая четверть 1996. Издание 7, Выпуск 2.


Солнечный Промышленный Журнал. Первая четверть 1996. Издание 7, Выпуск 1.


Каталог Успешных Операционных Солнечных Систем Высокой температуры Процесса. SEIA.


Солнечная энергия: Умный Выбор для Туристической индустрии. Брошюра SEIA (1996).


Sklar, Скотт и Кеннет Шеинкопф. Руководство потребителя по Солнечной энергии. (Иллинойс, Bonus Books, Inc.: 1995).


Используя Солнечную энергию к... Нагрейте Бассейны. Брошюра SEIA.


Солнечное Тепловое Водное Нагревание. Брошюра SEIA.


Уильямс, Сьюзен и Бренда Бэйтман. Давления. Исследовательский центр Ответственности инвестора: 1995.


Thayer, Разделлитесь, ”Интегрированный Солнечный дом Заводского изготовления”, Солнечный Сегодня. Сентябрь/октябрь. 1995.


Greengard, Сэмюэль. "Восходящее солнце", Домой. Март 1997.


”Строя Интерес к Солнечной энергии”, Солнечный Промышленный Журнал. Четвертая Четверть, 1996.


Sklar, Скотт, и Sheinkopf, Руководство потребителя по Солнечной энергии, Bonus Books, Inc., 1995.


Г Linckh (1993) мех Тэрмодинэмиша Оптимирунга фон Люфтколлекторена solare Trocknungsanlagen. Forschungsbericht Agrartechnik der Коммерческое предприятие Макса Эита, Франкфурт, № 207.


Muhlbauer W (1986) Настоящее положение солнечного высыхания урожая. Энергия в сельском хозяйстве, Vol 5. p. 121 - 137.


Мюллер Дж (1992) Трокнунг фон Арцнайпфланцен mit Солэренерги Алмер Верлэг Статтгарт, Германия.


”Солнечные Факты: СНИМКИ”. SEIA, 1993.


Солнечный Тепловой Электрический. Национальная Лаборатория Возобновляемого источника энергии для американского Министерства энергетики. Март 1995.


Солнечный Тепловой Электрический Краткий обзор Программы. Американское Министерство энергетики. Апрель 1995.


Доклад о положении дел на Солнечных Тепловых Электростанциях. Pilkington Solar International GmbH: Кельн, Германия, 1996.


Дженкинс, Алек Ф., и. al.. ”Налоговые Барьеры для Четырех Renewable Electric Generation Technologies”. 30 января 1996.


Доклад о положении дел на Солнечных Тепловых Электростанциях, Pilkington Solar International: Отчет 1996 года. Кельн, Германия, 1996.


Holl, R.J., Статус Солнечно-тепловой Электрической Технологии, Научно-исследовательского института Электроэнергии: декабрь 1989. Сообщите о GS-6573.


Манчини, T., G.J. Kolb, и М. Прерии, ”Солнечная Тепловая Власть”, Авансы в Солнечной энергии: An Annual Review Научных исследований, Издания 11, отредактированного Карлом В. Боером, американским Обществом Солнечной энергии, Boulder, CO, 1997.


OVE-EkOWATT: Варианты Возобновляемого источника энергии в районах Градец-Кралове и Пардубице, Восточной Богемии. Ганнэр Бой Олезен и Иржи Берановский. OVE & Ekowatt/Brontosaurus 1993.


ФОТОГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ: Photovoltaic Technologies и их Будущий Потенциал. Действие Программы Thermie. Европейская комиссия, ДЕЦИГРАММ XVII / сеть OPET, 1993.


3 БИОМАССА
3.1 ВВЕДЕНИЕ

Биомасса как солнечная энергия, сохраненная в химической форме в материалах растений и животных, среди самых драгоценных и универсальных ресурсов на земле. Это обеспечивает не только еду, но также и энергию, строительные материалы, бумагу, ткани, лекарства и химикаты. Биомасса использовалась в энергетических целях с тех пор, как человек обнаружил огонь. Сегодня, топливо биомассы может быть использовано для задач в пределах от нагревания дома, производя электричество для заправки автомобиля.


ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ БИОМАССЫ


Химический состав биомассы изменяется среди разновидностей, но заводы состоит приблизительно из 25%-ых лигниновых и 75%-ых углеводов или сахара. Фракция углевода состоит из многих сахарных молекул, соединенных в длинных цепях или полимерах. Две больших категории углевода, у которых есть существенная ценность, являются целлюлозой и hemi-целлюлозой. Лигниновая фракция состоит из несахарных молекул типа. Природа использует длинные полимеры целлюлозы, чтобы построить волокна, которые дают заводу ее силу. Лигниновая фракция действует как "клей", который скрепляет волокна целлюлозы.


КУДА БИОМАССА ПРИБЫВАЕТ ИЗ?


Углекислый газ от атмосферы и вода от земли объединены в фотосинтетическом процессе, чтобы произвести углеводы (сахар), который формирует стандартные блоки биомассы. Солнечная энергия, которая стимулирует фотосинтез, сохранена в химических связях структурных компонентов биомассы. Если мы горим, биомасса эффективно (извлеките энергию, сохраненную в химических связях), кислород от объединений атмосферы с углеродом на заводах, чтобы произвести углекислый газ и воду. Процесс цикличен, потому что углекислый газ тогда доступен, чтобы произвести новую биомассу.


В дополнение к эстетической ценности флоры планеты биомасса представляет полезный и ценный ресурс человеку. В течение многих тысячелетий люди эксплуатировали солнечную энергию, сохраненную в химических связях горящей биомассой как топливо и еда заводов для пищевой энергии их сахара и содержания крахмала. Позже, через последние немного сотен лет, люди эксплуатировали фоссилизируемую биомассу в форме угля. Это ископаемое топливо - результат очень медленных химических преобразований, которые преобразовывают сахарную фракцию полимера в химический состав, который напоминает лигниновую фракцию. Таким образом, дополнительные химические связи в угле представляют более сконцентрированный источник энергии как топливо. Все ископаемое топливо, которое мы потребляем - уголь, нефтяной и природный газ - является просто древней биомассой. Более чем миллионы лет, земля похоронила старый возрастами материал завода и преобразовала его в это ценное топливо. Но в то время как ископаемое топливо содержит те же самые элементы - водород и углерод - как найденные в новой биомассе, их не считают возобновимыми, потому что они занимают такое долгое время, чтобы создать.


Воздействия на окружающую среду излагают другое существенное различие между биомассой и ископаемым топливом. Когда завод распадается, он выпускает большую часть своего химического вопроса назад в атмосферу. Напротив, ископаемое топливо заперто глубоко в земле и не затрагивает атмосферу земли, если они не сожжены.


Лес может быть самым известным примером биомассы. Когда сожжено, лес выпускает энергию дерево, захваченное от лучей солнца. Но лес - только один пример биомассы. Различные ресурсы биомассы, такие как сельскохозяйственные остатки (например, выжимки от сахарного тростника, волокна зерна, рисовой соломы и корпусов, и ореховых скорлуп), деревянная трата (например, опилки, разрез древесины, и отходы завода), бумажный хлам и городские обрывы ярда в муниципальной трате, энергетические зерновые культуры (быстро выращивающий деревья как тополи, ивы, и травы как switchgrass или трава слона), и метан, захваченный от закапывания мусора, муниципального обращения сточных вод, и удобрения от рогатого скота или домашней птицы, могут также использоваться.


Биомасса, как полагают, является одним из ключевых возобновимых ресурсов будущего и в маленьком - и в крупномасштабные уровни. Это уже поставляет 14 % основного потребления энергии в мире. Но поскольку три четверти населения в мире, живущего в биомассе развивающихся стран, самый важный источник энергии. С увеличениями населения и требования на душу населения, и истощения ресурсов ископаемого топлива, спрос на биомассу, как ожидают, увеличится быстро в развивающихся странах. В среднем, биомасса производит 38 % основной энергии в развивающихся странах (90 % в некоторых странах). Биомасса, вероятно, останется важным глобальным источником в развивающихся странах хорошо в следующее столетие.


Даже в развитых странах, биомасса все более и более используется. Много развитых стран используют этот источник вполне существенно, например, в Швеции и Австрии, 15 % их основного потребления энергии покрыты биомассой. У Швеции есть планы увеличить дальнейшее использование биомассы, поскольку это поэтапно осуществляет вниз заводы ядерного и ископаемого топлива в следующее столетие.


В США, которые получают 4 % его полной энергии от биомассы (почти столько, сколько это происходит из ядерной энергии), теперь электроэнергия на БОЛЬШЕ ЧЕМ 9000 МВТ установлена в средствах, запускающих биомассу. Но биомасса могла легко поставлять на 20 % больше чем 20 % американского потребления энергии. Другими словами, из-за доступной земли и аграрной инфраструктуры эта страна имеет, биомасса могла, жизнеспособно, заменить все ядерные установки власти, производят без главного воздействия на цены на продовольственные товары. Кроме того, биомасса, используемая, чтобы произвести этанол, могла уменьшить также импорт нефти до 50 %.


БИОМАССА - НЕКОТОРЫЕ ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ


1 Полная масса живущего вопроса (включая влажность) - 2000 миллиардов тонн


2 Полная масса в наземных растениях - 1800 миллиардов тонн


3 Полная масса в лесах-1600 миллиардов тонн


4 Земная биомасса на душу населения - 400 тонн


5 Энергия сохранила в земной биомассе 25 000 ЭДЖА


6 Сеть ежегодное производство земной биомассы - 400.000 миллиона тонн


7 Темп аккумулирования энергии биомассой земли - 3000 EJ/y (95 ТВТ)


8 Полное потребление всех форм энергии - 400 EJ/y (12 ТВТ)


9 Потребление энергии биомассы - 55 EJ/y (1,7 ТВТ)


БИОМАССА В РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАНАХ


Несмотря на его широкое использование в развивающихся странах, энергия биомассы обычно используется настолько неэффективно, что только небольшой процент ее полезной энергии получен. Полная эффективность в традиционном использовании составляет только приблизительно 5-15 процентов, и биомасса часто менее удобна, чтобы использовать по сравнению с ископаемым топливом. Это может также быть опасность для здоровья при некоторых обстоятельствах, например, плиты могут выпустить макрочастицы, КО, формальдегид NOx, и другие органические соединения в плохо проветренных домах, часто далеко превышая рекомендовали, КТО выравнивается. Кроме того, традиционное использование биомассы, то есть, горение леса часто связывается с увеличивающимся дефицитом собранного вокруг руки леса, питательного истощения, и проблем вырубки леса и опустынивания. В начале 1980-ых, почти 1,3 миллиарда человек удовлетворяли свои потребности древесного топлива, исчерпывая деревянные запасы.


Акция биомассы на потреблении полной энергии.


Страна


Полная энергия от биомассы


Непал


95 %


Малави


94 %


Кения


75 %


Индия


50 %


Китай


33 %


Бразилия


25 %


Египет


20 %


Есть огромный потенциал биомассы, который может быть выявлен, улучшая использование существующих ресурсов и повышая производительность завода. Биоэнергия может быть модернизирована через заявление передовой технологии преобразовать сырую биомассу в современные, удобные в работе авиакомпании (такие как электричество, жидкое или газообразное топливо, или обработал твердое топливо). Поэтому, намного более полезная энергия могла быть извлечена из биомассы чем в настоящее время. Это могло принести очень существенную социально-экономическую выгоду и сельским районам и городским территориям. Существующая нехватка доступа к удобным источникам ограничивает качество жизни миллионов людей во всем мире, особенно в сельских районах развивающихся стран. Рост биомассы является сельской, трудоемкой деятельностью, и может, поэтому, создать рабочие места в сельских районах и помочь остановить сельское-к-городскому перемещение, пока, в то же самое время, предоставляя удобным авиакомпаниям, чтобы помочь продвинуть другие сельские отрасли промышленности.


ЕДА ИЛИ ТОПЛИВО?


Главная критика, часто выровненная против биомассы, особенно против крупномасштабного топливного производства, состоит в том, что это могло отклонить сельскохозяйственное производство далеко от продовольственных зерновых культур, особенно в развивающихся странах. Основной аргумент - то, что программы энергетического урожая конкурируют с продовольственными зерновыми культурами многими способами (сельскохозяйственные, сельские инвестиции, инфраструктура, вода, удобрения, квалифицированный труд и т.д.) и таким образом нехватка продовольствия причины и повышения цен. Однако, эта так называемая ”еда против топлива” противоречие, кажется, была преувеличена во многих случаях. Предмет намного более сложен, чем было вообще представлено, так как сельскохозяйственная и экспортная политика и политика продовольственной доступности - факторы намного большей важности. Аргумент должен быть проанализирован на фоне в мире (или отдельная страна или область) реальная продовольственная ситуация поставки продовольствия и требования (постоянно увеличивающиеся продовольственные излишки в наиболее индустрализированном и многих развивающихся странах), использование еды как корм, недостаточно использованный потенциал сельскохозяйственного производства, увеличенный потенциал для сельскохозяйственной производительности, и преимущества и неудобства производства биотоплива.


За нехватку продовольствия и повышения цен, которые Бразилия перенесла несколько лет назад, возложили ответственность на программу ProAlcool. Однако, более близкая экспертиза не поддерживает представление, что производство биоэтанола оказало негативное влияние на производство пищевых продуктов, так как Бразилия - один из самых больших в мире экспортеров сельскохозяйственных предметов потребления, и сельскохозяйственное производство опередило прирост населения: в 1976 производство хлебных злаков составляло 416 кг на душу, и в 1987 - 418 кг на душу. Из 55 миллионов ха земельной площади, посвященной основным продовольственным зерновым культурам, только 4,1 миллиона ха (7,5 процентов) использовались для сахарного тростника, который представляет только 0.6 процента общей площади, зарегистрированной для экономического использования (или 0.3 процента общей площади Бразилии). Из этого только 1,7 миллиона ха использовались для производства этанола, таким образом, соревнование между едой и зерновыми культурами не является существенным. Кроме того, севооборот в областях сахарного тростника привел к увеличению определенных продовольственных зерновых культур, в то время как некоторые побочные продукты, такие как гидролизируемые выжимки и сухие дрожжи используются в качестве корма. Нехватка продовольствия и повышения цен в Бразилии следовали из комбинации политики, которая склонялась к товарным экспортным зерновым культурам и большим увеличениям площади земли в акрах таких зерновых культур, гиперинфляции, девальвации валюты, регулирования цен внутреннего продовольствия и т.д. В пределах этой действительности любые отрицательные эффекты, которые, возможно, имело производство биоэтанола, нужно рассмотреть как часть полной проблемы, не проблемы.


Важно упомянуть, что развивающиеся страны стоят перед и едой и с топливными проблемами. Принятие сельскохозяйственных методов должно, поэтому принять во внимание эту действительность и развить эффективные методы использования доступной земли и других ресурсов, чтобы встретить и еду и топливные потребности (помимо других продуктов), например, от систем агролесничества.


ДОСТУПНОСТЬ ЗЕМЛИ


Биомасса отличается существенно от других форм топлива, так как она требует, чтобы земля выросла на, и поэтому подвергается диапазону независимых факторов, которые управляют, как, и кем, та земля должна использоваться. Есть в основном два главных подхода к выбиранию землепользования для биомассы. "Технократические" запуски подхода от потребности в, затем идентифицирует биологический источник, место, чтобы вырастить это, и затем рассматривает возможные воздействия на окружающую среду. Этот подход вообще проигнорировал многие из местных и более отдаленных побочных эффектов плантаций биомассы и также проигнорировал экспертизу местных фермеров, которые знают местные условия. Это привело ко многим отказам проекта биомассы в прошлом. Подход "мультииспользования" спрашивает, как земля может лучше всего использоваться для устойчивого развития, и рассматривает то, что смесь образцов землепользования и подрезания сделает оптимальным использованием особого земельного участка встретить многократные цели еды, топлива, фуража, социальные потребности и т.д. Это требует полного понимания сложности землепользования.


Вообще можно сказать, что производительность биомассы может быть улучшена, с тех пор во многих место мира низко, будучи намного меньше чем 5 t/ha/yr. для древесных разновидностей без хорошего управления. Повышенная производительность - ключ и к обеспечению конкурентоспособных затрат и к лучшему использованию доступной земли. Авансы включали идентификацию быстрорастущих разновидностей, успехов размножения и многократных возможностей разновидностей, нового физиологического знания процессов роста завода, и манипуляции заводов через заявления биотехнологии, которые могли поднять производительность 5 - 10 раз по естественным темпам роста на растениях или деревьях.


Теперь возможно с хорошим управлением, исследованием, и установкой отобранных разновидностей и клонов на соответствующих почвах получить 10 - 15 t/ha/yr. в умеренных областях и 15 - 25 t/ha/yr. в тропических странах. Рекордные урожаи 40 t/ha/yr. (сухой вес), были получены с эвкалиптом в Бразилии и Эфиопии. Высокие выработки также выполнимы с травяными (недревесными) зерновыми культурами, где агроэкологические условия являются подходящими. Например, в Бразилии, средний урожай сахарного тростника повысился с 47 до 65 t/ha (собранный вес) за прошлые 15 лет, в то время как по 100t/ha/yr распространены во многих областях, таких как Гавайи, Южная Африка, и Квинсленд в Австралии. Должно быть возможно с различными типами производства биомассы подражать тройному увеличению урожаев зерна, которые были достигнуты за прошлые 45 лет, хотя это потребует тех же самых высоких уровней развития инфраструктуры и входов. Однако, в испытаниях на Гавайях, урожаях 25 t/ha/yr. были достигнуты без удобрений азота, когда эвкалипт посеян в междурядье с установкой азота деревья Albizia.


3.2 ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ

Биомасса (рассматривая ее энергетический потенциал) обращается ко всем формам полученного заводом материала, который может использоваться для энергии: лес, травяные заводы, урожай и лесные остатки, отходы животноводства и т.д. Поскольку биомасса - твердое топливо, это может быть по сравнению с углем. На основе сухого веса теплота сгорания - приблизительно 14 MJ за килограмм. Соответствующие ценности для каменных углей и линита - 30 GJ/tonne и 10 - 20 MJ/kg соответственно (см. столы в конце). Во время его урожая биомасса содержит значительное количество влажности, в пределах от 8 - 20 % для соломы пшеницы, к 30 - 60 % для лесов, к 75 - 90 % для навоза, и к 95 % для водного гиацинта. По контрасту влагосодержание большинства каменных углей колеблется от 2 до 12 %. Таким образом плотность энергии для биомассы в пункте производства ниже чем те для угля. С другой стороны химические признаки делают это выше разными способами. Содержание пепла биомассы намного ниже чем для углей, и пепел вообще свободен от ядовитых металлов и других загрязнителей и может использоваться в качестве удобрения почвы.


Биомасса вообще и неправильно расценена, поскольку топливо низкого статуса, и во многих странах редко находит свой путь в статистику. Это предлагает значительную гибкость поставки топлива из-за диапазона и разнообразия топлива, которое может быть произведено. Энергия биомассы может использоваться, чтобы выработать тепло и электричество через прямое сгорание в современных устройствах, в пределах от очень мелкомасштабных внутренних котлов к электричеству электростанций размера мультимегаватта (например, через газовые турбины), или жидкое топливо для автомашин, таких как этанол, или другие спиртовые топлива. Энергетические системы биомассы могут увеличить экономическое развитие, не способствуя парниковому эффекту, так как биомасса не чистый эмитент CO2 к атмосфере, когда это произведено и используется жизнеспособно. Это также имеет другие мягкие экологические признаки, такие как более низкая сера и эмиссия NOx и может помочь реабилитировать ухудшенные земли. Есть растущее признание, что использование биомассы в больших коммерческих системах, основанных на жизнеспособном, уже накопленные ресурсы и остатки, может помочь улучшить управление природным ресурсом.


Энергетический стол сравнения содержания.


Содержание водного %


MJ/kg


КИЛОВАТТ/КГ


Дуб -


20


14,1


3,9


Сосна


20


13,8


3,8


Солома


15


14,3


4,0


Зерно


15


14,2


3,9


Рапсовое масло


-


37,1


10,3


Каменный уголь


4


30,0-35,0


8,3


Бурый уголь


20


10,0-20,0


5,5


Мазут


-


42,7


11,9


Био метанол


-


19,5


5,4


MJ/m3


kWh/m3


Газ коллектора


16,0


4,4


Деревянный газ


5,0


1,4


Биогаз от экскрементов рогатого скота


22,0


6,1


Природный газ


31,7


8,8


Водород


10,8


3,0


3.3 ВЫГОДА БИОМАССЫ КАК ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ

Сельское экономическое развитие и в развитых и в развивающихся странах является одной из главной выгоды биомассы. Увеличение дохода от сельского хозяйства и разнообразия рынка, сокращения сельскохозяйственных товарных излишков и полученных платежей поддержки, повышения международной конкурентоспособности, оживления отсталых экономик сельского хозяйства, сокращение отрицательных воздействий на окружающую среду - большинство важных проблем, связанных с использованием биомассы как источник энергии. Новые доходы для фермеров и сельского населения улучшают материальное благосостояние сельских сообществ, и это могло бы привести к дальнейшей активации местной экономики. В конце это будет означать сокращение показателей эмиграции к городской окружающей среде, которое очень важно во многих областях мира.


Число созданных рабочих мест (для производства, собирая и использования) и индустриальный рост (от развивающихся конверсионных средств для топлива, индустриального сырья для промышленности, и власти) было бы огромно. Например, американское Министерство сельского хозяйства оценивает, что 17 000 рабочих мест созданы за каждый миллион галлонов этанола, произведенного, и Научно-исследовательский институт Электроэнергии оценил, что производство 5 квадрильонов британских тепловых единиц (Британские тепловые единицы) электричества на 50 миллионах акров земли увеличило бы полный доход от сельского хозяйства на 12 миллиардов USD ежегодно (США потребляют приблизительно 90 квадрильонов британских тепловых единиц ежегодно). Предоставляя фермерам устойчивый доход, эти новые рынки разносторонне развивают и усиливают местную экономику, держа доходную рециркуляцию через сообщество.


Усовершенствование сельскохозяйственного использования ресурса часто предлагалось в ЕС. Развитие альтернативных рынков для сельскохозяйственных продуктов могло бы привести к более производительному использованию пахотного угодья, в настоящее время недостаточно используемого во многих Странах-членах Европейского Союза. В 1991, ЕС прививал 128 миллионов ха земли к зерновым культурам. Приблизительно 0,8 миллиона ха были удалены из производства под набором в сторону программа. Намного большее количество запланировано, чтобы остаться лишенным работы в будущем. Ясно, что переориентация некоторых из этих земель к непродовольственному использованию (как биомасса для энергии) могла бы избежать нерационального использования ресурсов сельскохозяйственных ресурсов. Европейское сельское хозяйство полагается на производство ограниченного числа зерновых культур, главным образом используемых для человека и корма для домашнего скота, многие из которых находятся в настоящее время на избыточном производстве. Уменьшенные цены привели к низкому и переменному доходу для многих фермеров ЕС. Культивирование энергетических зерновых культур могло уменьшить излишки. Новые энергетические зерновые культуры могут быть более экономически конкурентоспособными чем зерновые культуры в избыточном производстве.


3.4 ЭКОЛОГИЧЕСКИЕ ПРЕИМУЩЕСТВА

У использования энергии биомассы есть много уникальных качеств, которые обеспечивают экологические преимущества. Это может помочь смягчить изменение климата, уменьшить кислотный дождь, эрозию почвы, загрязнение воды и давление на закапывание мусора, обеспечить ареал обитания диких животных, и помощь поддерживает лесное здоровье через лучшее управление.


3.4.1 ГЛОБАЛЬНОЕ ПОТЕПЛЕНИЕ

Изменение климата - возрастающее беспокойство во всем мире. Деятельность человека, прежде всего через сгорание ископаемого топлива, выпустила сотни миллионов тонн так называемых 'парниковых газов' (GHGs) в атмосферу. GHGs включают такие газы как углекислый газ (CO2
) и метан (CH4
). Беспокойство - то, что все парниковые газы в атмосфере изменят климат Земли, разрушая всю биосферу, которая в настоящее время поддерживает жизнь, поскольку мы знаем это. Энергетические технологии биомассы могут помочь минимизировать это беспокойство. Хотя и метан и углекислый газ представляют существенную угрозу, CH4
является в 20 раз более мощным (хотя короче живущийся в атмосфере) чем CO2
. Захватив метан от закапывания мусора, обращение сточных вод, и лагуны удобрения препятствуют тому, чтобы метан был выражен к атмосфере, и позволяют энергии использоваться, чтобы произвести автомашины власти или электричество. Все зерновые культуры, включая энергетические зерновые культуры биомассы, изолируют углерод на растении и корнях, в то время как они растут, обеспечивая углеродистый слив. Другими словами, углекислый газ выпустил, в то время как горящая биомасса поглощена следующим ростом урожая. Это называют закрытым углеродистым циклом. Фактически, количество изолированного углерода может быть больше чем выпущенное сгоранием, потому что большинство энергетических зерновых культур - многолетние растения, они собраны, сокращаясь вместо искоренения. Таким образом корни остаются стабилизировать почву, изолировать углерод и восстанавливать в следующем году.


3.4.2 КИСЛОТНЫЙ ДОЖДЬ

Кислотный дождь вызван прежде всего выпуском серы и окисей азота от сгорания топлива. Кислотный дождь был вовлечен в убийство озер, так же как столкновение на людей и дикую природу другими способами. Так как у биомассы нет никакой серы, удовлетворяют ее горение, не оказывает влияния на кислотный дождь. Кроме того биомасса легко смешивает с углем, что делает возможность к "cо-увольнению". Cо-увольнение обращается к горящей биомассе совместно с углем на традиционно электростанции, работающей на угле или нагревающемся заводе. Это - очень простой способ уменьшить зеленовато-желтую эмиссию и таким образом, уменьшите кислотный дождь.


3.4.3 Эрозия почвы & Загрязнение воды

Зерновые культуры биомассы могут уменьшить загрязнение воды многими способами. Энергетические зерновые культуры могут быть выращены на более неплодородных землях, в поймах, и промежуточный области однолетних культур. Во всех этих случаях зерновые культуры стабилизируют почву, таким образом уменьшая эрозию почвы. Они также уменьшают питательный последний тур, который защищает водные экосистемы. Их оттенок может даже увеличить среду обитания для многочисленных водных организмов как рыба. Кроме того, потому что энергетические зерновые культуры имеют тенденцию быть многолетними растениями, они не должны устанавливаться каждый год. Так как машина фермы проводит меньше времени, пробегаясь через область, меньше уплотнения почвы и разрушения почвы имеют место. Другим путем энергия биомассы может уменьшить загрязнение воды, захватив метан, посредством анаэробного вываривания, от лагун удобрения на рогатом скоте, борове и птицефермах. Эти огромные лагуны были ответственны за загрязнение рек и потоков по всей стране. Используя анаэробные систематизаторы, фермеры могут уменьшить аромат, захватить метан для энергии, и создать или жидкие или полутвердые удобрения почвы, которые могут использоваться локальные или проданные.


3.5 ТОПЛИВО БИОМАССЫ

Заводы - наиболее распространенный источник биомассы. Они использовались в форме леса, торфа и соломы в течение тысяч лет. Сегодня западный мир намного менее уверен в этом высоком энергетическом топливе. Это из-за полного одобрения, что уголь, нефть и электричество более чисты, более эффективны и больше в соответствии с модернизацией и технологией. Однако это не действительно правильное впечатление. Растения могут или быть особенно выращены для выработки энергии, или они могут быть собраны от окружающей среды. Плантации имеют тенденцию использовать породы завода, которые должны произвести много биомассы быстро жизнеспособным способом. Они могли быть деревьями (например, ивы или Эвкалипт) или другие высокие заводы темпа роста (такие как сахарный тростник или кукуруза или соя).


3.5.1 ДЕРЕВЯННЫЕ ОСТАТКИ

Лес может быть, и обычно, удален жизнеспособно из существующих лесов во всем мире при использовании методов, таких как ведение низкоствольного порослевого хозяйства. Трудно оценить скупое ежегодное приращение (рост) лесов в мире. Одна грубая оценка 12,5x109
m3
/yr с содержанием 182 ЭДЖА, эквивалентного 1,3 раза полному мировому угольному потреблению. Предполагаемые глобальные средние ежегодные деревянные урожаи в период 1985-1987 были 3,4x 109
m3
/yr (эквивалентный 40 EJ/yr.), таким образом, часть неиспользованного приращения могла быть восстановлена в энергетических целях, поддерживая или возможно даже увеличивая производительность лесов.


Операции, такие как утончение плантаций и сокращение срубленных деревьев производят большие объемы остатков лесоводства. В настоящее время их часто оставляют гнить на территории - даже в странах с нехватками древесного топлива. Они могут быть собраны, высушены и использоваться в качестве топлива соседней сельской промышленностью и внутренними потребителями, но их большой частью, и содержание паводка делает транспортировку их для более широкого использования неэкономной. В развивающихся странах, где древесный уголь - важное топливо, локальные печи могут уменьшить транспортные расходы. Механические комбайны и дровосеки были развиты в Европе и Северной Америке за прошлые 15 лет, чтобы произвести однородную 30-40-миллиметровую щепу, которая может быть обработана, высушена и сожжена легко в запущенных чипом котлах. Использование лесных остатков, чтобы произвести пар для нагревания и/или производства электроэнергии является теперь растущим бизнесом во многих странах. У американских утилит электричества есть БОЛЬШЕ ЧЕМ 9 000 МВТ (продукция 9 атомных электростанций) запущенной биомассой генераторной установки на линии, большой части построенного за прошлые десять лет. У Австрии есть ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 1250 МВТ запущенной лесом нагревающейся способности в форме внутренних печей и завода теплоцентрали, жгущий ненужный лес, кору и щепу. Большинство этих систем теплоцентрали имеет способность на 1-2 МВТ, с несколькими большими единицами (ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 15 МВТ) и многими небольшими системами CHP.


Обработка древесины - дальнейший источник деревянных остатков. Сухие опилки и трата, произведенная во время обработки древесины сокращения, делают очень хорошее топливо. Британская промышленность мебели, как оценивается, использует 35 000 тонн таких остатков год, одна треть его производства, обеспечивая 0,5 PJ космической и водной высокой температуры нагревания и процесса. В Швеции, где биомасса уже обеспечивает почти 15 % основной энергии, остатки лесоводства и деревянные отрасли промышленности вносят более чем 200 PJ/yr., главным образом как топливо для завода CHP.


3.5.2 СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ ОСТАТКИ

Сельскохозяйственная трата - потенциально огромный источник биомассы. Урожай и отходы животноводства обеспечивают существенное количество энергии, приходящей второй только после леса как доминирующее топливо биомассы во всем мире. Трата от сельского хозяйства включает: части хлебных злаков, от которых отказываются как солома, или поврежденные или избыточные поставки, и экскременты животных. Считалось, например, что 110 миллионов тонн (Mt) экскрементов и остатков урожая использовались в качестве топлива в Индии в 1985, по сравнению с 133 Mt леса, и в Китае масса доступных сельскохозяйственных остатков была оценена в 2,2 раза массе деревянного топлива.


Каждый год, миллионы тонн соломы произведены во всем мире с обычно половиной из этого излишек, чтобы нуждаться. Во многих странах это все еще сжигается в области или пахало назад в почву, но в небольшом количестве законодательства в области окружающей среды развитых стран, которые ограничивают полевое горение, привлек внимание к его потенциалу как энергетический ресурс


Усилие удалить остатки урожая из почв и использовать их в энергетических целях приводит к центральному вопросу: сколько остатка нужно оставить и переработано в почву, чтобы выдержать производство биомассы? Согласно опыту из развитых стран приблизительно 35 % остатков урожая могут быть удалены из почвы без отрицательных воздействий на будущее производство завода.


Промышленные отходы, которые содержат биомассу, могут использоваться, чтобы произвести энергию. Например отстой, оставленный после производства алкоголя (известный как vinasse), может произвести огнеопасный газ. Другие полезные ненужные продукты включают, трата от пищевой промышленности и пух от промышленности текстиля и хлопка.


3.5.3 КОРОТКИЕ ЗАВОДЫ ВРАЩЕНИЯ

Биомасса может быть также быть произведенной так называемой плантацией короткого вращения деревьев и других растений как травы (сорго обыкновенное, сахарный тростник, switchgrass). Все эти заводы могут использоваться в качестве топлива как лес с главным преимуществом их короткого промежутка между плантацией и собирающий - как правило между тремя и восемью годами. Для некоторых трав сбор урожая имеет место каждые шесть к 12 месяцам. Недавно есть приблизительно 100 миллионов гектаров земли, используемой для плантации дерева во всем мире. Большинство этих деревьев используется для рынков лесоматериалов.


Параметры, которые важны в оценке разновидностей для коротких заводов вращения, включают доступность установки запаса, непринужденности распространения, способности к выживанию при неблагоприятных условиях и потенциале урожая, измеренном как производство сухого вещества за гектар ежегодно (t/ha/y). Урожай - мера способности завода использовать ресурсы места. Это - наиболее важный фактор, рассматривая производство биомассы из-за потребности оптимизировать/максимизировать урожай из данной области земли в пределах данного периода времени по наименее возможной стоимости. Высоко приведение к разновидностям поэтому предпочтено для энергетических систем биомассы.


Некоторые сообщества завода показали превосходство в производстве сухого вещества по сравнению с другими, выращенными при подобных условиях. Хотя производство сухого вещества, о котором сообщают, различных разновидностей дерева изменяется по широкому диапазону в зависимости от типов почвы и климата, определенные разновидности выделяются. Для разновидностей Eucalyptus об урожаях до 65 t/ha/y сообщили, по сравнению с 30 и 43 t/ha/y в разновидностях Salix и Populus соответственно.


Несмотря на то, что плантация биомассы может быть очень важной для большинства опыта развитых стран, показал, что это вряд ли будет установлено в крупном масштабе во многих развивающихся странах, особенно в бедных сельских районах, пока биотопливо (особенно лес) может быть получено в ноле или около нулевой стоимости.


3.6 ТОПЛИВО БИОМАССЫ В РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАНАХ
3.6.1 Древесное топливо

Термин древесное топливо описывает все типы топлива, полученного из лесоводства и плантации. Древесное топливо составляет приблизительно 10 процентов общего количества, используемого в мире. Это обеспечивает приблизительно 20 % из всех используемых в Азии и Латинской Америке, и приблизительно 50 % общего количества, используемого в Африке. Однако, это - основной источник, в особенности во внутренних целях, в бедных развивающихся странах: в 22 странах древесное топливо составляло 25 - 49 %, в 17 странах, 50-74 %, и в 26 странах, 75-100 % их соответствующего национального потребления.


Больше чем половина полного леса, собранного в мире, используется в качестве древесного топлива. Для определенных стран, например в Танзании, вклад может быть столь же высоким как 97 %. Хотя древесное топливо - основной источник для большинства сельских и людей с низким доходом в развивающихся странах, потенциальная поставка древесного топлива истощается быстро, приводя к дефициту и экологической деградации. Считается, что для больше чем одной трети мирового населения реальный кризис - ежедневная схватка, чтобы получить древесное топливо, чтобы встретить внутреннее использование.


Несколько исследований поставки древесного топлива в развивающихся странах пришли к заключению, что дефициты древесного топлива реальны и продолжат существовать, если соответствующие подходы к управлению ресурсом не предприняты. Увеличение производства древесного топлива через эффективные методы, может, поэтому, быть рассмотрен как одну из главных предпосылок для того, чтобы достигнуть устойчивого развития в развивающихся странах.


3.6.2 Древесный уголь

Главное расширение в использовании древесного угля в Европе шло с промышленной революцией в Англии в 17-ых
и 18-ых
столетиях. В Швеции темно-серое потребление для железного создания выросло в течение большей части 19-ого столетия
, и было основанием традиции хорошего качества шведской стали. Сегодня древесный уголь - важное домашнее топливо и до меньшей степени, индустриального топлива во многих развивающихся странах. Это, главным образом, используется в городских территориях, где его непринужденность хранения, высокое содержание (30 MJ/kg по сравнению с 15 MJ/kg в древесном топливе), более низкие уровни эмиссии дыма, и, сопротивление нападениям насекомого делает это более привлекательным чем древесное топливо. В Объединенной республике Танзании древесный уголь составляет приблизительно 90 процентов биотоплива, потребляемого в городских центрах.


3.6.3 Остатки

У сельскохозяйственных остатков есть огромный потенциал для производства. При благоприятных обстоятельствах производство электроэнергии биомассы могло быть существенно данный обширные количества существующего лесоводства и сельскохозяйственных остатков - более чем 2 миллиарда тонн/лет во всем мире. Этот потенциал в настоящее время недостаточно используется во многих областях мира. В недостаточных лесом областях, таких как Бангладеш, Китай, северные равнины Индии, и Пакистана, целых 90 процентов домашнего хозяйства во многих деревнях удовлетворяют их энергетические потребности с сельскохозяйственными остатками. Считалось, что приблизительно 800 миллионов человек во всем мире полагаются на сельскохозяйственные остатки и экскременты для приготовления, хотя надежные данные трудно получить. Вопреки распространенному мнению использованию навоза, поскольку источник не ограничен одними только развивающимися странами, например, в Калифорнии, коммерческий завод производит ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 17,5 МВТ электричества от удобрения рогатого скота, и много заводов работают в Европе.


Есть 54 ЭДЖА энергии биомассы, теоретически доступной от восстанавливаемых остатков в развивающихся странах и 42 ЭДЖА в индустрализированных регионах. Количество потенциально восстанавливаемых остатков включает три главных источника: лесоводство, зерновые культуры и экскременты. Вычисления предполагают, что только 25 процентов потенциально harvestable остатки, вероятно, будут использоваться. Развивающиеся страны могли теоретически получить 15 процентов существующего потребления энергии из этого источника, и промышленно развитые страны могли получить 4 процента.


Остатки сахарного тростника (выжимки, и листья) - особенно важны и предлагают огромный потенциал для поколения электричества. Вообще, остатки все еще используются очень неэффективно для производства электричества, во многих случаях сознательно, чтобы предотвратить их накопление, но также и из-за нехватки технических и финансовых способностей в развивающихся странах.


В зависимости от выбора технологии газовой турбины и степени, к которой вершины тростника и листья могут привыкнуть для несезонного поколения, согласно некоторому оценочному количеству электричества, которое может быть произведено из остатков тростника, могли быть до 44 раз локальные потребности сахарной фабрики или ликероводочного завода алкоголя. Поскольку каждый литр алкоголя произвел единицу газовой турбины (BIG/STIG), будет в состоянии произвести больше чем 11 кВтч электричества сверх потребностей ликероводочного завода (приблизительно 820 kWh/t). Другая оценка выжимок в паровых турбинах извлечения сжатия помещает избыточные ценности электричества в 20-65 кВтч за тонну тростника, и этот излишек мог быть удвоен при использовании barbojo для поколения в течение межсезонья. Стоимость произведенного электричества, как оценивается, составляет приблизительно 0,05/кВтч USD. Доходы от продажи электричества, cо-произведенного с сахаром, могли быть сопоставимыми с сахарными доходами, или альтернативно, доходы от продажи электричества, cо-произведенного с этанолом, могли быть намного больше чем доходы алкоголя. В последнем случае электричество стало бы основным продуктом сахарного тростника, и алкоголем побочный продукт.


В одной только Индии производство электричества от остатков сахарного тростника к 2030 году могло быть до 550 TWh/year (полное производство электричества из всех источников в 1987 было меньше чем 220 TWh. Глобально, считалось, что ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 50 000 МВТ могли быть поддержаны в настоящее время производимыми остатками. Теоретический потенциал остатков в 80 производящих сахарный тростник развивающихся странах мог быть до 2800 TWh/yr., который является приблизительно на 70 процентов больше чем полное производство электричества этих стран из всех источников в 1987. Исследования промышленности сахарного тростника указывают на объединенную способность власти сверх 500 TWh/yr. Предположение, что одна треть глобальных ресурсов остатка могла экономно и жизнеспособно быть восстановлена новой энергетической технологией, 10 процентов текущего глобального требования электричества (10.000 TWh/yr.) мог быть произведен.


Очевидно, к достижению таких целей, они - теоретические вычисления со страной - и место определенные проблемы. Они действительно однако подчеркивают потенциал, который много стран должны обеспечить существенную пропорцию их от биомассы, выращенной на жизнеспособной основе.


3.7 МЕТОДЫ ПРОИЗВОДСТВА ЭНЕРГИИ ОТ БИОМАССЫ

Почти все типы сырой биомассы разлагаются скорее быстро, так мало - очень хорошие долгосрочные энергетические магазины; и из-за их относительно низкой плотности энергии, они, вероятно, будут довольно дороги, чтобы транспортировать по заметным расстояниям. Последние годы поэтому видели значительное усилие, посвященное поиску лучших способов использовать эти потенциально ценные источники энергии.


В рассмотрении методов для того, чтобы извлечь энергию, возможно заказать им сложностью вовлеченных процессов:


· Прямое сгорание биомассы.


· Термохимическая обработка, чтобы модернизировать биотопливо. Процессы в этой категории включают pyrolysis, газификацию и сжижение.


· Биологическая обработка. Естественные процессы, такие как анаэробное вываривание и брожение, которые приводят к полезному газообразному или жидкому топливу.


Непосредственным продуктом, некоторых из этих процессов является высокая температура - обычно используемый в месте производства или в не слишком большое расстояние, для химической обработки или теплоцентрали, или произвести пар для выработки энергии. Для других процессов продукт - тело, жидкое или газообразное топливо: древесный уголь, жидкое топливо как бензиновая замена или добавка, газ для продажи или для производства электроэнергии, используя или пар или газовые турбины.


3.7.1 СГОРАНИЕ

Технология прямого сгорания как самый очевидный способ извлечь энергию из биомассы хорошо понята, прямая и коммерчески доступная. Системы сгорания прибывают в широкий диапазон форм и размеров, жгущих фактически любой вид топлива, от куриного удобрения и соломенных товаров к стволам дерева, муниципальному мусору, и пересматривают шины. Некоторые из путей, которыми в настоящее время используется высокая температура от горения трат, включают пространство и нагревание воды, индустриальную обработку и производство электричества. Одна проблема с этим методом - своя очень низкая эффективность. С открыть огнем большая часть высокой температуры потрачена впустую и не используется, чтобы приготовить или что бы то ни было.


Сгорание леса может быть разделено на четыре фазы:


· Вода в лесу выпаривает. Даже у леса, который сушился в течение нескольких лет, есть целых 15 - 20 % воды в его структуре клетки.


· Газовое содержание освобождено от леса. Жизненно важно, чтобы эти газы горели и не только исчезнуть дымоход.


· Газы испускали соединение с атмосферным воздухом и ожогом при высокой температуре.


· Остальная часть леса (главным образом углерод) ожоги. В прекрасном сгорании вся энергия используется и все, что оставляют, небольшая груда пепла.


Три вещи необходимы для эффективного горения:


· достаточно высоко температуры;


· достаточно воздуха, и


· достаточно времени для полного сгорания.


Если недостаточно воздуха входит, сгорание является неполным, и дым является черным от несожженного углерода. Это пахнет ужасным, и Вы внесли сажу в дымоходе, с риском огня. Если слишком много воздуха входит в температурные снижения и несожженное спасение газов, беря высокую температуру с ними. Правильное количество воздуха дает лучшее использование топлива. Никакой запах, никакой дым, и очень немного риска огней дымохода. Регулирование подачи воздуха зависит в значительной степени от дымохода и наброска, который это может поднять.


Прямое сгорание
- самый простой и наиболее распространенный метод завоевания энергии, содержавшей в пределах биомассы. Кипение кастрюли воды по деревянному огню является простым процессом. К сожалению, это также очень неэффективно, поскольку небольшое элементарное вычисление показывает.


Энергетическое содержание кубического метра, сухой лес - 10 GJ, который составляет десять миллионов килоджоулей. Поднять температуру литра воды на 1 степень Цельсия требует 4,2 килоджоулей тепловой энергии. Доведение до кипения литра должно поэтому потребовать скорее меньше чем 400 килоджоулей, эквивалентных 40 кубическим сантиметрам леса - одна маленькая палка, возможно. Практически, с простым открывают огонь, нам, возможно, понадобилось бы по крайней мере пятьдесят раз это количество: конверсионная эффективность не лучше чем 2 %.


Проектирование печи или котла, который будет скорее лучше использовать ценное топливо, требует понимания процессов, вовлеченных в сгорание твердого топлива. Первым является то, которое потребляет, а не производит энергию: испарение любой воды в топливе. С разумно сухим топливом, однако, это использует только несколько процентов полной энергии. В процессе сгорания непосредственно всегда есть две стадии, потому что любое твердое топливо содержит два горючих элемента. Летучее вещество выпущено как смесь паров или выпаренных смол и масел топливом, поскольку его температура повышается. Сгорание этих продуктов небольшие всплески pyrolysis.


Современные средства сгорания (котлы) обычно производят высокую температуру, пар (используемый в производственном процессе) или электричество. Прямые системы сгорания изменяются значительно по их дизайну. Топливный выбор имеет значение в дизайне и эффективности системы сгорания. Прямая технология сгорания, используя биомассу в качестве топлива очень подобна используемому для угля. Биомасса и уголь могут быть обработаны и сожжены по существу тем же самым способом. Фактически, биомасса может быть "cо-запущена" с углем в небольшом проценте в существующих котлах. Биомасса, которая cо-запущена, является обычно дешевым сырьем для промышленности, как лес или сельскохозяйственная трата, которые также помогают уменьшить эмиссию, как правило связанную с углем. Уголь - просто фоссилизируемая биомасса нагретые и сжатые более чем миллионы лет. Процесс, которому подвергается уголь, поскольку это нагрето и сжато глубоко в земле, добавляет элементы как сера и ртуть к углю. Горящий уголь для высокой температуры или электричества выпускает эти элементы, которые не содержит биомасса.


3.7.2 PYROLYSIS

Pyrolysis является самым простым и почти наверняка самый старый метод обработки одного топлива, чтобы произвести лучший. Широкий диапазон богатого энергией топлива может быть произведен, жаря сухой лес или даже солому. Процесс использовался в течение многих столетий, чтобы произвести древесный уголь. Обычный pyrolysis вовлекает нагревание оригинального материала (который часто распыляется или измельчается тогда питаемый в корпус ядерного реактора) в почти отсутствие воздуха, как правило в 300 - 500 °C, пока летучее вещество не было прогнано. Остаток - тогда случайная работа - более обычно известный как древесный уголь - топливо, которое имеет о дважды плотности энергии оригинала и горит при намного более высокой температуре. В течение многих столетий, и в большой части мира все еще сегодня, древесный уголь произведен pyrolysis леса. В зависимости от влагосодержания и эффективности процесса, 4-10 тонн леса обязаны производить одну тонну древесного угля, и если никакая попытка не предпринята, чтобы собрать летучее вещество, древесный уголь получен за счет, возможно, двух третей оригинального энергетического содержания.


Pyrolysis может также быть выполнен в присутствии небольшого количества кислорода ('газификация'), вода (‘паровая газификация’) или водород ('гидрирование'). Один из самых полезных продуктов - метан, который является подходящим топливом для поколения электричества, использующего газовые турбины высокой производительности.


С более сложными pyrolysis методами volatiles может быть собран, и осторожный выбор температуры, при которой имеет место процесс, позволяет контроль их состава. Жидкий продукт имеет потенциал как горючее, но загрязнен кислотами и должен рассматриваться перед использованием. Быстро pyrolysis материала завода, такого как лес или ореховые скорлупы, при температурах листьев на 800-900 градусов Цельсия всего 10 % материала как твердая случайная работа и новообращённые приблизительно 60 % в газовых богатых в водороде и угарном газе. Это делает быстро pyrolysis конкурента с обычными методами газификации (см. рев), но как последний, он должен все же быть развит как лечение биомассы в коммерческом масштабе.


В настоящее время, обычный pyrolysis считают более привлекательной технологией. Относительно низкие температуры означают, что меньше потенциальных загрязнителей испускается чем в полном сгорании, давая pyrolysis экологическое преимущество имея дело с определенными тратами. Были некоторые испытания с небольшими pyrolysis заводами, рассматривающими траты от промышленности пластмасс, и также использовали шины - проблема распоряжения все более и более срочного беспокойства.


3.7.3 ГАЗИФИКАЦИЯ

Основные принципы газификации являлись объектом исследования и развития начиная с начала девятнадцатого века, и во время Второй мировой войны почти миллион биомасс, приведенные в действие газогенератором транспортные средства использовались в Европе. Интерес к газификации биомассы был возрожден во время "энергетического кризиса" 1970-ых и резко упал снова с последующим снижением цен на нефть в 1980-ых. Всемирный банк (1989) оценил, что только 1000 - 3000 газогенераторов были установлены глобально, главным образом маленькие темно-серые газогенераторы в Южной Америке.


Газификация, основанная на лесе как топливо, производит огнеопасную газовую смесь водорода, угарного газа, метана и другого не огнеопасного продуктами. Это сделано, частично горя и частично нагревая биомассу (использующий высокую температуру от ограниченного горения) в присутствии древесного угля (естественный побочный продукт горящей биомассы). Газ может использоваться вместо бензина и уменьшает выходную мощность автомобиля на 40 %. Также возможно, что в будущем это топливо могло быть основным источником энергии для электростанций.


СИНТЕТИЧЕСКОЕ ТОПЛИВО


Газогенератор, который использует кислород, а не воздух, может произвести газ, состоящий, главным образом, из H2, CO и CO2
, и интересный потенциал этого заключается в том, что удаление CO2
оставляет смесь названной газом синтеза, от которого почти может быть синтезирован любой состав углеводорода. Реагируя H2
and CO - один способ произвести чистый метан. Другой возможный продукт - метанол (CH3
OH), жидкий углеводород с плотностью энергии 23 GJ за тонну. Производство метанола таким образом вовлекает ряд сложных химических процессов с высокими температурами и давлениями и дорогим заводом, и можно было бы задаться вопросом, почему это представляет интерес. Ответ заключается в продукте: метанол - то, что ценный товар, жидкое топливо, которое является прямой заменой для бензина. В настоящее время производство метанола, используя газ синтеза от биомассы не является коммерческим суждением, но технология уже существует, будучи развитым для использования с углем как сырье для промышленности - предусмотрительно богатыми углем странами время от времени, когда их нефтяным ресурсам угрожали.


3.7.4 БРОЖЕНИЕ

Брожение сахарного решения - путь, как этанол (алкоголь этила) может быть произведен. Этанол - очень высокое жидкое энергетическое топливо, которое может использоваться в качестве замены для бензина в автомобилях. Это топливо используется успешно в Бразилии. Подходящее сырье для промышленности включает сокрушенную сахарную свеклу или фрукты. Сахар может также быть произведен от овощных крахмалов и целлюлозы, превращаясь в мягкую массу и готовя, или от целлюлозы, меля и обращения с горячей кислотой. Приблизительно после 30 часов брожения варево содержит алкоголь на 6-10 процентов, который может быть удален дистилляцией как топливо.


Брожение - анаэробный биологический процесс, в котором сахар преобразован в алкоголь действием микроорганизмов, обычно дрожжи. Получающийся алкоголь - этанол (C2
H3
OH), а не метанол (CH3
OH), но это также может использоваться в двигателях внутреннего сгорания, или непосредственно в соответственно измененных двигателях или как экс-тендер бензина в gasohol: бензин (бензин), содержащий 20%-ый этанол.


Ценность любого особого типа биомассы как сырье для промышленности для брожения зависит от непринужденности, с которой это может быть преобразовано в сахар. Самый известный источник этанола - сахарный тростник - или патока, остающаяся после того, как сок тростника был извлечен. Другие заводы, главный углевод которых - крахмал (картофель, зерно и другие зерна) требуют, чтобы обработка преобразовала крахмал в сахар. Это обычно выполняется, как в производстве некоторых алкогольных напитков, ферментами в солодах. Даже лес может действовать как сырье для промышленности, но его углевод, целлюлоза, является стойким к расстройству в сахар кислотой или ферментами (даже в точно разделенных формах, таких как опилки), добавляя дальнейшее осложнение к процессу.


Жидкость, следующая из брожения, содержит только приблизительно 10%-ый этанол, который должен быть дистиллирован прочь прежде, чем это сможет использоваться в качестве топлива. Энергетическое содержание конечного продукта - приблизительно 30 GJ/t, или 24 GJ/m3
. Полный процесс требует значительного количества тепла, которое обычно поставляется остатками урожая (например, выжимки сахарного тростника или стебли кукурузы и глыбы). Энергетическая потеря в брожении является существенной, но за это могут дать компенсацию удобство и трансмобильность жидкого топлива, и сравнительно низкая цена и дружественные отношения технологии.


3.7.5 АНАЭРОБНОЕ ВЫВАРИВАНИЕ

У природы есть предоставление разрушения и избавления от трат и мертвых растений и животных. Крошечные микроорганизмы звонили, бактерии выполняют этот распад или разложение. Компост и компост также получены через разложение органического вещества. Когда куча овоща или вопроса животных и сорняков и т.д. умирает или анализирует у основания спины водные или мелкие лагуны тогда, пузыри могут быть замечены, повышаясь до поверхности воды. Несколько раз эти пузыри горят с пламенем в сумраке. Это явление было замечено целую вечность, который озадачивал человека в течение долгого времени. Это было только в течение прошлых 200 лет или так, когда ученые отпирали эту тайну, как процесс разложения, который имеет место под отсутствием воздуха (кислород). Этот газ, производство которого было сначала замечено в болотистых местах, был и все еще назван как ‘Газ Болота. Теперь известно, что этот газ (Газ Болота) является смесью метана (CH4
) и углекислый газ (CO2
) и обычно называется как 'Биогаз'. Согласно отчетам биогаз был сначала обнаружен Алессандро Вольтой в 1776, и Хумпэри Дэйви был первым, чтобы объявить присутствие горючего газового Метана в Компосте в уже в 1800. Технология с научной точки зрения использования этого газа от любого разлагаемого микроорганизмами материала (органическое вещество) при искусственно созданных условиях известна как технология биогаза.


Анаэробное вываривание, как pyrolysis, происходит в отсутствие воздуха; но в этом случае разложение вызвано жизнедеятельностью бактерий, а не высокими температурами. Это - процесс, который имеет место в почти любом биологическом материале, но одобрен теплым, влажным и конечно душными условиями. Это происходит естественно в распадающейся растительности на основании водоемов, производя газ болота, какие пузыри на поверхность и может даже загореться.


Анаэробное вываривание также происходит в ситуациях, созданных деятельностью человека. Каждый - биогаз, который произведен в концентрациях сточных вод, или навоз, и другой - газ закапывания мусора, произведенный внутренним мусором, похороненным на свалках. В обоих случаях получающийся газ - смесь, состоящая, главным образом, из метана и углекислого газа; но существенные различия в природе входа, масштабе завода и шкалы времени для производства газа приводят к совсем другим технологиям для того, чтобы иметь дело с этими двумя источниками.


Подробная химия производства биогаза и газа закапывания мусора сложна, но кажется, что смешанная популяция бактерий ломает органический материал в сахар и затем в различные кислоты, которые анализируются, чтобы произвести заключительный газ, оставляя инертный остаток, состав которого зависит от типа системы и оригинального сырья для промышленности.


3.7.5.1 Биогаз

Биогаз - ценное топливо, которое находится во многих странах, произведенных в построенных систематизаторах цели, заполненных сырьем для промышленности как экскременты или сточные воды. Систематизаторы располагаются в размере от одного кубического метра для маленькой 'домашней' единицы больше чем к тысяче кубических метров, используемой в большой коммерческой установке или заводах фермы. Вход может быть непрерывным или в партиях, и вывариванию позволяют продолжиться сроком на от десяти дней до нескольких недель. Сама жизнедеятельность бактерий вырабатывает тепло, но в холодных климатах дополнительная высокая температура обычно обязана поддерживать идеальную температуру процесса по крайней мере 35 градусов Цельсия, и это должно быть обеспечено от биогаза. В крайних случаях весь газ может использоваться с этой целью, но хотя продукция полезной энергии - тогда ноль, завод может все еще заплатить за себя посредством экономии в ископаемом топливе, которое было бы необходимо, чтобы обработать траты. Хорошо управляемый систематизатор произведет 200-400 m3
биогаза с содержанием метана 50 % к 75 % для каждой сухой тонны входа.


Газ закапывания мусора


Значительная доля обычного внутреннего мусора - муниципальные твердые траты - являются биологическим материалом, и его распоряжение в закапывании мусора создает подходящие условия для анаэробного вываривания. То, что свалки производят метан, было известно в течение многих десятилетий, и признание потенциальной опасности привело к примерке систем для того, чтобы сжечь его; однако, только в 1970-ых серьезное внимание было обращено на идею использовать этот 'нежелательный' продукт.


Ненужный вопрос является более разным в закапывании мусора чем в систематизаторе биогаза. Анаэробное вываривание имеет место намного медленнее, обычно за годы, а не недели. Конечный продукт, известный как газ закапывания мусора, является снова смесью, состоящей, главным образом, из CH4
и CO2
. В теории пожизненный урожай хорошего места должен находиться в диапазоне 150-300 m3
газа за тонну трат, с между 50 % и 60 % объемом метана. Это предполагает, что полная энергия 5-6 GJ за тонну мусора, но в урожаях практики намного меньше.


В развитии места каждая область покрыта слоем непроницаемой глины или подобного материала после того, как это заполнено, производя окружающую среду, которая поощряет анаэробное вываривание. Газ собран множеством связанных перфорированных труб, похороненных в глубинах до 20 метров в мусоре. В новых местах построена эта система трубы прежде, чем траты начинают прибывать, и в большом известном закапывании мусора может быть несколько миль труб, с целых 1000 m3
час газа, накачанного.


Все более и более, газ от свалок используется для производства электроэнергии. В настоящее время большинство заводов основано на больших двигателях внутреннего сгорания, таково как стандартные морские двигатели. Ведущие генераторы на 500 кВт, они хорошо подобраны к типичным показателям поставки газа заказа 10 GJ в час.


3.8 ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРИМЕРЫ
3.8.1 Производство высокой температуры с деревянными котлами увольнения

Наиболее распространенный процесс сгорания биомассы горит леса. В развитых странах, заменяющих нефтяной или отапливаемый углём котел центрального отопления лесом, горящим, можно спасти между 20 и 60 % на счетах за отопление, потому что лес стоит меньше чем нефть или уголь. В то же самое время лес горящие единицы экологичен. Они только испускают то же самое количество парникового газа CO2
как дерево, поглощенное, когда это росло. Таким образом, горящий лес не способствует глобальному потеплению. Так как лес содержит меньше серы, чем нефть делает, меньше сульфата освобождено от обязательств в атмосферу. Это означает менее кислотный дождь и менее кислотный в окружающей среде.


Маленькие котлы


Небольшой лес горящие котлы часто используется для нагревания зданий. Есть приблизительно 70.000 маленьких котла горящие дрова, щепа, или топливные гранулы в одной только Дании. Такой котел испускает свою высокую температуру к радиаторам точно таким же образом как например, работающий на нефти. В этом это отличается от леса горящая печь, которая только испускает ее высокую температуру в комнату, в которой это находится. Другими словами лес горящий котел может нагреть целый дом и обеспечить горячую воду. Для дома для одной семьи запущенного рукой леса горящий котел обычно - лучшие и самые экономичные инвестиции. В более крупных местах тех, которые обрабатывают экономию от горящего леса, является часто настолько большим, что это платит, чтобы установить автоматическую единицу истопника горящие топливные гранулы.


Многие из маленьких котлов вручную запущены с резервуаром для хранения для леса. Различия должны быть сделаны между вручную запущенными котлами для древесного топлива и автоматически запущенными котлами для щепы и топливных гранул. Вручную запущенные котлы установлены с резервуаром для хранения, чтобы накопить тепловую энергию от топлива. Автоматические котлы оборудованы бункером, содержащим топливные гранулы или щепу. Едок винта кормит топливо одновременно требованием продукции жилья.


Большие авансы были сделаны за последние 10 лет и для типов котла относительно более высокой эффективности и для уменьшенной эмиссии от дымохода (пыль и угарный газ). Усовершенствования были достигнуты особенно относительно дизайна камеры сгорания, подачи воздуха сгорания, и автоматики, управляющей процессом сгорания. В области вручную запущенных котлов увеличение эффективности было достигнуто от ниже 50 % к 75-90 %. Для автоматически запущенных котлов было достигнуто увеличение эффективности от 60 % до 85-92 %.


Вручную Запущенные Котлы


Основное правило состоит в том, что у вручную запущенных котлов для древесного топлива только есть приемлемое сгорание в оцененной продукции котла (в предельной нагрузке). На отдельных заводах с кислородным контролем груз не может, однако, быть уменьшен приблизительно до 50 % номинальной продукции, таким образом, не влияя ни на эффективность, ни на эмиссию. Кислородным контролем исследование лямбды измеряет содержание кислорода в газе гриппа, и автоматический контроль за котлом изменяет вентиляционное отверстие сгорания.


Та же самая система используется в автомобилях. Для котла, чтобы не нуждаться в кормлении с промежутками в 2-4 часа в день, во время самых холодных периодов года, отобрана продукция номинала котла древесного топлива, чтобы быть до 2-3 раз требованием продукции жилья. Это означает, что эффективность котла должна быть умножена на 2 или 3 в случае вручную запущенных котлов. Котлы, разработанные для древесного топлива, должны всегда оборудоваться резервуаром для хранения. Это гарантирует и самый большой комфорт для пользователя и наименее финансовое и экологическое напряжение. В случае никакого резервуара для хранения увеличенная коррозия котла часто замечается из-за изменений в воде и температурах газа гриппа.


Автоматически Запущенные Котлы


Несмотря на часто простое строительство, большинство автоматически запущенных котлов может достигнуть эффективности 80-90 % и эмиссии КО приблизительно 100 ppm (100 ppm = 0,01 % объема). Для некоторых котлов числа - 92 % и 20 ppm, соответственно. Важное условие для того, чтобы достигнуть этих хороших результатов состоит в том, что эффективность котла во время ежедневной операции близко к предельной нагрузке. Для автоматических котлов это очень важно, что произведенный номинал котла (в предельной нагрузке) не превышает максимальное требование продукции в зимние периоды. В переходные периоды (3-5 месяцев) весна и осень, требование продукции жилья будет как правило составлять приблизительно 20-40 % продукции номинала котла, что означает ухудшенный операционный результат. Во время летнего периода требование продукции жилья часто будет в диапазоне 1-3 кВт, так как только поставка горячей воды будет поддержана. Это равняется 5 - 10 % продукции номинала котла. Этот операционный метод уменьшает эффективность - как правило на 20-30 % ниже чем та из номинальной продукции - и увеличенный отрицательный эффект на окружающую среду. Альтернатива ухудшенному летнему действию должна объединить установку с резервуаром для хранения и солнечными коллекторами.


3.8.2 ВРУЧНУЮ ЗАПУЩЕННЫЕ КОТЛЫ

ОЖОГ - ЧЕРЕЗ


Почти все старомодные печи чугуна действуют на ожог - через принцип: воздух входит снизу и проходит вверх через топливо. В ожоге - через котлы лес горит очень быстро. Газы не горят очень хорошо, так как температура котла низка. Большая часть газа повышается дымоход, и энергия с ним. У газов гриппа есть очень короткий период, в котором можно испустить их высокую температуру к котлу в секции конвекции. Вообще говоря, ожог - через печи является неподходящим для леса. Полезное действие ожога - через котел как правило находится под 50 %.


КОТЛЫ UNDERBURN


Котел Underburn очень отличается от ожога - через одного. Воздух не оттянут через все топливо сразу, но только через часть этого. Только нижний слой деревянных ожогов; остальное иссякает и испускает его газы очень медленно. Добавление дополнительного воздуха (так называемый ”вторичный воздух”) прямо к огню жжет газы эффективнее. В современных underburning котлах камера сгорания керамическая выровненный, который изолирует хорошо и удерживает высокую температуру. Это дает высокую температуру сгорания, жгущий газы наиболее эффективно. underburning котел как правило имеет полезное действие 65-75 %.


ОБРАТНЫЕ КОТЛЫ СГОРАНИЯ


В обратном сгорании также, воздух только добавлен к части топлива. Как в underburning, газы медленно оставляют топливо и сожжены эффективно. Вторичный воздух также ведут в палату с земляной подкладкой, давая высокую температуру сгорания. Газ гриппа должен пройти через весь котел, давая это много времени, чтобы бросить его высокую температуру. Полезное действие как правило имеет заказ 75-85 %. У некоторых обратных котлов сгорания есть трубач вместо естественного наброска. У таких котлов часто есть немного лучшее сгорание, с меньшим количеством сажи и загрязнения, чем с естественным наброском, но их полезное действие не значительно лучше.


Эффективность котла


Насколько хороший котел, частично зависит от пропорции энергии в топливе, которое это передает системе центрального отопления. Эту пропорцию называют "эффективностью". Эффективность котла определена как отношения между энергией в горячей воде и что в лесу: чем выше эффективность, тем больше энергии в топливе передано воде в котле. У хороших котлов есть эффективность заказа 80-90 %.


Деревянное потребление в обратном горящем котле как правило между 4 кг/часами для котла на 18 кВт к 18 кг/часам для котла на 80 кВт. В центральноевропейском условии средний дом для одной семьи (150 m2) нуждаются в cca 12 m3
леса в течение целого отопительного периода. Типичные котлы могут сжечь деревянные регистрации 80 см длиной. Больше технических данных для центральноевропейского условия видит, что стол ревет.


Выходная мощность (кВт)


Деревянное потребление (кг/час)


Деревянное потребление в отопительный период (m3
)


18


4


10


25


6


15


32


7


20


50


13


30


80


18


50


Деревянная теплота сгорания 15 MJ/kg.


РЕЗЕРВУАР ДЛЯ ХРАНЕНИЯ


Это почти всегда платит, чтобы купить резервуар для хранения, устанавливая лес горящий котел. Резервуар для хранения держит воду, которая была подогрета котлом. Добавочная стоимость возмещает себя очень быстро, и легче стрелять должным образом. Вскоре после освещения сгорание чисто, и котел начинает производить массы высокой температуры. Без резервуара для хранения, чтобы поднять высокую температуру, вода быстро станет слишком горячей, и увлажнитель должен будет быть закрыт, чтобы остановить это кипение. Уменьшенное количество воздуха приводит к дымному, неполному сгоранию.


Но с баком для горячей воды Вы можете стрельнуть и аккумулировать тепло. Вода в котле не может перегреть, потому что это входит в резервуар. Увлажнитель остается открытым, и сгорание продолжается в высокой производительности. Когда Вы нуждаетесь в высокой температуре в радиаторах, она прибывает из резервуара для хранения. Размер резервуара для хранения зависит от количества тепла потребности дома и эффективность котла.


Горящий лес объединился с солнечным нагреванием


Если Вы действительно решаете установить лес горящая единица, рекомендуется также рассмотреть включение солнечного нагревания. Лес горящий котел и солнечные батареи может часто использовать тот же самый резервуар для хранения, уменьшая стоимость системы в целом. Удостоверьтесь сначала, что резервуар для хранения является подходящим в цели. В то же самое время это делает ненужным иметь огонь, собирающийся летом только получить горячую воду. И более дешево "сжечь" солнечную энергию чем лес!


ТОПЛИВНЫЙ ВЫБОР


Безотносительно топлива, которое Вы решаете использовать, это должно быть сухо. У недавно срубленной древесины есть содержание воды приблизительно 50 %, которое делает ее неэкономной, чтобы гореть. Это - то, потому что пропорция энергии в лесу идет в испарение воды прочь, давая меньше энергии для высокой температуры. Таким образом, лес должен быть высушен прежде, чем он сможет быть сожжен. Лучшая вещь сделать состоит в том, чтобы покинуть лес, чтобы высохнуть в течение, по крайней мере, года, и предпочтительно два. Является самым легким сложить это в наружном woodshed так, чтобы дождь не мог достигнуть это.


Никогда не жгите лес, который был нарисован или склеен, так как ядовитые газы сформированы о сгорании. И при этом один ожог не должен отказаться, такие как молочные картонные коробки вощеной бумаги и такая вещь. Вы можете также сжечь деревянные брикеты. Они сделаны из сжатых опилок и деревянной стружки, приблизительно 10 или 20 см длиной и 5 см в диаметре. Поскольку они сжаты и имеют низкое содержание воды, у них есть более высокая плотность энергии чем обычный лес, таким образом, они нуждаются в меньшем количестве места для хранения.


Дымоход


Дымоход ответственен за набросок, проходящий котел. Различие в плотности воздуха между вершиной дымохода и выходом на котле - то, что создает набросок. Так высота дымохода изоляции, и таким образом температуры дыма все способствуют наброску. Изгибы и горизонтальные части трубопровода уменьшают набросок. Они создают сопротивление, которое должен преодолеть горячий воздух. Таким образом, идея состоит в том, чтобы иметь как немного горизонтальных вытяжных труб и изгибов насколько возможно. У некоторых котлов есть встроенный трубач, гарантируя надлежащий набросок всегда.


ОБСЛУЖИВАНИЕ КОТЛА


Котел должен быть установлен и поддержан должным образом. Это увеличивает его жизнь и Вашу безопасность. У большинства стран есть инструкции о расположении: в некоторых местах котлы должны быть помещены в отдельную комнату. Дымоход будет нуждаться в уборке, по крайней мере, один раз в год. Это уменьшает риск огня. Слишком много сажи может означать, что Вы не пропускаете достаточного количества воздуха.


3.8.3 Топливные гранулы и щепа В АВТОМАТИЧЕСКИ ЗАПУЩЕННЫХ КОТЛАХ

Автоматический котел связан с системой центрального отопления точно таким же образом как работающий на нефти. Высокая температура сгорания передана, чтобы оросить, который подогрет и несется вокруг дома к радиаторам. Автоматический котел таким образом поставляет высокую температуру всем радиаторам в доме, в отличие от леса горящая печь, которая действительно только нагревает комнату, в которой это находится. Шарики и щепа имеют размер и форму, которые делают их идеалом для автоматических котлов, так как они могут быть поданы непосредственно из бункера. Это делает намного легче топить, так как бункер только нуждается в заполнении несколько раз недели. В запущенных рукой единицах как лес горящие котлы нужно топить несколько раз день - хотя они обычно более дешевы, чтобы купить чем автоматические.


ТОПЛИВНЫЕ ГРАНУЛЫ


Топливные гранулы - сравнительно новая и привлекательная форма топлива. Когда Вы жжете топливные гранулы, Вы используете энергетический ресурс, который иначе пропал бы зря или был бы свален в закапывании мусора. Шарики обычно делаются из траты (опилки и деревянная стружка), и используются в больших количествах системами теплоцентрали. Шарики сделаны в прессе, и выходят 1-3 см длиной и приблизительно 1 см шириной. Они - чистое, приятное обоняние и гладкий, чтобы затронуть. У топливных гранул есть низкое влагосодержание (менее чем 10 % в развес), давая им более высокая ценность сгорания чем другое деревянное топливо. Факт, что они нажаты, означает, что они занимают меньше места, таким образом, у них есть более высокая энергия объема (больше энергии за кубический метр). Горящий процесс является очень горючим и производит небольшой остаток. Некоторые страны освободили приборы шарика от требований тестирования эмиссии дыма.


Есть различные виды шариков. Некоторые изготовители используют связующий материал, чтобы расширить жизнь шариков; другие делают их без этого. Закладчик использовал, часто содержит серу, которая повышается дымоход на горении. Загрязнение сульфата способствует кислотному дождю и коррозии дымохода, так лучше покупать шарики без связующего материала.


Особенности топливных гранул:


Диаметр


5 - 8 мм


Длина


максимальные 30 мм


Плотность


минута 650 кг/м3


Влагосодержание


максимальные 8 % веса


Энергетическая ценность


4,5 - 5,2 кВтч/кг


2-килограммовые шарики = 1 литр мазута


Есть много преимуществ в использовании шариков как предпочтительное топливо. Никакие деревья не сокращены, чтобы сделать шарики - они только сделаны из оставшегося деревянного остатка. Горящее топливо шарика фактически помогает уменьшить трату, созданную производством древесины или производством мебели. Нет

никаких добавок, помещенных в шарики, чтобы заставить их гореть дольше или более эффективно. Топливо шарика не курит или испускает любые вредные пары. Используя это топливо уменьшает потребность в ископаемом топливе, которое, как известно, вредно для окружающей среды.


Стоимость топлива шарика может зависеть от географической области, где это продано, и текущий сезон. Живете ли Вы в кондоминиуме в городе или доме в стране, топливо шарика среди самого безопасного, самого здорового способа нагреться. Эта технология также ценна для зданий не связанных с постоянным проживанием, таких как отели, курорты, рестораны, розничные магазины, офисы, больницы, и школы. Шарики недавно использовались в более чем 500.000 домах в Северной Америке.


Щепа


Щепа сделана из ненужного леса от лесов. Деревья должны быть прорежены, чтобы создать место для лесоматериалов (лучи, настил, мебель). Щепа - таким образом ненужный продукт нормальных операций по лесоводству. Лес сокращен в механических дровосеках. Размер и форма жареного картофеля зависят от машины, но они как правило приблизительно один сантиметр толщиной и 2 - 5 см длиной. Содержание воды недавно срубленного жареного картофеля обычно - приблизительно 50 % в развес, но это понижается значительно на высыхании. Во многих странах как в щепе Дании, в настоящее время производимой, сожжены в запущенных станциях теплоцентрали щепы. Им обычно поставляет дорога, таким образом должны быть средства для того, чтобы сохранить по крайней мере 20 m3
жареного картофеля под покрытием, если они должны использоваться в автоматической горелке.


ПОТРЕБЛЕНИЕ ТОПЛИВА И ИНВЕСТИЦИОННАЯ СТОИМОСТЬ


В реве стола Вы можете счесть сравнение различного леса горящими системами для дома для одной семьи 150 m2
(груз высокой температуры на 12 кВт). Данные прибывают из Австрии.


Топливо


Инвестиционные затраты


Потребление топлива в отопительный период


Операция


Регистрации


От 80.000 ATS


12 m3


Топливо вводило 1-2 раза в день


Жареный картофель


От 150.000 ATS


28 m3


Топливо вводило 1-2 раза в год


Шарики


От 80.000 ATS


7,5 m3


Автоматический


КОТЕЛ ПЕЧАТАЕТ ДЛЯ ТОПЛИВНЫХ ГРАНУЛ И ЩЕПЫ


Автоматические печи прибывают в три типа:


· Компактные единицы, в которых котел и бункер находятся в одном.


· Уволенные истопником единицы, с отдельным котлом и бункером.


· Котлы со встроенной предварительной печью.


Компактные единицы


В компактных единицах топливо питается в огонь из бункера автокормушкой. Уровень, при котором подается топливо, определен термостатом, который вставляет меньше, когда вода горяча и больше в том, когда холодно. Компактные единицы превосходны для топливных гранул, но не для щепы. Это происходит из-за более низкой энергии объема жареного картофеля, так, чтобы топка была более частой. Кроме того, содержание воды щепы часто настолько высоко, что компактные единицы не воспламеняются их должным образом.


Уволенные истопником единицы


В уволенных истопником единицах также, топливо автоматически питается в котел. Это - винтовой конвейер, который передает топливо от бункера до котла. Топливо подается у основания решетки, где это горит. Как в компактных единицах, термостатически управляют бесплатной кормежкой. Топливные гранулы являются лучшими для уволенных истопником единиц, но жареный картофель может также использоваться, если единица разработана для них. Жареный картофель не должен быть слишком сырым, таким образом, они нуждаются в высыхании сначала. Лучший способ сделать это состоит в том, чтобы оставить деревья снаружи, чтобы высохнуть, пока они не проведены через дровосека. Жареный картофель может также быть высушен под покрытием, будучи сокращенным. Если щепа используется, они нуждаются в высыхании под покрытием в течение по крайней мере двух месяцев. Они также нуждаются в большом количестве места для хранения.


Котлы с Предварительной печью


В третьем типе единицы большая часть сгорания имеет место при высокой температуре в предварительной печи. Предварительная печь с земляной подкладкой, позволяя высокие температуры быть поддержанной. Пред печь установил, что котел является поэтому очень подходящим для того, чтобы сжечь влажную щепу. Высокая температура входит от предварительной печи и передана воде в котле. Любые газы не воспламенялись в предварительной печи, сожжены в котле. Котлы, оснащенные предварительной печью, разработаны для того, чтобы сжечь щепу. Некоторые могут также сжечь шарики, хотя другие были бы повреждены теплом, выработанным сухим топливом. Спросите изготовителя перед покупкой.


Затраты


Это стоит больше, чтобы купить автоматическую единицу истопника чем запущенный рукой, потому что есть больше остатков в этом. Обычно они могут быть экономичными, если есть потребность в большой высокой температуре в течение года. В Странах-членах Европейского Союза это означает иметь потребность сжечь эквивалент по крайней мере 3 000 литров нефти год. Если использование домовладельца меньше, лучше купить запущенную рукой единицу горящие дрова. Если дом уже оборудован котлом, который работает хорошо, и домовладелец думает о покупке автоматической единицы, самая дешевая вещь состоит в том, чтобы вложить капитал в отдельного истопника. В Дании этот вид вещи стоит о DKK 20-25.000, чтобы установить. Компактная единица, топившая единица или стоимость котла перед печью, по крайней мере, DKK 50.000. Несмотря на это лес горящая единица платит в конечном счете, потому что экономить на топливе имеет заказ 2000 DKK для каждого 1000 литров замененной нефти.


Обслуживание


Обслуживание очень важно, иначе есть риск огней дымохода и отравления угарным газом. Должным образом поддержанный огонь использует топливо лучше и дает лучшее соотношение цены и качества. Срок службы единицы также зависит от обслуживания.


3.8.4 СОЛОМЕННЫЕ КОТЛЫ УВОЛЬНЕНИЯ

У соломы есть теплота сгорания, которая подобна тому из леса и может использоваться в качестве топлива в котлах. Однако есть некоторые трудности, которые делают солому топливным источником используемый только в больших котлах обычно связанный с системами теплоцентрали и аграрным сектором.


Солома - трудный тип топлива. Трудно обращаться и питаться в котел, потому что это является неоднородным, относительно сырым, и большим в пропорции к его энергетическому содержанию: его объем приблизительно в 10-20 раз больше чем это угля. Кроме того 70 % горючей части соломы содержатся в газах, испускаемых во время нагревания, так называемых изменчивых компонентов. Такое высокое содержание изменчивых газов требует у распределения и смешивания воздуха сгорания и к дизайну горелки и камеры сгорания. Солома также содержит много составов хлора, которые могут вызвать проблемы коррозии, особенно с высокими поверхностными температурами. Смягчение и таяние температур соломенного пепла происходят относительно низко из-за большого содержания щелочных металлов. Как следствие, отсрочка проблем может произойти при низких поверхностных температурах.


3.8.4.1 Системы теплоцентрали

Несмотря на все проблемы с соломой есть огромное число запущенных соломой заводов теплоцентрали на всем свете. С 1980 больше чем 70 таких заводов были построены в одной только Дании. Их диапазон выходной мощности от 0,6 МВТ до 9 МВТ и средний размер составляют 3,7 МВТ. Эти заводы используют главным образом так называемые товары Хесстона соломы с измерениями 2,4x1,2x1,3 м. и вес 450 кг. Распространено иметь спину система, основанная на нефтяном или газовом котле, который может покрыть необходимую продукцию во время пиковых ситуаций с грузом, ремонта и расстройств. Таким образом запущенный соломой котел обычно проставляется размеры для 60-70 % максимального груза, который облегчает работать на низком летнем уровне груза.


Запускающие солому заводы составлены из тех же самых главных компонентов: соломенное здание хранения, соломенное устройство взвешивания, соломенный подъемный кран, конвейер (кормящий единицу), кормя систему, котел, очистку газа гриппа, стек.


Котел


Конвейер несет солому в основание котла, который состоит из крепкой железной решетки. Это - место, где сгорание имеет место. Решетка обычно делится на несколько зон сгорания с отдельными трубачами, подающими воздух сгорания через решетку. Сгоранием можно управлять индивидуально в каждой зоне, таким образом приемлемое выгорание соломы может быть получено. Большая часть энергетического содержания соломы представлена изменчивыми газами (приблизительно 70 %), которые выпущены во время нагревания и сожжены в камере сгорания выше решетки. Чтобы обеспечить воздух сгорания для газов, вторичный воздух подан через носики, расположенные в стенах котла. От камеры сгорания газы гриппа ведут к разделу конвекции котла, куда большая часть высокой температуры передана через стену котла обращающейся котловой воде. Конвектор обычно составляется из рядов вертикальных труб, через которые проходят газы гриппа. У большинства существующих заводов есть economiser, то есть теплообменник, установленный после конвектора. В этой единице газы гриппа передают больше высокой температуры к котловой воде, приводящей к увеличенной эффективности системы.


Требования к уровню качества к соломе


Солома, поставляемая заводам, должна соответствовать определенным требованиям, чтобы уменьшить риск операционных проблем во время различных процессов выработки энергии. Хранение, обработка, дозирование, кормление, сгорание, и экологические последствия тех процессов - все потенциальные причины проблем. Влагосодержание соломы - самые важные качественные критерии для этого топлива. Влагосодержание изменяется между 10-25 %, но в некоторых случаях это может быть еще выше. Калорийность (энергетическое содержание за кг) соломы непосредственно пропорциональна влагосодержанию, от которого вычислена цена.


Все согревающие заводы определяют максимальное приемлемое влагосодержание в поставляемой соломе. Содержание паводка может вызвать проблемы хранения и сбой завода так же как уменьшенную способность и увеличенные затраты производства во время обработки, дозирования и кормления (и возможно сокращение эффективности котла). Максимальное приемлемое влагосодержание изменяется от завода до завода, но это - обычно вода на 18-22 %. Различные типы соломы ведут себя очень по-другому во время сгорания. Некоторые типы горят почти взрываясь, оставляя едва любой пепел, тогда как другие типы горят очень медленно, оставляя почти полные скелеты пепла на решетке. Опыт из запущенных соломой заводов теплоцентрали не всегда идентичен от завода до завода, и различные условия сгорания могут редко объясняться на основе обычных лабораторных экспертиз.


3.8.4.2 Нагревание заводов, меньших чем 1 МВТ

Этот тип завода отличается технически от заводов теплоцентрали и используется главным образом в сельском хозяйстве. Использование соломы для выработки энергии в аграрном секторе, поскольку мы знаем это сегодня, началось в 1970-ых в результате "энергетического кризиса" и получающихся субсидий для установки запущенных соломой котлов. В течение прошлых 10-15 лет понятие горящей соломы развилось от маленьких примитивных и трудовым образом требовательных котлов с увольнением партии и значительными проблемами дыма в большие котлы, испускающие небольшой дым, которые или запущены партией или автоматические с топливом, поставляемым только 1-2 раза в день.


Запущенные партией котлы


Ранее, рынок был во власти котлов для маленьких товаров. Сегодня, однако, большинство запущенных партией котлов разработано для больших товаров (рулоны, товары среднего размера или товары Хесстона).The большие котлы кипы хорошо удовлетворены для ежегодного согревающего требования, соответствующего по крайней мере 10 000 литров нефти. Котлы доступны в различных размерах, держащихся от 1 рулона (200-300 кг) к 2 товарам Хесстона (1 000 кг). Котел запущен с 1 кипой за один раз. Трактор, оснащенный захватом или вилкой, вводит кипу через питающиеся ворота впереди котла. Чтобы гарантировать надлежащее сгорание и минимизировать эмиссию частицы от газов гриппа, воздушная скорость и поставка могут быть отрегулированы посредством постепенного изменения между верхним и более низким разделом котла и регулируя воздушный объем.


Запущенные партией котлы имели обыкновение вызывать много проблем когда питающийся соломой низшего качества, и поставкой воздуха сгорания было трудно управлять. В недавних моделях, однако, была в конечном счете решена проблема контроля, но содержание воды соломы должно все еще быть сохранено ниже 15-l8 %. Сегодня, эффективность 75 % и содержание КО ниже 0,5 % возможны в запущенных партией котлах. О несколько l0 годы назад, эффективность составляла только 35 %.


Автоматически запущенные котлы


Интерес к автоматически запущенным котлам происходит из-за большого количества труда, необходимого, управляя маленькими котлами кипы с увольнением партии, которое имело обыкновение быть очень популярным. Несколько типов автоматических котельных установка были развиты, но они все включают устройство дозирования, которое автоматически кормит солому в котел непрерывно. Устройство дозирования может быть разработано для целых товаров, соломы сокращения или соломенных шариков.


Котлы для товаров соломы


Единицы, состоящие из scarifier/cutter, были развиты, которые отделяют товары, разделяя их в части переменных размеров. Товары питаются в эту единицу на конвейере. Объем соломы рассматривал, часто регулируется, просто изменяя скорость конвейера. Солома транспортируется от scarifier/cutter конвейерами червя или трубачами. Если трубачи используются, расстояние до котла может быть больше чем с червями, но это оборудование также расходует больше энергии.


scarifier фактически не сокращает или кромсает солому, но это разделяет солому на сегменты, в которые это было уплотнено поршнем упаковочного пресса. Чтобы гарантировать спокойное течение соломы через транспортную систему, у scarifier обычно есть сдерживающее устройство. У большинства scarifiers есть ножи, чтобы ослабить солому, не создавая большие глыбы.


В автоматически запущенных котлах сгорание берет места, поскольку солома питается в котел. Подача воздуха приспособлена к соломенному объему посредством приспосабливаемого увлажнителя на трубаче. Это гарантирует хорошее сгорание, значительно улучшенный фактор использования, и соответствующее сокращение проблем эмиссии частицы по сравнению с первыми вручную запущенными котлами без воздушных устройств регулирования. Солома загорается легко в автоматическом котле, потому что новая солома поставляется непрерывно.


Очесывающие аппараты для шариков


Использование соломенных шариков для выработки энергии пробудило некоторый интерес в последние годы. До сих пор, только небольшие количества соломенных шариков были произведены. Из интереса гомогенная и удобная природа этого топлива, которое делает это прекрасным для транспорта в танкерах и для использования на автоматических согревающих заводах. Есть, однако, все еще нерешенные проблемы шлака, когда шарики используются в маленьких котлах. Возможность установления сети продаж для сельских районов и деревень рассматривают в некоторых развитых странах. Питаемые шариком заводы обычно предназначаются для внутреннего нагревания, и они состоят из котла и закрытого журнала для топлива (соломенные шарики). Червь истопника кормит топливо в очаг расположенным в котле. Когда завод работает, червь истопника работает периодически, и питающаяся способность отрегулирована, регулируя вклвыкл интервалы. Воздух сгорания подан трубачом. Количество пепла от маленького запущенного соломой котла как правило - 4 % в развес используемой соломы.


3.8.5 ЭФФЕКТИВНЫЕ ДЕРЕВЯННЫЕ МЕТОДЫ ГОРЕНИЯ ДЛЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН

Для больше чем одной трети людей в мире реальный энергетический кризис - ежедневная схватка, чтобы найти лес, они должны приготовить обед. Их поиск леса, когда-то простая задача, изменился, поскольку леса отступают, к труду дня в некоторых местах. Восстановление лесных массивов, использование альтернативных видов топлива и топливное сохранение через улучшенные печи - три метода, которые предлагают возможные решения кризиса дров. Программы восстановления лесных массивов были запущены во многих странах, но высокий показатель пользующегося большим спросом роста означает, что леса сокращаются намного быстрее, чем они повторно устанавливаются. Альтернативные виды топлива как биогаз и солнечная энергия могут быть одной частью решения. Другая часть состоит из использования эффективного леса горящие методы как улучшенные печи повара.


3.8.5.1 Топливосберегающие печи повара

Самый непосредственный способ уменьшить использование леса как приготовление топлива состоит в том, чтобы ввести улучшенный лес - и жгущие древесный уголь печи повара. Простые модели печи уже в использовании могут разделить на два использование дров. Совместное усилие, чтобы развить более эффективные модели могло бы уменьшить это число до 1/3 или ¼, экономя больше лесов чем все усилия по переустановке, запланированные остальную часть столетия. Используя простые очаги, такие как используемые в Индии, Индонезии, Гватемале и в другом месте, одна треть так много леса оказало бы ту же самую услугу. Эти глина "плиты" обычно строится на месте с закрытым очагом, отверстиями, в которых можно поместить суда, которые будут нагреты, и короткий дымоход для наброска. Их энергетический урожай изменяется, в зависимости от модели, между приблизительно 15 и 25 %. Если бы эти "плиты" использовались всюду по Sahel, то потребление дров было бы уменьшено двумя третями: 0,2 m3
вместо 0,6 m3
на человека ежегодно. Есть ясная выгода улучшенных печей повара отдельной семье, местному сообществу, стране и глобальному сообществу. Короче говоря, они включают:


Меньше времени потратило собирающийся лес или меньше денег, потраченных на топливе, - меньше дыма в кухне; уменьшение дыхательных проблем связалось с ингаляцией дыма, - меньшим количеством удобрения, используемого в качестве топлива, выпуская больше удобрения для сельского хозяйства, - небольшой начальной стоимости по сравнению с большинством других видов плит, - улучшенная гигиена с моделями, которые поднимают кулинарию от пола, - безопасность: меньше ожогов от открытого огня; меньше шанса детей, попадающих в огонь или варочные котлы; если горшки надежно установлены в печь, меньше шанса детей, сбрасывающих их на себе, - приготовление удобства: печи (быть сделанным к любой высоте и может иметь рабочее место на поверхности, - огонь, требуют меньшего внимания, поскольку за печами с контролем за увлажнителем может быть легче ухаживать. Здание печи может создать новые рабочие места, - потенциал для того, чтобы использовать местные материалы и - потенциал для местных новшеств, - деньги и сэкономленное время можно инвестировать в другом месте в сообществе. Пониженный темп вырубки леса улучшает климат, деревянную поставку и гидрологию; эрозия почвы уменьшений, - потенциал для того, чтобы уменьшить зависимость от импортированного топлива.


<<TOC4>>, Готовящий сохраненной высокой температурой


В регионах, где большая часть ежедневной кулинарии вовлекает длинный период кипения (требуемый для многих бобов, зерен, тушеного мяса и супов) количество топлива должно было закончить процесс готовки, может быть очень уменьшен, готовя сохраненной высокой температурой. Это - практика древнего происхождения, которое все еще используется в некоторых частях мира сегодня.


В некоторых областях яма вырыта и выровнена со скалами, ранее нагретыми в огне. Еда, которая будет приготовлена, помещена в выровненную яму, часто покрываемую листьями, и целое покрыто насыпью земли. Высокая температура от скал сохранена земной изоляцией, и еда готовит медленно в течение долгого времени.


Другая версия этого метода состоит из рытья ямы и выравнивания этого с сеном или другим хорошим изоляционным материалом. Горшок еды, которая была ранее нагрета до кипения, помещен в яму, покрыл большим количеством сена и затем земли, и позволил готовить медленно сохраненной высокой температурой.


haybox плита


Этот последний метод - прямой предок Плиты Haybox, которая является просто хорошо изолированной коробкой, выровненной с рефлексивным материалом, в который помещен горшок еды, ранее принесенной к кипению. Еда приготовлена через 3 - 6 часов высокой температурой, сохраненной в изолированной коробке. Изоляция очень замедляет потеря проводящей высокой температуры, конвективная высокая температура в окружающем воздухе поймана в ловушку в коробке, и солнечное выравнивание отражает сияющую высокую температуру назад в горшок.


Простые плиты стиля haybox могли быть введены наряду с экономящими топливо печами повара в областях, где медленная кулинария осуществлена. Как эти коробки должны быть сделаны, и из того, какие материалы, возможно лучше всего оставлен людям, работающим в каждом регионе. Идеально, конечно, они должны быть сделаны из недорогих, в местном масштабе доступных материалов и должны соответствовать стандартным размерам горшка, используемым в области.


Строительство инструкций


Есть несколько принципов, которые должны быть учтены в отношении строительства haybox плиты:


· Изоляция должна покрыть шесть стороны коробки (особенно основание и крышка). Если одна или более сторон не будут изолированы, то высокая температура будет потеряна проводимостью через неизолированные стороны, и большая эффективность будет потеряна.


· Коробка должна быть воздухонепроницаемой. Если это не будет воздухонепроницаемо, то высокая температура будет потеряна через теплый воздух, убегающий конвекцией из коробки.


· Внутренние поверхности коробки должны иметь высокую температуру рефлексивный материал (такой как алюминиевая фольга), чтобы отразить сияющую высокую температуру от горшка назад к этому.


Простой, легкий haybox может быть сделан из 60 листом на 120 см твердой изоляции с лицом фольги и алюминиевой ленты. Плиты Haybox могут также быть построены, поскольку "окружают коробку" с прошедшим пространством, заполненным любым хорошим изоляционным материалом. Необходимая толщина изоляции будет меняться, насколько эффективный это (см. стол).


Хорошие Изоляционные материалы


Предложенная Толщина стенок


Пробка


5 см


Листы/шарики/чаши пенопласта


5 см


Сено/солома/порывы


10 см


Стружка опилок/леса


10 см


Шерсть/мех


10 см


Шерсть Fiberglas/glass


10 см


Измельченная газета/картон


10 см


Рисовые раковины корпусов/ореха


15 см


У внутренней коробки должен быть рефлексивный интерьер: алюминиевая фольга, солнечное защитное покрытие алюминия, старые пластины печати, другая полированная листовая сталь’ или серебряная краска будут все работать. Коробка может быть деревянной, или "может в можении", или картоне, или любой комбинации; пара сумок ткани могла бы также работать. Будьте изобретательными. Всегда убеждайтесь, что крышка - трудный воздух.


Инструкции для использования


Есть некоторые регуляторы, вовлеченные в приготовление с haybox плитами:


· Меньше воды должно использоваться, так как она не выкипается.


· Меньше приправления необходимо, так как аромат не выкипается.


· Кулинария должна быть начата ранее, чтобы дать еде достаточно времени, чтобы приготовить при более низкой температуре чем по печи.


· Работа плит Haybox лучше всего для больших количеств (более чем 4 lifers) как небольшие количества еды имеет меньше количества тепла и охлаждается быстрее чем большее количество. Два или больше меньшего количества еды может быть помещено в коробку, чтобы приготовить одновременно.


· Еда должна вскипеть в течение нескольких минут прежде, чем быть помещенным в коробку. Это гарантирует, что вся еда при температуре кипения, не только воде.


Коробки выступают лучше всего в низких высотах, где температура кипения является самой высокой. Они, как должны ожидать, не выступят также на больших высотах. Одно большое преимущество haybox плит состоит в том, что повар больше не должен поддержать на высоком уровне огонь или наблюдать или размешать горшок, как только это находится в коробке. Фактически, коробка не должна быть открыта во время приготовления, поскольку ценная высокая температура потеряна. И наконец, еда никогда не будет гореть в haybox.


Печи песка/глины: система Лорены


Система Лорены вовлекает строительство твердого блока песка/глины, затем вырезая туннели гриппа и топка. Блок - составная смесь песка/глины, у которой, после высыхания, есть сила слабого бетона (без стоимости). Смесь содержит 2 - 5 частей песка к 1 части глины, хотя пропорции могут отличаться широко.


Чистые глиняные печи раскалываются ужасно, потому что глина сжимается, как она сохнет и расширяется, когда она нагрета. Печи песка/глины - преобладающе песок, с достаточно просто глиной, чтобы склеить песок. Соединение должно содержать достаточно глины, чтобы связать зерна песка плотно вместе. Смесь песка/глины сильна в сжатии, но сопротивляется воздействию плохо. Это соответственно сильно в напряженности, если тонких стен избегают. В отличие от бетона, который работает хорошо тонкой раковиной, смесь песка/глины полагается на массу для предела прочности.


Преимущества:


· Песок и глина доступны в большинстве мест, и дешевы.


· Материал универсален; это может использоваться, чтобы построить почти любой размер или форму печи.


· Требуемые инструменты просты.


· Строительство печей требует простых навыков.


· Печи легко восстановить или заменить.


Неудобства:


· Строительство полагается на тяжелые материалы, которые являются не всегда доступными в стройплощадке и являются трудными транспортировать.


· Печи не транспортабельны.


· Печи песка/глины не водонепроницаемы.


· Строительство печи может потребовать нескольких дней тяжелой работы.


· Эффективность печей полагается на качество мастерства в их строительстве. Обычно, они, как могут ожидать, будут работать хорошо в течение, по крайней мере, года, после которого они, возможно, должны быть восстановлены.


ПЕЧЬ КЕНИИ


Один из самых успешных городских проектов печи в мире - Кения Керамический Жико (KCJ) инициатива. Более чем 500.000 печи этого нового улучшенного дизайна были произведены и распространены в Кении с середины 1980-ых. Известный как Кения Керамический Жико, KCJ, если коротко, улучшенная печь сделан из керамических и металлических компонентов и произведен и продан через местный неофициальный сектор. Одна из ключевых особенностей этого проекта была своей способностью использовать существующее производство печи повара и систему распределения, чтобы произвести и продать KCJ. Таким образом, улучшенная печь изготовлена и распределена теми же самыми людьми, которые производят и продают традиционный дизайн печи.


Другая важная особенность проекта печи Кении - то, что дизайн KCJ не принципиально новый метод в противоположность традиционной печи. KCJ - в основном, возрастающее развитие от традиционной цельнометаллической печи. Это использует материалы, которые в местном масштабе доступны и могут быть произведены в местном масштабе. Кроме того, KCJ хорошо приспособлен к образцам кулинарии значительного большинства городских домашних хозяйств Кении. Во многих отношениях, проект KCJ обеспечивает идеальный пример того, как улучшенный проект печи должен быть начат и осуществлен.


3.8.5.2 ТЕМНО-СЕРОЕ ПРОИЗВОДСТВО - PYROLYSIS

Производство древесного угля охватывает широкий диапазон технологий от простых и элементарных земных килограммов до комплекса, возражений древесного угля большой мощности. Различные производственные методы производят древесный уголь переменного качества. Улучшенные темно-серые производственные технологии в значительной степени нацелены на достижение увеличений чистого объема произведенного древесного угля так же как при усилении качественных особенностей древесного угля.


Типичные особенности древесного угля хорошего качества:


Содержание пепла


5 процентов


Неподвижное углеродистое содержание


75 процентов


Содержание Volatiles


20 процентов


Оптовая плотность


250-300 кг/м3


Физические характеристики


Умеренно рыхлый


Усилия улучшить темно-серое производство в значительной степени нацелены на оптимизацию вышеупомянутых особенностей по самой низкой инвестиционной и трудовой стоимости, поддерживая высокий производственный объем и отношения веса относительно деревянного сырья для промышленности.


Производство древесного угля состоит из шести главных стадий:


1. Подготовка леса


2. Высыхание - сокращение влагосодержания


3. Предварительное коксование - сокращение volatiles содержания


4. Коксование - дальнейшее сокращение volatiles содержания


5. Конец коксования - увеличение углеродистого содержания


6. Охлаждение и стабилизация древесного угля


Первая стадия состоит из коллекции и подготовки леса, основного сырья. Для небольших и неофициальных темно-серых производителей темно-серое производство - непиковая деятельность, которая выполнена периодически, чтобы ввести дополнительные наличные деньги. Следовательно, для них, подготовка леса для темно-серого производства состоит из простой укладки нечетных отделений и придерживается или очищенный от ферм или собранный у соседних лесистых местностей. Немного времени инвестируют в подготовку леса. Укладка может, однако, помочь в высыхании леса, который уменьшает влагосодержание, таким образом облегчающее процесс коксования. Более сложные темно-серые производственные системы влекут за собой дополнительную деревянную подготовку, такую как высаживание леса, чтобы уменьшить содержание пепла произведенного древесного угля. Считается, что лес, который не высажен, производит древесный уголь с содержанием пепла почти 30 процентов. Высаживание уменьшает содержание пепла до между 1 и 5 процентов, который улучшает особенности сгорания древесного угля.


Вторая стадия темно-серого производства выполнена при температурах в пределах от 110 - 220 градусов Цельсия. Эта стадия состоит, главным образом, из сокращения содержания воды первым удалением воды, сохраненной в деревянных порах тогда вода, найденная в клеточных стенках древесины и наконец химически направляющейся воды.


Третья стадия имеет место при более высоких температурах приблизительно 170 - 300 степеней и часто называется стадией перед коксованием. На этой стадии pyroligneous жидкости в форме метанола и уксусных кислот удалены и небольшое количество угарного газа, и углекислый газ испускается.


Четвертая стадия происходит в 200 - 300 степенях, где существенная пропорция легких смол и pyroligneous кислот произведена. Конец этой стадии производит древесный уголь, который является в основном коксуемым остатком леса.


Пятая стадия имеет место при температурах между 300 степенями и максимумом приблизительно 500 степеней. Эта стадия прогоняет остающийся volatiles и увеличивает углеродистое содержание древесного угля.


Шестая стадия вовлекает охлаждение древесного угля в течение по крайней мере 24 часов, чтобы увеличить его стабильность и уменьшить возможность самовоспламенения.


Заключительный этап состоит из удаления древесного угля от печи, упаковки, транспортировки, большой части и розничной продажи клиентам. Заключительный этап - жизненный компонент, который затрагивает качество наконец поставленного древесного угля. Из-за недолговечности древесного угля чрезмерная обработка и транспортировка по большим расстояниям могут увеличить количество штрафов приблизительно к 40 процентам таким образом очень сокращение ценности древесного угля. Распределение в сумках помогает ограничить количество штрафов, произведенных в дополнение к обеспечению удобного измеримого количества и для розничной продажи и для оптовых продаж.


3.8.6 Деревянные Основы Газификации

Деревянную газификацию также называют поколением газа производителя и разрушительной дистилляцией. Сущность процесса - производство огнеопасных газовых продуктов от нагревания леса. Угарный газ, газ метила, метан, водород, газы углеводорода, и другие различные компоненты, в различных пропорциях, может быть получен, нагреваясь или горящие деревянные продукты в изолированном или кислороде бедная окружающая среда. Это сделано горящим лесом в горелке, которая ограничивает воздухозаборник сгорания так, чтобы полное горение топлива не могло произойти. Связанный процесс - нагревание леса в замкнутом сосуде, используя внешний источник тепла. Каждый процесс производит различные продукты. Если бы лесу дали весь кислород, то это должно гореть чисто, побочные продукты сгорания были бы углекислым газом, водой, некоторым небольшим количеством пепла, (чтобы составлять неорганические компоненты леса) и высокая температура. Это - тип горения, за которое мы боремся в деревянных печах. Как только горение начинается, хотя возможно ограничить воздух топливом и все еще иметь процесс сгорания, продолжаются. Нехватка достаточного кислорода, вызванного ограниченным воздухом сгорания, вызовет частичное сгорание. В полном сгорании углеводорода (лес - в основном углеводород) кислород объединится с углеродом в отношении двух атомов к каждому углеродистому атому. Это объединяется с водородом в отношении двух атомов водорода к одному из кислорода. Это производит CO2
(углекислый газ) и H2
O (вода). Ограничьте воздух сгоранием, и высокая температура все еще позволит сгоранию продолжаться, но недостаточно хорошо. В этом ограниченном сгорании один атом кислорода объединится с одним атомом углерода, в то время как водород будет иногда объединяться с кислородом и иногда не объединяться с чем-либо. Это производит угарный газ, (тот же самый газ как автомобильный выхлоп и по той же самой причине) вода, и водородный газ. Это также произведет много других составов и элементов, таких как углерод, который является дымом. Сгорание леса - процесс ремешка ботинка. Высокая температура от сгорания ломает химические связи между сложными углеводородами, найденными в лесу (или любое другое топливо углеводорода), в то время как комбинация проистекающего углерода и водорода с "кислородным сгоранием производит" высокую температуру. Таким образом процесс ведет себя. Если воздух будет ограничен сгоранию, то процесс все еще произведет достаточную высокую температуру, чтобы сломать лес, но продуктами этого запрещенного сгорания будет угарный газ и водород, топливные газы, у которых есть потенциал, чтобы продолжить высокую температуру реакции и выпуска сгорания, так как они еще не полностью сожжены. (Другие продукты неполного сгорания, преимущественно углекислый газ и вода, являются продуктами полного сгорания и могут нестись не далее.) Таким образом это - простой технологический шаг, чтобы произвести газообразное топливо из цельного дерева. Где лес является большим, чтобы обращаться, топливо как деревянный газ (газ производителя) удобно и может быть сожжено в различных существующих устройствах, не, наименьшее количество которого является двигателем внутреннего сгорания. Должным образом разработанная древесина объединения горелки и воздух - один относительно безопасный способ сделать это. таким образом, эта вода доступна, чтобы играть роль в разрушительном процессе дистилляции. Лес также содержит много других химикатов от алкалоидных ядов до полезных ископаемых. Они также становятся частью процесса.


Как общее понятие, разрушительная дистилляция леса произведет газ метана, газ метила, водород, углекислый газ, угарный газ, деревянный алкоголь, углерод, воду, и много других вещей в небольших количествах. Газ метана мог бы составить целых 75 % такой смеси. Метан - простой газ углеводорода, который происходит в природном газе и может также быть получен из анаэробного бактериального разложения как "биогаз" или ”газ болота”. Это имеет ценность высокой температуры и просто обращаться. Газ метила очень тесно связан с алкоголем метила (деревянный алкоголь) и может быть сожжен непосредственно или преобразован в алкоголь метила (метанол), высококачественное жидкое топливо, подходящее для использования в двигателях внутреннего сгорания с очень маленькой модификацией. Очевидно, что оба из этих маршрутов к производству деревянного газа, неполным сгоранием или разрушительной дистилляцией, произведут легко топливо с рукояткой, которое может использоваться в качестве прямой замены для газов ископаемого топлива (природный газ или сжиженные газы, такие как пропан или бутан). Это может быть обработано теми же самыми устройствами, которые регулируют природный газ, и это будет работать в горелках или как топливо для двигателей внутреннего сгорания с некоторыми очень важными предостережениями.


3.8.6.1 Генераторы Газа производителя

Самое простое устройство - резервуар, сформированный как перевернутый конус (труба). Отверстие наверху, которое может быть запечатано, позволяет пользователю загружать опилки в резервуар. Есть выход наверху, чтобы снять деревянный газ. В основании открыт пункт "трубы", и это - то, где горение имеет место. После того, как загруженный (естественный пакет опилок будет препятствовать этому выпадать основание) опилки освещены от основания, используя устройство, такое как факел пропана. Опилки тлеют далеко. Сгорание поддержано источником вакуума, относился к выходу наверху, такому как вентилятор клетки для белок или двигатель внутреннего сгорания. Дым составлен через пористые опилки, быть частично фильтрованным в процессе, и выходит из горелки наверху, где это продолжает быть далее обусловленным и фильтрованным. Вакуум также тянет воздух в поддержать огонь. Эта горелка является сырой и не поддающейся контролю, тем более, что сгорание приближается к вершине груды опилок. Это может произойти быстро, так как нет никакого контроля, чтобы гарантировать, что опилки горят равномерно.” Ведет” огня, может сформироваться в опилках, достигающих к главной поверхности. Как только огонь прорывается через вершину опилок, вакуум относился к горелке, потянет большое количество воздуха в поддержке полного сгорания и высовывании ценности газа производителя как топливо. Этот процесс зависит от бедной пористости опилок, чтобы управлять воздухом сгорания, таким образом, лес куска не может использоваться, так как его намного большая пористость позволила бы слишком большому количеству воздуха войти, и пользователь достигнет полного сгорания при очень высоких температурах, а не тлении и частичного необходимого сгорания. Такая горелка является неудовлетворительной для длительного газового поколения, но дешево построить, и это будет работать с большой игрой. Для длительной бесперебойной операции деревянного генератора газа у единицы горелки должен быть более полный контроль над воздухом сгорания и топливной подачей. Есть различные способы сделать это. Например, если пункт сформированной горелки вышеупомянутой оригинальной трубы полностью приложен тогда, контроль над воздухом, входящим в горелку, может быть достигнут. Эта конфигурация успешно сожжет намного большее количество леса.


3.8.7 БРОЖЕНИЕ - Преобразование биомассы в этанол

Алкоголь может использоваться в качестве жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания или самостоятельно или смешан с нефтью. Поэтому, у них есть потенциал, чтобы изменить и/или увеличить поставку и использование топлива (специально для транспорта) во многих частях мира. Есть многие широко доступное сырье, из которого алкоголь может быть сделан, используя уже улучшенный и продемонстрировал существующие технологии. У алкоголя есть благоприятные особенности сгорания, а именно, чистое горение и высокая работа с рейтингом октана. Двигатели внутреннего сгорания, оптимизированные для операции на спиртовых топливах, являются на 20 процентов более энергосберегающими чем тогда, когда управляющийся на бензине, и двигатель, специально разработанный, чтобы бежать на этаноле, может быть на 30 процентов более эффективным. Кроме того, есть многочисленные экологические преимущества, особенно относительно лидерства, CO2
, SO2
, макрочастиц, углеводородов и эмиссии КО.


Этанол как самое важное спиртовое топливо может быть произведен, преобразовывая содержание крахмала сырья для промышленности биомассы (например, зерно, картофель, свеклы, сахарный тростник, пшеница) в алкоголь. Процесс брожения - по существу тот же самый процесс, используемый, чтобы сделать алкогольные напитки. Здесь дрожжи и высокая температура используются, чтобы сломать сложный сахар в более простой сахар, создавая этанол. Есть относительно новый процесс, чтобы произвести этанол, который использует cellulosic часть сырья для промышленности биомассы как деревья, травы и сельскохозяйственные траты. Целлюлоза - другая форма углевода и может быть разломана на более простой сахар. Этот процесс относительно нов и еще не коммерчески доступен, но потенциально может использовать намного более широкое разнообразие богатого, недорогого сырья для промышленности.


В настоящее время, приблизительно 6 миллиардов литров этанола произведены этот путь каждый год в США. Во всем мире, способность брожения к топливному этанолу увеличилась восьмикратный с 1977 приблизительно до 20 миллиардов литров ежегодно. Латинская Америка, во власти Бразилии, является самой большой в мире производственной областью биоэтанола. Страны, такие как Бразилия и Аргентина уже производят большое количество, и есть много других стран, таких как Боливия, Коста-Рика, Гондурас и Парагвай, среди других, которые серьезно рассматривают выбор биоэтанола. Спиртовые топлива также настойчиво преследовались во многих африканских странах, в настоящее время производящих сахар - Кения, Малави, Южная Африка и Зимбабве. Другие с большим потенциалом включают Маврикий, Свазиленд и Замбию. Некоторые страны модернизировали сахарную промышленность и имеют низкие издержки производства. Многие из этих стран являются не имеющими выхода к морю, что означает, что не выполнимо продать патоку в качестве побочного продукта на мировом рынке, в то время как импорт нефти также очень дорог и подвергается разрушению. Главные цели этих программ: разнообразие промышленности сахарного тростника, смещение энергетического импорта и лучшего использования ресурса, и, косвенно, лучше экологическое управление.


3.9 НЕБОЛЬШИЕ ЗАВОДЫ БИОГАЗА ДЛЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН

Дешевые Практические Проекты Технологии Биогаза


Есть два основных типа разложения или брожения: естественное и искусственное аэробное разложение. Анаэробный означает в отсутствие Эйра (Кислород). Поэтому любое разложение или брожение органического материала имеют место в отсутствие воздуха (кислород), известен как анаэробное разложение или брожение. Анаэробное разложение может также быть достигнуто двумя способами - естественный и искусственный.


3.9.1 Удобоваримая Собственность Органического вещества

Когда органическое сырье переварено в воздухонепроницаемом контейнере, только определенный процент от траты фактически преобразован в Биогаз и Переваренное Удобрение. Часть этого трудно перевариваема в различной степени и или накоплена в систематизаторе или освобождалась от обязательств со сточными водами. Удобоваримость и другие связанные свойства органического вещества обычно выражаются в следующих сроках:


Влажность


Это - вес воды, потерянной после высыхания органического вещества (OM) в 100 градусах Цельсия. Это достигнуто, суша органическое вещество в течение 48 часов в духовке, пока никакая влажность не потеряна. Влагосодержание определено, вычитая (высушенный) вес финала из оригинального веса OM, взятого как раз перед включением духовки.


Полные Твердые частицы


Вес сухого вещества (немецкая марка) или Полные Твердые частицы (TS), остающийся после высыхания органического вещества в духовке как описано выше. TS - ”Сухой Вес” OM (Примечание: после того, как солнце, сушащее вес OM все еще, содержит приблизительно 20%-ую влажность). Число 10%-ого TS подразумевает, что 100 граммов образца будут содержать 10 граммов влажности и 90 граммов сухого веса. Полные Твердые частицы состоят из Органических Удобоваримых (или Изменчивые Твердые частицы) и трудно перевариваемое тело (Пепел).


Изменчивые Твердые частицы / Летучее вещество


Вес сожженных - от органического вещества (OM), когда "немецкая марка сухого вещества" или ”Полные Твердые-частицы-TS” нагреты при температуре 550 градусов Цельсия в течение приблизительно 3 часов, известен как Изменчивые Твердые частицы (ПРОТИВ) или Летучее вещество (VM). Печь глушителя используется для нагревания Сухого вещества или Полных Твердых частиц OM при этой высокой температуре, после которой только остается пепел (неорганическое вещество). В другой опеке Изменчивые Твердые частицы - то, что часть Полных Твердых частиц, которая испаряется, когда она нагрета в 550 градусах Цельсия и неорганический материал, оставленный после нагревания OM при этой температуре, знают как Неподвижные Твердые частицы или Эш. Это - Изменчивая фракция Твердых частиц Полных Твердых частиц, которая преобразована бактериями (микробы) в к биогазу.


Неподвижные Твердые частицы или Пепел


Вес вопроса, остающегося после образца, нагрет в 550 градусах Цельсия, известен как Неподвижные Твердые частицы (ФС) или пепел. Неподвижные Твердые частицы - биологически инертный материал и также известны как Эш.


3.9.2 Система Biogas Production

Биогаз (главным образом, смесь метана и углекислого газа) произведен/произведен под обоими, естественными и искусственными условиями. Однако для техно экономически жизнеспособное производство биогаза для более широкого заявления искусственная система - лучший и самый удобный метод. Производство биогаза - биологический процесс, который имеет место в отсутствие воздуха (кислород), через который органический материал преобразован в в, по существу Метан (CH4
) и Углекислый газ (CO2
) и в процессе дает превосходное органическое удобрение и перегной как второй побочный продукт. Одно существенное требование в производстве биогаза является воздухонепроницаемым (герметичный воздух) контейнер. Биогаз произведен только, когда разложение биомассы имеет место при анаэробных условиях, поскольку анаэробные бактерии (микробы), которые живут без кислорода, ответственны за производство этого газа посредством разрушения органического вещества. Воздухонепроницаемый контейнер, используемый для производства биогаза при искусственном условии, известен как систематизатор или реактор.


3.9.3 Состав Биогаза

Биогаз - бесцветный, воспламеняющийся газ без запаха, произведенный органической тратой и разложением биомассы (брожение). Биогаз может быть произведен из животного, человека и завода (урожай) траты, сорняки, травы, виноградные лозы, листья, водные растения и остатки урожая и т.д. Состав различных газов в биогазе дан в Диаграмме ниже:


Метан (CH4
)


55-70 %


Углекислый газ (CO2
)


30-45 %


Водородный Сульфид (H2
S)


1-2 %


Азот (N2
)


0-1 %


Водород (H2
)


0-1 %


Углерод Моно Окись (КО)


Следы


Кислород (O2
)


Следы


3.9.4 Собственность Биогаза

Биогаз горит с синим пламенем. Энергетическая ценность непосредственно пропорциональна на сумму метана, который она содержит, и это зависит от природы сырья, используемого в вываривании. Так как состав этого газа отличается, горелки, разработанные для каменноугольного газа, бутана или LPG когда использующийся, поскольку ‘горелка биогаза’ даст намного более низкую эффективность. Поэтому особенно разработанные горелки биогаза используются, которые дают тепловую эффективность 55-65 %.


Биогаз - очень устойчивый газ, который является нетоксичным, бесцветным, безвкусным и газом без запаха. Однако, поскольку у биогаза есть небольшой процент водородного сульфида, смесь может очень немного пахнуть тухлым яйцом, которое не часто примечательно, особенно будучи сожженным. Когда смесь метана и воздух (кислород) ожог синее пламя испускаются, производя большую энергию количества тепла. Из-за смеси углекислого газа в большом количестве биогаз становится безопасным топливом в сельских домах, как предотвратит взрыв.


3.9.5 Механика Извлечения Биогаза

Разложение (брожение) процесс для формирования метана от органического материала (разлагаемый микроорганизмами материал) вовлекает группу организмов, принадлежащих семье - ‘Бактерии Метана’, и является сложным биологическим и химическим процессом. Для понимания простых людей и полевых рабочих, вообще говоря производство биогаза вовлекает два главных процесса, состоящие из кислотного формирования (сжижение) и газового формирования (газификация). Однако с научной точки зрения говоря эти два широкий процесс может далее быть дележом, который дает четыре стадии анаэробного брожения в систематизаторе - они:


1. Гидролиз,


2. Окисление,


3. Гидрирование,


4. Формирование метана.


В то же самое время для всех практические цели можно взять производственный цикл метана в качестве трех деятельности стадии а именно, гидролиз, окисление и формирование метана.


Две группы бактерий работают над основанием (сырье для промышленности) в систематизаторе - они: non-methanogens и methanogens. При нормальных условиях non-methanogenic бактерии (микробы) могут вырасти на диапазон pH фактора 5,0-8,5 и диапазон температуры 25-42 градусов; тогда как, methanogenic бактерии может идеально вырасти на диапазон pH фактора 6,5-7,5 и диапазон температуры 25-35 градусов Цельсия. Эти methanogenic бактерии известны как ‘Бактерии Mesophillic’ и, как находят, более гибки, и полезный упаковывают простых домашних систематизаторов, поскольку они могут работать под широким диапазоном температуры, столь же низко как 15 градусов Цельсия к столь же высоко как 40 градусов Цельсия. Однако их эффективность понижается значительно, если шламовая температура понижается 20 градусов Цельсия, и почти прекратите функционировать при шламовой температуре ниже 15 градусов Цельсия. Из-за этого Бактерии Mesophillic могут работать под всеми тремя температурными зонами Индии, не имея необходимость обеспечивать или систему нагрева в систематизаторе или изоляцию на заводе, таким образом держа стоимость заводов биогаза размера семьи на возможном уровне.


Есть другие две группы анаэробных бактерий - они - (i) Pyscrophillic Бактерии и (ii) Бактерии Thermophillic. Группа pyscrophillic работы бактерий при низкой температуре, в диапазоне 10-15 градусов Цельсия, но работе все еще продолжает узнавать, что жизнеспособность их группируется бактерий для полевых заявлений. Группа thermophillic бактерий работает при намного более высокой температуре, в диапазоне 45-55 градусов Цельсия и очень эффективна, однако они более полезны в вываривании высокого показателя (брожение), особенно где большое количество сточных вод уже освобождается от обязательств при более высокой температуре. Как в обоих случаи дизайн завода должен быть сложным поэтому, эти две группы Бактерий (Pyscrophillic & Thermophillic) не очень полезны в случае простого индийского сельского завода биогаза.


3.9.6 Завод биогаза

Завод биогаза (ПОГРАНИЧНЫЙ МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ) является воздухонепроницаемым контейнером, который облегчает брожение материала при анаэробном условии. Другие имена, данные этому устройству, являются ‘Систематизатором Биогаза’, ‘Реактор Биогаза’, ‘Генератор Метана’ и ‘Реактор Метана’. Рециркуляция и обработка органических трат (разлагаемый микроорганизмами материал) посредством Анаэробного Вываривания (Брожение) Технология не только обеспечивают биогаз как чистое и удобное топливо, но также и превосходное и обогащенное биоудобрение. Таким образом ПОГРАНИЧНЫЙ МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ также действует как миниатюрная фабрика Биоудобрения следовательно, некоторые люди предпочитают отсылать его как ‘Туковый завод Биогаза’ или ‘Завод Биоудобрения’. Новый органический материал (вообще в однородной шламовой форме) питается в систематизатор завода от одного конца, известного как Входная Труба или Входной Резервуар. Разложение (брожение) имеет место в систематизаторе из-за бактериального (микробного) действия, которое производит биогаз и органическое удобрение (удобрение), богатое перегноем & другими питательными веществами. Есть предоставление для того, чтобы сохранить биогаз на верхней части ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА. Есть некоторые проекты ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА, у которых есть плавающий газгольдер, и другие установили газовую палату хранения. На другом конце трубы выхода систематизатора или выхода резервуар обеспечен для автоматической разгрузки переваренного удобрения жидкости.


3.9.6.1 Компоненты Завода Биогаза

Главные компоненты ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА: Систематизатор, Газгольдер или Газовая Палата Хранения, Входное отверстие, Выход, Смешивая Резервуар и Газовую Трубу Выхода.


Систематизатор


Это - или структура Эллипсоидальной формы или Цилиндрической формы под землей, где вываривание (брожение) основания имеет место. Систематизатор также известен как ‘Резервуар брожения или Палата’. В простом сельском домашнем ПОГРАНИЧНОМ МЕЖСЕТЕВОМ ПРОТОКОЛЕ, работающем под окружающей температурой, систематизатор (палата брожения) разработан, чтобы считать жидкий раствор эквивалентным 55, 40 или 30 дней ежедневного кормления. Это известно как Гидравлическое Время Задержания (HRT) ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА. Разработанный HRT 55, 40 и 30 дней определены различными температурными зонами в стране - государства и области, подпадающие под различные температурные зоны, уже определены для Индии. Систематизатор может быть построен из кирпичной кладки, цементный бетон (CC) или укрепил цементный бетон (RCC) или каменную каменную кладку или готовые цементные бетонные блоки (PFCCB) или Железноцемент (железобетон) или сталь или резина, или бамбук укрепил цементный раствор (BRCM). В случае меньшей способности, пускающей в ход заводы газгольдера 2 и 3 m3
, никакая стена разделения не обеспечена в систематизаторе, тогда как BGPs 4 m3
способности и выше обеспечили стену разделения в середине. Это обеспечено для того, чтобы оно предотвратило срывание жидкого раствора и продвижение лучшей эффективности. Это означает, что стена разделения также делит весь объем систематизатора (палата брожения) в две половины. По сравнению с этим никаким разделением стена обеспечена в систематизаторе неподвижного дизайна купола. Причина этого состоит в том, что диаметр систематизаторов во всех неподвижных моделях купола сравнительно намного больше чем плавающий барабан BGPs, который заботится о срывающих проблемах к удовлетворительному уровню, не добавляя к дополнительной стоимости обеспечения стены разделения.


Газовый Держатель или Газовая Палата Хранения


В случае плавания газового держателя BGPs Газовый держатель - барабан как структура, изготовленная или листов мягкой стали или железноцемента (железобетон) или высокая пластмасса плотности (HDP), или стакан волокна укрепил пластмассу (FRP). Это соответствует как кепка на рте систематизатора, где это погружено в жидкий раствор и отдых на выступе, построенном в систематизаторе с этой целью. Барабан собирает газ, который произведен из жидкого раствора в систематизаторе, поскольку это анализируется, и повышается вверх, будучи легче воздуха. Чтобы гарантировать, что есть достаточно давления на сохраненный газ так, чтобы это текло самостоятельно на грани использования через трубопровод, когда клапан ворот открыт, газ сохранен в газовом держателе в постоянном давлении 8-10 см водной колонки. Это давление достигнуто, делая вес держателя биогаза как 80-100 kg/cm2
. Во вверх и вниз по движению барабан управляется центральной трубой гида. Сформированный газ иначе запечатан от всех сторон кроме в основании. Пена полувысушенной циновки, сформированной о поверхности жидкого раствора, сломана (нарушенная), вращая держателя биогаза, у которого есть ломающая пену договоренность в этом. Газовая вместимость размера семьи, пускающего в ход ПОГРАНИЧНЫЙ МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ держателя биогаза, сохранена как 50 % способности уровня (ежедневное производство газа через 24 часа). Эта вместимость прибывает приблизительно в 12 часов биогаза, производимого каждый день.


В случае неподвижных проектов купола держатель биогаза обычно известен как газовая палата хранения (GSC). GSC - интеграл и установленная часть Главной Единицы Завода (MUP) в случае неподвижного купола BGPs. Поэтому GSC неподвижного ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА купола сделан из того же самого строительного материала как тот из MUP. Газовая вместимость установленного ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА купола размера семьи сохранена как 33 % способности уровня (ежедневное производство газа через 24 часа). Эта вместимость прибывает приблизительно в 8 часов биогаза, произведенного в течение ночи, когда это не находится в использовании.


Входное отверстие


В случае плавающего биогаза держатель перекачивает Входное отверстие по трубопроводу, сделан из цементной трубы бетона. Входная Труба достигает основания систематизатора хорошо на одной стороне стены разделения. Верхний край этой трубы связан со Смешивающимся Резервуаром.


В случае первых одобренных неподвижных моделей купола (Модель Janata) входное отверстие походит на палату или резервуар - это - сформированное строительство кирпичной кладки рта звонка, и его внешняя стена неаккуратна. У верхнего края внешней стены входной палаты есть открытие, соединяющее смешивающийся резервуар, тогда как нижняя часть присоединяется к входным воротам. Вершина (вход) во входную палату сохранена покрытой тяжелой плитой. У Входного отверстия других неподвижных моделей купола (Deenbandhu и Shramik Bandhu) есть Цементный Бетон Асбеста (ACC) трубы соответствующих диаметров.


Выход


В случае плавания газового держателя перекачивают Выход по трубопроводу, сделан из цементной трубы бетона, стоящей под углом, который достигает основания систематизатора на противоположной стороне стены разделения. На меньших заводах (2 и 3 m3
способности BGPs), у которого нет никаких стен разделения, выход сделан из маленьких (длина на приблизительно 60 см) цементной трубой бетона, вставленной на вершине большинство части систематизатора, погруженного в жидкий раствор.


В двух установленных куполах (модели Janata & Deenbandhu) заводы, Выход сделан в форме прямоугольного резервуара. Однако, в случае Shramik Bandhu моделируют, верхняя часть Выхода (известный как Палата Смещения Выхода) сделана полусферической в форме, разработанной, чтобы спасти в материальной и трудовой стоимости. Во всех трехнеподвижных моделях купола (модели Janata, Deenbandhu & Shramik Bandhu), задний конец резервуара выхода связан с воротами выхода. Есть маленькое открытие, обеспеченное на внешней стене палаты выхода для автоматической разгрузки переваренного жидкого раствора вне ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА, равного приблизительно 80-90 % ежедневной подачи. Главный вход в палату выхода сохранен покрытым тяжелой плитой.


Смешивание Резервуара


Это - цилиндрический резервуар, используемый для того, чтобы сделать однородный жидкий раствор, смешивая удобрение от домашних сельскохозяйственных животных с соответствующим количеством воды. Полностью смешивание жидкого раствора прежде, чем выпустить это в систематизаторе, через входное отверстие, помогает в увеличении эффективности вываривания. Обычно поклонник едока установлен в смешивающемся резервуаре для того, чтобы облегчить легкое и более быстрое смешивание удобрения с водой для того, чтобы сделать однородный жидкий раствор.


Газовая Труба Выхода


Газовая Труба Выхода сделана из трубы GI и установлена сверху барабана в центре в случае плавающего ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА держателя биогаза и на короне неподвижного ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА купола. От этой трубы связь с газопроводом сделана для того, чтобы передать газ на грани использования. Клапан ворот закреплен на газовой трубе выхода, чтобы закрыть и проверить поток биогаза от завода до трубопровода.


3.9.7 Функционирование Простой Индии Сельские Домашние Заводы Биогаза

Новый органический материал (вообще в однородной шламовой форме) питается в систематизатор завода от одного конца, известного как Входное отверстие. Неподвижное количество нового материала, питаемого каждый день (обычно в одной партии в предопределить время), понижается у основания систематизатора и формирует ‘самый нижний активный слой’, будучи более тяжелым тогда в предыдущий день и более старый материал. Разложение (брожение) имеет место в систематизаторе из-за бактериального (микробного) действия, которое производит биогаз и переваренный или полупереварило органический материал. Как органические материальные ферменты, сформирован биогаз, который повышается до вершины и накоплен (собранный) в газовом держателе (в случае плавания газового держателя BGPs) или газовая палата хранения (в случае неподвижного купола BGPs). Газовая труба выхода обеспечена на вершине большинство части газового держателя (газовая палата хранения) ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА. Альтернативно, произведенный биогаз может быть взят к другому месту через трубу, связанную сверху газовой трубы выхода, и сохранил отдельно. Жидкий раствор (полупереваренный и переваренный) занимает главную часть систематизатора, и отстой (почти полностью переваренный) занимает основание большинство части систематизатора. Переваренный жидкий раствор (также известный как сточные воды) автоматически освобожден от обязательств от другого открытия, известного как выход, превосходное биоудобрение, богатое перегноем. Анаэробное брожение увеличивает содержание аммиака на 120 % и быстрое действие, фосфористое на 150 %. Так же процент поташа и нескольких микропитательных веществ, полезных для здорового роста зерновых культур также, увеличивается. Азот преобразован в Аммиак, который легче для завода поглотить. Этот переваренный жидкий раствор может или быть взят непосредственно к области фермера наряду с поливной водой или сохранен в жидком растворе ямы (приложенный к ПОГРАНИЧНОМУ МЕЖСЕТЕВОМУ ПРОТОКОЛУ) для того, чтобы высохнуть или направил к яме компоста для того, чтобы сделать компост наряду с другой ненужной биомассой. Жидкий раствор и также отстой содержат более высокий процент азота и фосфористый чем то же самое количество сырого органического материала, питаемого в систематизаторе ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА.


3.9.7.1 Тип Вываривания

Вываривание органических материалов на простых сельских домашних заводах биогаза может быть классифицировано под тремя широкими категориями. Они - (i) Питаемое партией вываривание (ii) Полунепрерывное вываривание и (iii) полу партия питаемое вываривание.


Питаемое партией Вываривание


В питаемом партией процессе вываривания материал, который будет переварен, загружен (с материалом семени или innouculam) в систематизатор в начале процесса. Систематизатор тогда запечатан, и содержание оставляются обзору (фермент). При завершении цикла вываривания систематизатор открыт и отстой (удобрение), удаленное (освобожденный). Систематизатор убран и еще раз загружен новым органическим материалом, доступным в сезон.


Полунепрерывное Вываривание


Это вовлекает кормление органической матери в однородной шламовой форме в систематизаторе ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА однажды через день, обычно в неподвижное время. Каждый день переварил жидкий раствор; эквивалентный приблизительно 85-95 % ежедневного входного жидкого раствора автоматически освобожден от обязательств от стороны выхода. Систематизатор разработан таким способом, которым новый питаемый материал выходит после завершения цикла (или 55, 40 или 30 дней), в форме переваренного жидкого раствора. В полунепрерывной системе вываривания, когда-то процесс стабилизирован через несколько дней начальной погрузки ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА, производство биогаза следует за однородным образцом.


Полупартия накормила Вываривание


Комбинация партии и полунепрерывного вываривания известна как полупартия питаемое вываривание. Такой процесс вываривания используется, где удобрение от домашних сельскохозяйственных животных не достаточно, чтобы управлять заводом и в то же самое время органической тратой как, остатки урожая, сельскохозяйственные траты (paddy и солома сорняка), водные гиацинты и сорняки и т.д., доступны в течение сезона. В, поскольку полупартия накормила вываривание, начальная погрузка сделана с зеленой или полусухой или сухой биомассой (который не может быть уменьшен в до шламовой формы), смешанный со стартером, и систематизатор запечатан. У этого завода также есть входная труба для ежедневного кормления жидкого раствора удобрения от животных. Полупартия питалась, у систематизатора будет намного более длительный цикл вываривания производства газа по сравнению с питаемым партией систематизатором. Этому идеально удовлетворяют для бедных крестьян, имеющих 1-2 рогатого скота, или 3-4 козы, чтобы ответить главному требованию кулинарии и в конце цикла (6-9 месяцев) дадут обогащенное удобрение в форме переваренного отстоя.


3.9.7.2 Стратификация (Иерархическое представление) Систематизатора из-за Анаэробного Брожения

В процессе вываривания сырья для промышленности в ПОГРАНИЧНОМ МЕЖСЕТЕВОМ ПРОТОКОЛЕ сформированы много побочных продуктов. Они - биогаз, пена, суперплавающий, переваренный жидкий раствор, переваренный отстой и неорганические твердые частицы. Если содержание систематизатора биогаза не размешано или нарушено в течение нескольких часов тогда, эти побочные продукты сформированы в к различным слоям в систематизаторе. Самый тяжелый побочный продукт, который является неорганическими твердыми частицами, будет в основании большинством части, сопровождаемой переваренным отстоем, и так далее и т.д как показано в трех диаграммах для трех различных типов систематизатора.


Биогаз


Биогаз - горючий газ, произведенный из анаэробного вываривания органического вещества. Включая Метан на 55-70 %, Углекислый газ на 30-45 %, 1-2 % Водородного Сульфида и следов другие газы.


ИЕРАРХИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ


ПОЛЕЗНЫЕ ФРАКЦИИ


Газ


БИОГАЗ


Горючий газ


Волокнистый


ПЕНА


Удобрение


Жидкость


СУПЕРПЛАВАЮЩИЙ


Биологически Активный


Полу Тело


ПЕРЕВАРЕННЫЙ ОТСТОЙ


Удобрение


Тело


НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ


Трата


Диаграмма 1.
Побочный продукт федерального Систематизатора Партии


ИЕРАРХИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ


ПОЛЕЗНЫЕ ФРАКЦИИ


Газ


БИОГАЗ


Горючий газ


Волокнистый


ПЕНА


Удобрение


Жидкость


ПЕРЕВАРЕННЫЙ ЖИДКИЙ РАСТВОР (СТОЧНЫЕ ВОДЫ)


Удобрение


Жидкость


ЖИДКИЙ РАСТВОР НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ БРОЖЕНИЯ


Биологически Активный


Тело


НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ


Трата


Диаграмма 2.
Побочный продукт Полунепрерывного федерального Систематизатора


ИЕРАРХИЧЕСКОЕ ПРЕДСТАВЛЕНИЕ


ПОЛЕЗНЫЕ ФРАКЦИИ


Газ


БИОГАЗ


Горючий газ


Волокнистый


ПЕНА


Удобрение


Жидкость


ПЕРЕВАРЕННЫЙ ЖИДКИЙ РАСТВОР (СТОЧНЫЕ ВОДЫ)


Удобрение


Жидкость


СМЕСЬ СУПЕРПЛАВАЮЩИХ И ЖИДКИЙ РАСТВОР НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ БРОЖЕНИЯ


Биологически Активный


Полу Тело


ПЕРЕВАРЕННЫЙ ОТСТОЙ


Удобрение


Тело


НЕОРГАНИЧЕСКИЕ ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ


Трата


Диаграмма 3.
Побочный продукт федерального Систематизатора Полупартии


Пена


Смесь грубого волокнистого и более легкого материала, который отделяется от жидкого раствора удобрения и пускает в ход на вершине большинство слоя жидкого раствора, называют пеной. Накопление и удаление пены иногда - серьёзная проблема. В умеренном количестве пена не может делать ничего плохого и может быть легко сломана нежным побуждением, но в большом количестве может привести к замедлению производства биогаза и даже закрытию BGPs.


Суперплавающий


Потраченная жидкость жидкого раствора (смесь удобрения и вода) иерархическое представление только выше отстоя, в случае питаемого партией и полу питаемого партией систематизатора, известна как суперплавающая. С тех пор суперплавающий расторгнул твердые частицы, ценность удобрения этой (суперплавающей) жидкости является столь же большой как те из сточных вод (переваренный жидкий раствор). Суперплавающий биологически активный побочный продукт; поэтому должно быть Солнце, высушенное перед использованием этого в сельскохозяйственных областях.


Переваренный Жидкий раствор (Сточные воды)


Сточные воды переваренного жидкого раствора находятся в жидкой форме и имеют свое твердое содержание (полное тело) уменьшенный приблизительно до 10-20 % объемом оригинального (впадающего) удобрения (свежий) жидкий раствор, после прохождения анаэробного цикла вываривания. Из трех типов упомянутых выше процессов вываривания переваренный жидкий раствор в сточной форме выходит только в полунепрерывном ПОГРАНИЧНОМ МЕЖСЕТЕВОМ ПРОТОКОЛЕ. Переваренные шламовые сточные воды, или в жидкой форме или после Солнца, сохнущего в шламовых ямах, делают превосходное биоудобрение для сельскохозяйственных и садоводческих зерновых культур или aquaculture.


Отстой


В питаемом партией или полу питаемом партией систематизаторе, где траты завода и другие твердые органические материалы добавлены, переваренный материал содержит меньше сточных вод и больше отстоя. Отстой ускоряет у основания систематизатора и сформирован главным образом сущности твердых частиц трат завода. Отстой обычно удобряется компостом с химическими удобрениями, поскольку он может содержать более высокий процент паразитов и болезнетворных микроорганизмов и яиц нематоды и т.д., особенно если систематизаторы полупартии или связаны со свинарником или уборными. В зависимости от используемого сырья и условия вываривания, отстой содержит много элементов, важных для жизни растения например, азот, фосфористый, калий плюс небольшое количество солей (микроэлементы), обязательные для роста завода - микроэлементы, такие как бор, кальций, медь, железо, магний, сера и цинк и т.д. У нового переваренного отстоя, особенно если ночная почва используется, есть высокое содержание аммиака, и в этом государстве может действовать как химическое удобрение, вызывая большую дозу азота чем необходимый заводом и таким образом увеличивая накопление ядовитых составов азота. Поэтому, вероятно, лучше позволить возрасту отстоя в течение приблизительно двух недель в открытом месте. Более новое отстой больше это должно быть растворено с водой перед применением к зерновым культурам, иначе очень высокая концентрация азота может убить заводы.


Неорганические Твердые частицы


В деревенской ситуации этаж убежищ животных полон грязи, которая смешана с удобрением. Добавленный к этому собранное удобрение сохранено на невыровненной поверхности, у которой есть много грязи и грязи. Из-за всего этого у запаса подачи для ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА всегда есть некоторые неорганические твердые частицы, который идет в систематизаторе наряду с органическими материалами. Бактерии не могут переварить неорганические твердые частицы, и поэтому успокаиваются как часть основания большинство слоя в систематизаторе. Неорганические твердые частицы содержат грязь, пепел, песок, гравий и другие неорганические материалы. Присутствие слишком много неорганических твердых частиц в систематизаторе может оказать негативное влияние на эффективность ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА. Поэтому, чтобы улучшить эффективность и увеличить жизнь полунепрерывного ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА желательно освободить даже это в период 5-10 лет для того, чтобы полностью убирать и мытья этого изнутри и затем перезагрузки этого со свежим жидким раствором.


3.9.8 Классификация Заводов Биогаза

Простой сельский домашний BGPs может быть классифицирован под следующими широкими категориями - (i) ПОГРАНИЧНЫЙ МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ с Плаванием Газового Держателя, (ii) ПОГРАНИЧНЫЙ МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ с Неподвижной Крышей, (iii) ПОГРАНИЧНЫЙ МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ с Отдельным Газовым Держателем и (iv) Гибкие Заводы Биогаза Сумки.


3.9.8.1 Завод биогаза с Плаванием газового Держателя

Это - один из общих проектов в Индии и прибывает под категорией полу непрерывного питаемого завода. У этого есть плавающий держатель биогаза цилиндрической формы сверху хорошо сложенного систематизатора. Поскольку биогаз произведен в систематизаторе, он повышается вертикально и накоплен и сохранил в держателе биогаза в постоянном давлении 8-10 см водной колонки. Держатель биогаза разработан, чтобы сохранить 50 % ежедневного производства газа. Поэтому, если газ не будет использоваться регулярно тогда, то дополнительный газ будет пузыриться из сторон держателя биогаза.


3.9.8.2 Неподвижный Завод Биогаза Купола

Заводы, основанные на неподвижном понятии купола, были развиты в Индии в середине 1970, после того, как команда чиновников посетила Китай. Китайские неподвижные заводы купола используют сезонные траты урожая в качестве крупного запаса подачи для того, чтобы питаться, поэтому, их дизайн основан на принципе ‘Полу Питаемого партией Систематизатора’. Однако, индийский неподвижный купол, проекты BGPs отличаются от того из китайских проектов, как навоз, является главным основанием (запас подачи) используемый в Индии. Поэтому все индийские неподвижные проекты купола основаны на принципе ‘Полу Непрерывно питаемого Систематизатора’. В то время как у китайских проектов нет никакой неподвижной вместимости для биогаза из-за использования разнообразия трат урожая как запас подачи, индийские домашние проекты ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА установили вместимость, которая составляет 33 % номинального производства газа в день. Индийские неподвижные проекты завода купола используют принцип смещения жидкого раствора в систематизаторе для хранения биогаза в неподвижной газовой палате хранения. Из-за этого в индийских неподвижных проектах купола имеют ‘Палату (ы) смещения’, любого и на входном отверстии и на сторонах выхода (как Модель Janata) или только на стороне выхода (как Deenbandhu или Shramik Bandhu Model). Поэтому в индийском неподвижном дизайне купола важно сохранять объединенный объем Входного отверстия и палаты () смещения выхода равным объему неподвижной газовой палаты хранения, иначе желаемое количество биогаза не будет сохранено на заводе. Давление развивалось в китайских неподвижных диапазонах ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА купола от минимума 0 к максимуму 150 см водной колонки. И максимальным давлением обычно управляют, соединяя простой Манометр на трубопроводе около пункта газового использования. С другой стороны индийский неподвижный купол BGPs разработан для давления в заводе, изменяющемся от минимума 0 к максимуму 90 см водной колонки. Открытие разгрузки, расположенное на внешней стенной поверхности палаты смещения выхода и автоматически, управляет максимальным давлением в индийском дизайне.


3.9.8.3 Завод биогаза с Отдельным Газовым Держателем

Систематизатор этого завода закрыт и запечатан от вершины. Газовая труба выхода обеспечена на вершине, в центре систематизатора, чтобы соединить один конец трубопровода. Другой конец трубопровода связан с плавающим держателем биогаза, расположенным на некотором расстоянии до систематизатора. Таким образом в отличие от неподвижного завода купола нет никакого давления, проявленного на систематизаторе, и возможности утечки в главной Единице Завода (MUP) не там или минимизированы до очень большой степени. Преимущество этой системы состоит в том, что несколько систематизаторов, которые только функционируют как вываривание (брожение) палаты (единицы), могут быть связаны только с одним большого размера газовым держателем, построенным в одном месте близко к пункту использования. Однако, поскольку эта система дорога поэтому, обычно используется для того, чтобы соединить батарею питаемых партией систематизаторов одному общему держателю биогаза.


3.9.8.4 Гибкий Завод Биогаза Сумки

Вся Главная Единица Завода (MUP) включая систематизатор изготовлена из резины, высокой пластмассы силы, неопрена или красной пластмассы грязи. Входное отверстие и выход сделаны из мощного шланга трубки поливинилхлорида. Маленькая труба того же самого шланга трубки поливинилхлорида установлена сверху завода как газовая труба выхода. Гибкий завод биогаза сумки портативен и может быть легко установлен. Будучи гибким, это должна быть оказанная поддержка снаружи, до шламового уровня, чтобы поддержать форму согласно ее конфигурации дизайна, которая сделана, помещая сумку в яме, вырытой на предложенном месте. Глубина ямы должна согласно высоте систематизатора (палата брожения) так, чтобы марка начального шламового уровня соответствовала уровню земли. Труба выхода установлена таким способом, которым его открытие выхода также соответствует уровню земли. Некоторый вес должен быть добавлен на вершине сумки, чтобы построить желаемое давление, чтобы передать произведенный газ на грани использования. Преимущество этого завода состоит в том, что фальсификация может быть централизована для массового производства, в районе или даже в брусковом уровне. Люди или агентства, имеющие землю и некоторые средства основной инфраструктуры, могут заняться фальсификацией этого ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА с маленькими инвестициями, после некоторого обучения. Однако, поскольку стоимость пластмассы хорошего качества и резины высока, который увеличивает сравнительную стоимость изготовления этого. Кроме того полезный срок службы этого завода намного меньше, по сравнению с другим индийским простым домашним BGPs, поэтому inspite наличия хорошего потенциала, к гибкому заводу биогаза сумки не отнеслись серьезно для поощрения полевые агентства.


3.9.9 Общие индийские Проекты Завода Биогаза

Три из наиболее распространенного индийского дизайна ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА - (i) КВИЧ Модел, (ii) Модель Janata и (iii) Модель Deenbandhu, которые кратко описаны в последующих параграфах:


3.9.9.1 КВИЧ Модел

КВИЧ Модел - плавающий держатель биогаза полу непрерывно питаемый ПОГРАНИЧНЫЙ МЕЖСЕТЕВОЙ ПРОТОКОЛ и имеет два типа: (i) Вертикальный и (ii) Горизонтальный. Вертикальный тип более обычно используется, и горизонтальный тип только используется в регионе стола паводка. Хотя описание различных компонентов, упомянутых согласно этой секции, характерно и для типов моделей КВИЧА (вертикальные и горизонтальные типы), некоторые из упомянутых деталей принадлежат Вертикальному типу только. Главные компоненты КВИЧА Модела кратко описаны ниже.


Фонд


Это - компактная основа, сделанная из смеси цементного бетона и кирпичного щебня. Фонд хорошо уплотнен, используя деревянный поршень, и затем главную поверхность цементируют, чтобы предотвратить любое просачивание и утечку.


Систематизатор (Палата Брожения)


Это - цилиндрической формы хорошо как структура, построенное использование фонда как его основа. Систематизатор сделан из кирпичей и цементного раствора, и его внутренние стены намазаны смесью цемента и песка. Стены систематизатора могут также быть сделаны из каменных блоков в местах, где это легко доступно и дешево вместо кирпичей. У всех вертикальных типов КВИЧА Модела 4 m3
способности и выше есть стена разделения в систематизаторе.


Газовый Держатель


Барабан держателя биогаза модели КВИЧА обычно делается из листов мягкой стали. Держатель биогаза опирается на выступ, построенный в стенах систематизатора хорошо. Если модель КВИЧА сделана с водным жакетом сверху стены систематизатора, никакой выступ не сделан, и барабан держателя биогаза помещен в водном жакете. Держатель биогаза также изготовлен из укрепленной пластмассы стакана волокна (FRP), высокоплотного полиэтилена (HDP) или железобетона (FRC). Держатель биогаза плавает вверх и вниз на трубе гида, расположенной в центре систематизатора. У держателя биогаза есть ротационное движение, которое помогает в ломке циновки пены, сформированной о главной поверхности жидкого раствора. Вес держателя биогаза - 8-10 kg/m2
так, чтобы он мог биогаз магазинов в постоянном давлении 8-10 см водной колонки.


Входная Труба


Входная труба сделана из цементного бетона или цементного бетона асбеста или трубы. Один конец входной трубы связан со смешивающимся резервуаром, и другой конец идет в систематизаторе на входной стороне стены разделения и опирается на поддержку, сделанную из кирпичей высоты на приблизительно 30 см.


Труба выхода


Труба выхода сделана из цементного бетона или цементного бетона асбеста или трубы. Один конец трубы выхода связан с резервуаром выхода, и другой конец идет в систематизаторе, на стороне выхода стены разделения и опирается на поддержку, сделанную из кирпичей высоты на приблизительно 30 см. В случае модель КВИЧА 3 m3
способности и ниже, нет никакой стены разделения, следовательно труба выхода сделана из коротких и горизонтальных, которые остаются полностью подводными в жидком растворе в главной поверхности систематизатора.


Труба Выхода биогаза


Труба выхода биогаза закреплена на главной средней части держателя биогаза, который сделан из маленькой из трубы, оснащенной гнездом и клапаном ворот. Биогаз, произведенный на заводе и сохраненный в держателе биогаза, взят через газовую трубу выхода через трубопровод к месту использования.


3.9.10 Модель Janata

Модель Janata состоит из систематизатора, и неподвижный держатель биогаза (известный как газовая палата хранения) покрытый куполом сформировал приложенную структуру крыши. Весь завод сделан из кирпичей и цементной каменной кладки и построил метрополитен. В отличие от модели КВИЧА, у модели Janata нет никакой подвижной части. Краткое описание различных главных компонентов модели Janata описано ниже.


Фонд


Фонд - хорошо уплотненная основа систематизатора, построенного из кирпичного щебня и цементного бетона. У верхней части фонда есть гладкая поверхность пластыря.


Систематизатор


Систематизатор - цилиндрическая опора резервуара на фонд. Главная поверхность фонда служит основанием систематизатора. Систематизатор (палата брожения) построен с кирпичами и цементным раствором. У стены систематизатора есть два маленьких прямоугольных открытия в середину, расположенную диаметрально напротив, известный как входное отверстие и ворота выхода, один для притока свежего жидкого раствора и другого для оттока переваренного жидкого раствора. Систематизатор ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА Janata включает палату брожения (эффективный объем систематизатора) и газовую палату хранения (GSC).


Газовая Палата Хранения


Газовая палата хранения является также цилиндрической в форме и является неотъемлемой частью систематизатора и расположенный только выше палаты брожения. GSC разработан, чтобы сохранить 33 % (приблизительно 8 часов) ежедневного производства газа из завода. Газовая Палата Хранения построена с кирпичами и цементным раствором. Газовое давление в модели Janata изменяется от минимума водной колонки на 0 см (когда завод абсолютно пуст) к максимуму до 90 см водной колонки, когда завод абсолютно полон биогаза.


Неподвижная Куполообразная крыша


Купол полусферической формы формирует покрытие (крыша) систематизатора и построенный с кирпичом и цементной смесью бетона, после которой это намазано цементным раствором. Купол - только вложенная крыша, разработанная таким способом избежать стального укрепления. (Отметьте: газ, собранный в куполе завода Janata, не находится под давлением, поэтому не может быть использован. Это - только газ, сохраненный в газовой части палаты хранения систематизатора, и это испытывает давление и может быть сказано как годный для использования биогаз).


Входная Палата


Верхняя часть входной палаты в форме рта звонка и построенных кирпичей использования и цементирует миномет. Его внешняя стена сохранена склонной к цилиндрической стене систематизатора так, чтобы исходный материал мог течь легко в систематизатор силой тяжести. Нижнее открытие входной палаты связано с входными воротами, и верхняя часть намного более широка и известна как Входная Палата Смещения (IDC). Главное открытие входной палаты расположено рядом с землей уровень, чтобы позволить легкое кормление свежего жидкого раствора.


Палата выхода


Это - палата прямоугольной формы, расположенная только на противоположной стороне входной палаты. Нижнее открытие палаты выхода связано с Воротами Выхода, и верхняя часть намного более широка и известна как Палата Смещения Выхода (ODC). Палата выхода построена, используя кирпичи и цементный раствор. Главное открытие палаты выхода расположено рядом с землей уровень, чтобы позволить легкое удаление переваренного жидкого раствора посредством открытия разгрузки. Уровень открытия разгрузки, обеспеченного на внешней стене палаты выхода, сохранен на несколько более низком уровне чем верхний рот входного открытия, так же как сохранен ниже чем корона потолка купола. Это должно облегчить легкий поток переваренного жидкого раствора завод в к переваренной шламовой яме и также предотвратить обратный поток, или в смешивающемся резервуаре через входную палату или пойти в газовой трубе выхода и забить это.


Труба Выхода биогаза


Труба выхода биогаза установлена в короне купола, который сделан из маленькой длины трубы, оснащенной гнездом и клапаном ворот.


3.9.10.1 Модель Deenbandhu

Модель Deenbandhu - полу непрерывно питаемый установленный завод биогаза купола. В то время как проектирование Deenbandhu моделирует, попытка имеет, был сделан минимизировать площадь поверхности ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА в целях, уменьшают инсталляционную стоимость, не идя на компромисс на эффективности. Дизайн по существу состоит из сегментов двух сфер различных диаметров, к которым присоединяются в их основаниях. Структура, таким образом сформированная, включает (i) систематизатор (палата брожения), (ii) газовая палата хранения, и (iii) пустое место только выше газовой палаты хранения. Более высокая сжимающая сила кирпичной кладки и бетона делает предпочтительным заняться структурой, которая могла всегда сохраняться при сжатии. Сферическая структура, загруженная от выпуклой стороны, будет являться объектом сжатия и для этого, внутренний груз не будет иметь никакого эффекта на структуру.


Систематизатор ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА Deenbandhu связан с Входной Трубой и Резервуаром Выхода. Верхняя часть (выше нормального шламового уровня) резервуара выхода разработана, чтобы приспособить жидкий раствор, который будет перемещаться из систематизатора (фактически из газовой палаты хранения) с производством и накоплением биогаза и знаться как палата смещения выхода. Входная труба ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА Deenbandhu заменяет входную палату Завода Janata. Поэтому приспосабливать весь жидкий раствор, перемещенный из газовой палаты хранения, объема палаты выхода модели Deenbandhu дважды объем Резервуара Выхода ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА Janata той же самой способности.


Будучи неподвижной технологией купола, другие компоненты и их функции - то же самое как в случае Образцового ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА Janata и поэтому не разработаны здесь еще раз.


3.9.10.2 Шрэмик Бэндху Модель

Эта новая модель завода биогаза, которая является также полунепрерывным гидравлическим заводом систематизатора, была разработана автором и окрещена как SHRAMIK BANDHU (друг труда). С тех пор, еще три модели (сельские домашние заводы) в семье SHRAMIK BANDHU Заводы были также развиты. Второй, полунепрерывный гидравлический систематизатор, работы над принципом систематизатора потока полуштепселя (подходящий для использования, поскольку ночная почва базировалась или туалет, приложили завод). Третий использует простые дешевые анаэробные бактериальные фильтры, разработанные для возможного заявления как система очистки сточных вод дешевых и низких эксплуатационных расходов. Четвертый - питаемый гидравлический систематизатор полупартии, идеально подходящий для областей, где много сезонных трат урожая и пропадает впустую, зеленая биомасса доступны, и популяция домашних сельскохозяйственных животных меньше, для того, чтобы произвести желаемое количество биогаза от этого один. По этой причине первую модель, которая является самой простой и самой дешевой в семье Shramik Bandhu заводы, крестят как Модель SBP-I. Другие три модели, все же чтобы быть оцененной областью, SBP-II, SBP-III и SBP-IV, соответственно.


Семья SHRAMIK BANDHU проекты заводов биогаза использует неподвижные понятия купола в качестве в случае доступных двух самых популярных индийских неподвижных заводов купола, а именно, Janata и моделей Deenbandhu. Другими словами, у всех четырех Моделей семьи SHRAMIK BANDHU Завод есть оба, (i) газовая палата хранения и (ii), купол сформировал крышу. Однако, в этой секции, описание о Shramik Bandhu заводы касается модели SBP-I только.


SHRAMIK BANDHU Завод сделан из Бамбука Укрепленным Цементным раствором (BRCM), готовыми бамбуковыми раковинами, используя правильную форму размера для данной способности модель SBP-I - Таким образом, полностью заменяя кирпичи. Эти бамбуковые раковины сделаны при переплетении бамбуковых полос (переплетение которого может быть сделано в деревне непосредственно) для того, чтобы бросить структуру BRCM. Структуры BRCM с одной стороны используются для того, чтобы дать правильную форму этому заводу, в то время как с другой стороны действует как укрепление к пластырю цементного раствора, поскольку это - casted более или менее как железноцементная структура. Чтобы защитить бамбуковые полосы от микробного нападения, их предварительно рассматривают, погружая их в воде, смешанной с предписанным отношением Медного Сульфата (CuSO4) для минимума 24 часов прежде, чем переплетаться структуры раковины, сделан. Как дальнейшая мера по безопасности порошок DPC в соответствующем количестве смешан, делая второй слой (пальто) гладкого оштукатуривания на главной единице завода, палаты выхода; так же как другие компоненты BRCM и субкомпоненты, чтобы сделать всю структуру доказательства влажности SBP-I. Shramik Bandhu завод, сделанный из BRCM, был бы намного более сильным, потому что у этого есть оба выше растяжимая, так же как сжимающая сила, или по сравнению с кирпичами Первого класса или по сравнению с цементным бетоном или цементным раствором, когда использующийся одним. Причина этого состоит в том, что бамбуковые используемые структуры раковины (и для укрепления и для формы завода) для строительства Shramik Bandhu завод сделаны при переплетении полос [только внешние тяжелее появляются (кожа) а не более мягкая внутренняя часть бамбука] от закаленного (должным образом вылеченный) бамбук. Поэтому, вся структура (тело) модели SBP-I была бы очень сильна, длительна и имела бы длинный полезный срок службы. Две предыдущих неподвижных модели купола, а именно, Janata и модель Deenbandhu не имеют никакого укрепления и сделаны из Кирпичей и Цементного раствора только, поэтому, в то время как они очень сильны при сжатии, но не могут противостоять высокой растяжимой силе. Полусферическая раковина, имеющая форму (структура) SHRAMIK BANDHU (SBP-I) модель, загруженная от вершины на ее выпуклой стороне, будет являться объектом сжатия. Однако, из-за всесторонней силы, обеспеченной обоими цементными растворами, так же как укреплением, обеспеченным сотканной бамбуковой раковиной, гарантирует, что внутренний и внешний груз не будет иметь никаких остаточных эффектов на структуру. Бамбуковое укрепление обеспечит добавленную силу (и растяжимый и сжимающий), чтобы сделать всю структуру SHRAMIK BANDHU (SBP-I) модель очень звуковой, по сравнению с предыдущими двумя неподвижными индийскими моделями купола (Janata & Deenbandhu), отнесенная выше.


Систематизатор модели SBP-I связан со шламовым резервуаром смешивания с входной трубой, сделанной из 10 см или 100 мм (4”) цементная труба бетона асбеста диаметра, для того, чтобы накормить жидкий раствор в заводе.


Палата смещения выхода разработана, чтобы приспособить жидкий раствор, который будет перемещен из систематизатора с производством и накоплением биогаза. Палата смещения выхода модели SBP-I также сохранена полусферической в форме, чтобы уменьшить, это - площадь поверхности для данного объема (чтобы спасти в строительных материалах и время, потраченное для строительства) - палата смещения выхода также сделана из BRCM, используя сотканную бамбуковую структуру раковины полусферической формы.


Открытие Люка приблизительно 60 см или 600 мм диаметром обеспечено на короне палаты смещения выхода полусферической формы. Люк является достаточно большим для одного человека, чтобы пойти внутри и выйти, в то же самое время достаточно маленький, чтобы быть в состоянии легко закрыть это той же самой крышкой люка размера, которая также сделана из BRCM.


Компоненты Shramik Bandhu (Модель SBP-I) Завод Биогаза


Shramik Bandhu (SBP-I) Модель сделан из двух главных компонентов и нескольких незначительных компонентов и субкомпонентов. Они категоризированы как, (a) главная единица завода, (b) палата выхода и (c) другие незначительные компоненты. Эти главные и незначительные компоненты далее разделены на субкомпоненты, как дано ниже:


Главная Единица завода


Главная единица завода (MUP) является одним из главных компонентов Shramik Bandhu (SBP-I) Модель. У MUP есть следующие шесть главных "Субкомпонентов":


(i). Систематизатор (или палата брожения)


(ii). Газовая Палата Хранения


(iii). Область Свободного пространства (FSA), расположенный только выше GSC


(iv). Купол (Крыша Всей заводом области, расположенной только выше FSA); и


(v). Следующие три других субкомпонента:


Палата выхода


Палата Выхода - второй главный компонент Shramik Bandhu (SBP-I) Модель. У OC есть следующие четыре главных "Субкомпонента":


(i). Резервуар выхода


(ii). Палата Смещения выхода (ODC)


(iii). Область Пустого места выше ODC-, хотя для всей практической цели ODC включает область пустого места выше этого; однако, с точки зрения проектирования, эффективный ODC модели SBP-I рассматривают до старта открытия разгрузки, расположенного на его внешней стене


(iv). Открытие разгрузки


Незначительные Компоненты Завода SBP-I


Незначительные Компоненты Shramik Bandhu (SBP-I) Модель следующие:


(i). Входная Труба


(ii). Ворота выхода


(iii). Смешивание Резервуара или Шламового Резервуара Смешивания


(iv). Короткий Входной Канал


(v). Газовая Труба Выхода


(vi). Трение (сделанный из Бамбуковых Палок)


(vii). Крышка люка для ODC


Будучи неподвижной технологией купола, компоненты и их функции - то же самое как в случае ПОГРАНИЧНОГО МЕЖСЕТЕВОГО ПРОТОКОЛА Janata и Deenbandhu Model и поэтому не разработанные здесь еще раз.


3.10 Преобразование биомассы в электричество

Исторически одна из самых ранних альтернатив ископаемому топливу - запущенный пар производства котла леса, который приводит двигатель в действие, ведя генератор. Это, к сожалению о единственном преимуществе. Но у энергии пара есть все неудобства двигателя/генератора и даже еще нескольких. Лес должен быть расколот и нестись, вылечен, расколот, и питаться, так же, как для любой деревянной печи. Пепел должен быть обработан и буксирован. Вся установка требует постоянного контроля, в то время как это бежит. Из-за составов в части сырья для промышленности, ”шлакоотделение и загрязнение” могут произойти. Шлакоотделение - накопление твердых остатков на частях системы сгорания. Загрязнение - просто накопление жидкого или полужидкого остатка. Это - важный аспект эксплуатации установки, и операторы должны понять, как биомасса отличается от более обычно используемого топлива.


3.10.1 Газификация

Обычно, электричество от биомассы произведено через паровую турбину сжатия, в которой биомасса сожжена в котле, чтобы произвести пар’, который расширен через турбину, ведя генератор. Технология является известной, здравой и может принять большое разнообразие сырья для промышленности. Однако, у этого есть относительно высокие капитальные затраты единицы и низкая производительность с небольшой перспективой улучшения любого значительно в будущем. В паре есть также врожденная опасность. Пар занимает приблизительно 1200 раз объем воды в атмосферном давлении (известный как давление "датчика"). Производство пара требует нагревающейся воды к вышеупомянутой температуре кипения под давлением. Водное кипение в 100 ° C на уровне моря. Герметизируя котел возможно поднять температуру кипения воды намного выше. Подъемная паровая температура должна быть сделана, чтобы использовать произведенный пар для любой полезной работы иначе, пар уплотнил бы в линиях поставки или в цилиндре парового двигателя непосредственно.


Газификация - новейший метод, чтобы произвести электричество от биомассы. Вместо того, чтобы просто жечь топливо, газификация захватила приблизительно 65-70 % энергии в твердом топливе, преобразовывая это сначала в горючие газы. Этот газ тогда сожжен, как природный газ, чтобы создать электричество, питать транспортное средство, в промышленном применении, или преобразованный в synfuels-синтетическое топливо. Так как это - последняя технология, это все еще разрабатывается.


Многообещающая альтернатива - газовая турбина, питаемая газом, произведенным из биомассы посредством термохимического разложения в атмосфере, у которой есть ограниченная поставка воздуха. Газовые турбины имеют более низкие капитальные затраты единицы, могут быть значительно более эффективными и иметь хорошие перспективы усовершенствований обоих параметров.


У систем газификации биомассы вообще есть четыре основных компонента:


(a) Топливная подготовка, обращаясь и система подачи;


(b) Корпус ядерного реактора газификации;


(c) Очистка газа, охлаждение и смешивание системы;


(d) Энергетическая конверсионная система (например, двигатель внутреннего сгорания с набором генератора или насоса, или газовая горелка соединился с котлом и печью).


Когда газ используется в двигателе внутреннего сгорания для производства электричества (газогенераторы власти), это обычно требует тщательно продуманной очистки газа, охлаждения и смешивания систем со строгим качеством и реакторными критериями расчета, делающими технологию, вполне сложную. Поэтому, ”У газогенераторов власти во всем мире была хронологическая запись чувствительности к изменениям в топливных особенностях, технических помехах, способностях трудовых ресурсов и условиях окружающей среды”.


Газогенераторы, используемые просто для поколения высокой температуры, не имеют таких сложных требований и, поэтому, легче проектировать и работать, менее дорогостоящий и более энергосберегающий-.. Все типы газогенераторов требуют сырья для промышленности с низкой влажностью и изменчивым содержанием. Поэтому, древесный уголь хорошего качества является вообще лучшим, хотя он требует отдельного производственного объекта и дает более низкую полную эффективность.


В самой простой газовой турбине с открытым циклом горячий выхлоп турбины, освобожден от обязательств непосредственно к атмосфере. Альтернативно, это может использоваться, чтобы произвести пар в паровом генераторе восстановления высокой температуры. Пар может тогда использоваться для нагревания в системе когенерации; для того, чтобы ввести назад в газовую турбину, таким образом улучшая выходную мощность и производя эффективность, известную как введенная паром газовая турбина (STIG) цикл; или для того, чтобы расшириться через паровую турбину, чтобы повысить выходную мощность и эффективность - газовая турбина / паровой турбинный комбинированный цикл (GTCC). В то время как природный газ - привилегированное топливо, ограниченные будущие поставки стимулировали расходы миллионов долларов в научно-исследовательских усилиях на термохимической газификации угля как сырье для промышленности газовой турбины. Большая часть работы над coal-gasifier/gas-turbine системами непосредственно относится к интегрированному газогенератору/газовым турбинам биомассы (BlG/GTs). Биомассу легче газифицировать чем уголь и имеет очень низкое зеленовато-желтое содержание. Кроме того, у технологий BIG/GT для когенерации или автономных заявлений власти есть обещание возможности произвести электричество по более низкой стоимости во многих случаях чем большинство альтернатив, включая крупные централизованные, отапливаемые углём, паровые электростанции с газом гриппа desulphurization, атомные электростанции, и гидроэлектростанции.


Газогенераторы используя древесину и древесный уголь (единственное топливо соответственно до сих пор доказывало) снова становятся коммерчески доступными, и исследование выполняется на способах газифицировать другое топливо биомассы (такое как остатки) в некоторых частях мира. Проблемы преодолеть включают чувствительность газогенераторов власти к изменениям в топливных особенностях, технических проблемах и условиях окружающей среды. Капитальные затраты могут все еще иногда ограничивать, но могут быть уменьшены значительно, если системы произведены в местном масштабе или используют местные материалы. Например, железноцементному газогенератору, развитому в азиатском технологическом институте в Бангкоке, уменьшал капитальные затраты фактор десять. Для развивающихся стран отрасли промышленности сахарного тростника, которые производят сахар и топливный этанол, обещают цели для краткосрочных применений технологий BIG/GT.


Газификация была центром внимания в Индии из-за его потенциала для крупномасштабной коммерциализации. Технология газификации биомассы могла встретить множество энергетических потребностей, особенно в аграрных и сельскохозяйственных секторах. Подробное микро - и макроанализ джайном (1989) показало, что полный потенциал с точки зрения установленной способности мог быть столь же большим как 10.000 к 20.000 МВТ к 2000 году, состоя из небольших децентрализованных установок для ирригационной перекачки и деревенской электрификации, так же как пленного индустриального производства электроэнергии и сетки питаемая власть от энергетических плантаций. Это следует из комбинации благоприятных параметров в Индии, которая включает политическое обязательство, преобладающие нехватки власти и высокую стоимость, потенциал для определенных заявлений, таких как ирригационная перекачка и сельская электрификация, и существование инфраструктуры и технологической основы. Тем не менее, значительные усилия все еще необходимы для крупного масштаба - коммерциализация.


3.10.2 Cо-УВОЛЬНЕНИЕ

Cо-увольнение биотоплива (например, газифицируемый лес) и уголь, кажется, путь, как уменьшить эмиссию из электростанций увольнения угля во многих странах. В 1999 новая система cо-увольнения - биомасса и уголь - начали свое действие в Zeltweg (Австрия). Единица газификации биомассы на 10 МВТ была установлена в комбинации с уволенной электростанцией существующего угля. Газогенератор нуждается в 16 m3
древесных биомассах (жареный картофель и кора) в час. Калорийность газа располагается между 2,5 - 5 MJ/m3
. Проект по имени ”Biococomb” - демонстрационный проект ЕС. Это было понято компанией ”Verbund” вместе с несколькими другими компаниями из Италии, Бельгии, Германии и Австрии и совместно финансировалось Европейской комиссией.


3.10.3 КОГЕНЕРАЦИЯ
3.10.3.1 Запущенная биомассой Газовая турбина

Текущая тенденция в промышленно развитых странах - использование увеличивания числа базируемых заводов меньшей и более гибкой биомассы для когенерации высокой температуры и электричества. Недавно развитая теплоэлектростанция биомассы в Ноксвилле, Теннесси, США, на переднем крае одной из многообещающих технологий позади этого развития. Завод комбинирует деревянную печь с газовой турбиной. Горячий, газовый гриппом фильтр, на который герметизируют, чистит выхлопной газ от печи прежде, чем это будет вести турбину власти. Завод может работать на новых опилках сокращения (40%-ая влажность), и производит 5,8 МВТ электричества, потребляя 10-тонные опилки/час, и поставляя высокую температуру как горячий выхлопной газ в 370°C. Это дает электрическую эффективность приблизительно 19%-ых и полную эффективность приблизительно до 75 %. Выхлопной газ может использоваться в паровой турбине, увеличивая электрическую продукцию до 9,6 МВТ, и эффективность электричества к более чем 30 %. Завод в Ноксвилле работал с весны 1999.


3.11 Директива для Оценки Потенциалов Биомассы, Барьеров и Эффектов


3.11.1 Неиспользованный Лесной энергетический Потенциал & Древесное топливо

У большинства коммерческих лесов в Европе есть неиспользованный энергетический потенциал, который может использоваться без того, чтобы подвергать опасности их роль в естественных экосистемах. Около этого у большинства лесов уже есть производство дров. Горные леса и другое меньше коммерческих лесов могут в определенных случаях также поставлять лес для энергии, но только после должного экологического соображения. Доступные лесные остатки - вообще отделения с диаметрами, меньшими чем 7 см. Вообще, листья и корни нужно оставить в лесу сохранить здоровую лесную окружающую среду. Их также более трудно использовать для энергии чем отделения.


Недостаточно использовать больше дров, эффективность должна быть увеличена также: у Традиционных духовок и печей есть во многих случаях полезные действия столь же низко как 30 %, по сравнению с приблизительно 80 % для эффективных печей. Увеличенная эффективность может таким образом более чем удвоить энергетический результат деревянного горения, не используя большего количества леса. Для больших установок газовое гриппом уплотнение может поднять эффективность далее. Для больших заявлений деревянные печи могут быть заменены деревянными газогенераторами + газовые двигатели или паровые котлы + турбины, для когенерации электричества и высокой температуры.


Энергетическое содержание


Энергетическое содержание в полностью сухом лесу составляет приблизительно 5,2 кВтч/кг. В обычно сухих дровах (20%-ая влажность) энергетическое содержание составляет приблизительно 4,2 кВтч/кг (более низкая теплота сгорания). В большинстве статистики лес измерен в цельном дереве кубического метра (с или без коры). Плотность сухого леса изменяется от 800 кг/м3
для твердого покрытого листвой леса (например, бук) к 600 кг/м3
для хвойного (например, сосна). Это дает энергетическое содержание соответственно 3400 и 2500 kWh/m3
для бука и сосны (более низкая теплота сгорания, 20%-ая влажность).


Для печей с газовыми гриппом конденсаторами энергетическая продукция может составить 80-90 % высшей теплоты сгорания, которая является соответственно апрелем 4 % и на 10 % выше более низкой теплоты сгорания для леса с 20%-ой и 40%-ой влажностью.


Оценка ресурса


Доступное количество леса может быть оценено от лесной статистики как различие между ежегодным ростом (в m3
, включая кору) и ежегодным деревянным извлечением для древесины и других неэнергетических целей. Кора может быть оценена к 20 % леса исключительная кора. Часто статистические данные обеспечивают только коммерческое извлечение, к которому должен быть добавлен оценка не - коммерческое использование. Некоммерческое использование часто находится в форме сбора дров местными жителями, и могло таким образом быть включено в энергетический потенциал. В действительности ресурс мог бы быть ниже чем эта оценка из-за проблем извлечения всех отделений и/или из-за потребности отъезда некоторых отделений в лесу по экологическим причинам. Эти два фактора могут уменьшить ресурс с целых 50 % даже в коммерческих лесах.


Если лесные статистические данные являются неполными, или ненадежные, упрощенные оценки могут быть сделаны:


1 если только фигурирует для коммерческого использования, доступно, потенциал для деревянных остатков может быть оценен как фракция коммерческого использования. Датский опыт состоит в том, что лес для щепы (отделения меньшие 7 см в диаметре) эквивалентен 25 % производства древесины включая кору или 31 % древесины исключительная кора.


2 если только лесная область известна, первая оценка может быть сделана основанной на области коммерческого леса. Оценка из Германии (НАСЫПЬ) дает ежегодный рост лесов 10-15 тонн/ха с энергетическим содержанием 150 - 225 GJ/ha (42 - 63 MWh/ha). Если 3/4 этого используется для древесины, доступные остатки имеет энергетическое содержание 40-60 GJ/ha (11 - 16 MWh/ha). Оценка остатков от лесов на датском острове Борнхольм дает практические остатки годные к употреблению, меньшие чем 7 см в диаметре 1,7 тонн/ха, эквивалентных 18 GJ/ha (5 MWh/ha) с 40%-ой влажностью или 25 GJ/ha (7 MWh/ha) с 20%-ой влажностью. Эти оценки не принимают во внимание важные факторы климата и почвы для фактического деревянного производства.


Барьеры


Использование дров для нагревания не делает в общих барьерах позы. Эффективное использование дров, однако, требует эффективных духовок и элементарных знаний пользователей. Используя щепу требует оборудования для того, чтобы произвести щепу - хранение, высыхание, и кормление в соответствующий котел. Эта производственная цепь должна быть настроена в местном масштабе для успешного использования щепы для нагревания. Щепа является самой подходящей в больших котлах, выше 100 кВт. Часто у щепы есть высокая влажность (40 - 60 %), и котлы с газовым гриппом уплотнением должны быть предпочтены.


Эффекты на экономику, окружающую среду и занятость


Экономика


Использование дров и щепы основано на местном ресурсе, требует минимального транспорта/импорта и поэтому довольно недорог по сравнению с ископаемым топливом.


Ценовые оценки из Дании, исключая транспорт и прибыль (покрытых листвой деревьев, плотность 760 кг/м3
) 240 DKK/m3
равный 0,11 DKK/kWh (0,0203 USD/кВтч). Вокруг 2/3 цены заработная плата, в то время как остальное - машинные затраты и топливо.


Окружающая среда


Использование леса, заменяющего ископаемое топливо, уменьшает чистую эмиссию CO2
, потому что лес поглощает то же самое количество CO2
, который выпущен в более позднем сгорании леса. Энергия обработать лес находится в заказе нескольких процентов его теплоты сгорания.


Деревянное сгорание испускает очень немного серы (SO2
) по сравнению с углем и нефтью. Эмиссия NOx
зависит от процесса сгорания, и часто более низкая температура сгорания ведет, чтобы понизить эмиссию чем для угольного и нефтяного сгорания. Эмиссия макрочастицы и несожженных углеводородов полностью зависит от процессов сгорания, и может быть проблемой в маленьких и ужасно разработанных печах. Пепел от сгорания может часто использоваться в качестве удобрения.


Важно, чтобы извлечение леса было сделано в жизнеспособной манере, с соответствующей переустановкой и т.д.


Занятость


Согласно французскому опыту, использование лишней энергии от лесов требует 450 jobs/TWh со степенью механизации, которая нормальна для Западной Европы.


Ручные правила


Каждый гектар леса на хорошей почве в Центральной Европе вырастает на 10 тонн/ха леса. Если 25 % из этого доступны как ненужный лес для энергии, продукция для энергии - 11 MWh (20%-ая влажность).


3.11.2 Остатки от деревянной промышленности

В лесопилках, пульповых заводах и всех деревообрабатывающих промышленностях, остатки сделаны, который может использоваться в энергетических целях. От лесопилок, главным образом, кора и опилки. Из пульповых заводов (целлюлоза и бумажное производство) черные и sulphite ликеры так же как остатки коры и древесина. От лесопилок прибывает edgings, жареный картофель, опилки, кора и другие остатки. Некоторые из этих остатков используются для того, чтобы превратиться в мягкую массу, и частица - и фибролит. Анализ 7 стран показывает, что 30-70 % деревянных промышленных остатков используется в этих неэнергетических целях.


Остатки в формах больших частей могут быть превращены в щепу - для котлов щепы, в то время как опилки могут быть сожжены в специальных печах или сжаты в топливные гранулы брикетов, которые могут использоваться в меньших печах и духовках. Часто деревянная промышленность использует их деревянные остатки, чтобы удовлетворить собственным энергетическим требованиям на нагревание, пар и в конечном счете электричество.


Энергетическое содержание


Энергетическое содержание для деревянных остатков составляет приблизительно 4,2 кВтч/кг (более низкая теплота сгорания, 20%-ая влажность), эквивалентный 3400 и 2500 kWh/m3
для бука и сосны соответственно. См. также предыдущую главу.


Оценка ресурса


Оценка деревянных остатков может быть основана на торговой статистике неэнергетического леса и деревянных продуктов по сравнению с полным извлечением из лесов. Различие доступно в энергетических целях, и вероятно до некоторой степени уже используется как таковое в деревянных отраслях промышленности. Поскольку простая оценка может использоваться, что остатки вообще составляют 25-35 % полных лесных удалений (например, Польша 29 %, Канада 29 %, Финляндия 33 %, Швеция 36 %, США 37 % от Биотоплива). Если большая часть лесных удалений будет экспортироваться без обработки, то число будет ниже.


Барьеры


Этот ресурс имеет в общем наименьшем количестве барьеров всех возобновляемых источников энергии. Эффективное использование требует, однако, инвестиций в новых котлах, или по крайней мере в печи перед сгоранием, которая может быть присоединена к существующему (хорошему) котлу.


Эффект на экономику, окружающую среду и занятость


Когда остатки от промышленности рассматривают как трата без коммерческой ценности, экономия использования их для энергии почти всегда рентабельна, и имеет лучшую экономику чем деревянные остатки от лесов.


Воздействие на окружающую среду равно деревянным остаткам от лесов, пока сгорания химически рассматриваемых и нарисованных деревянных остатков избегают. Такие деревянные остатки нужно рассматривать как муниципальная ненужная или химическая трата в зависимости от обращения.


Прямая занятость использования траты деловой древесины низка, потому что трата должна быть обработана так или иначе. Косвенно это дает значительную занятость, потому что это превращает неиспользованные материалы в ценный продукт (энергия).


3.11.3 Горючая трата от сельского хозяйства

Солома, prunings плодовых деревьев и остатков вина и оливкового масла является всеми остатками от сельского хозяйства, которое может использоваться в энергетических целях. Соломенный урожай в зависимости от погодных условий, и изменитесь значительно из года в год. Из года в год у соломенного излишка есть также большие изменения. Если значительная часть излишка используется, альтернативное топливо нужно рассмотреть в течение многих лет с небольшой избыточной соломой. Такое альтернативное топливо могло быть лесными остатками щепы, которые могут использоваться альтернативно с соломой во многих котлах. Лесные остатки могут остаться несколько лет в лесах перед использованием. Соломенный излишек может быть вложен в область для того, чтобы обогатить слой перегноя области. Когда это будет необходимо для жизнеспособного сельского хозяйства, избыточная солома для энергии будет ниже.


Энергетическое Содержание


Энергетическое содержание соломы составляет 4,9 кВтч/кг сухого вещества (высокая теплота сгорания). С типичной из 15%-ой влажности более низкая теплота сгорания составляет 4,1 кВтч/кг.


Энергия в 1 m3
плотно сжатых соломенных товаров составляет 500 кВтч (плотность 120 кг/м3
).


Средняя эффективность для 22 запущенных соломой нагревающихся станций в операции в Дании составляет 80-85 %, не включая газовое гриппом уплотнение.


Оценка ресурса


Оценки соломенного производства могут быть получены из сельскохозяйственной статистики. Эта ценность должна быть уменьшена с сельскохозяйственным потреблением соломы для корма для животных и постельных принадлежностей. Сельскохозяйственное потребление очень зависит от типа используемых конюшен. В Дании средний доступный излишек для энергии оценен к 59 %, из которых 1/5 уже используется, главным образом для нагревания (Соломы). В Восточной Богемии этот излишек оценен приблизительно к 35 %. Как генерал, осторожная оценка для Европы 25 % соломенного производства могут использоваться для энергии. Соломенное производство изменяется +/-30 % от средних лет до лет с высоким соответственно низкий соломенный урожай.


Если соломенное производство не доступно от статистики, относительно хорошие оценки могут быть сделаны из статистики производства зерна. Как грубая оценка количество в тоннах соломы может быть уравнено на сумму зерна в тоннах. В Чешской Республике среднее отношение между соломой и зерном найдено к:


3 пшеница - 1,3-тонное зерно соломы/тонн


4 ячмень - 0,8-тонное зерно соломы/тонн


5 рожь - 1,4-тонное зерно соломы/тонн


6 овсяное зерно - 1,1-тонное зерно соломы/тонн


Грубая оценка может быть сделана основанной на сельскохозяйственной области и соломенном урожае 4-7 тонн/ха в зависимости от почвы, типа зерна и погоды.


Барьеры


Ограниченный опыт и фонды для необходимых инвестиций часто - самые большие барьеры, чтобы использовать солому для энергии. Другие барьеры могут быть:


7 потребность развить рынок для соломы с привлекательными ценами за пользователей так же как поставщиков,


8 пестициды могут в определенных ситуациях давать нежелательные составы хлора в соломе. Это может быть уменьшено, оставляя солому для периода в области перед коллекцией, так называемым пониканием.


9 использование соломы в несоответствующих и загрязняющих котлах может дать соломе плохую репутацию.


Эффект на экономику, окружающую среду и занятость


Экономика


В Дании соломенные ценовые изменяются от 0,085 DKK/kWh (цент за 1,2 ЕВРО) к 0,12 DKK/kWh (цент за 1,7 ЕВРО) для соломы в тюках, поставленной на запускающей солому станции. В Чешской Республике цены за солому, собранную на ферме, был указан в 0,043 CSk/kWh (цент за 0,15 ЕВРО) для свободной соломы и 0,054 CSk/kWh (цент за 0,019 ЕВРО) для соломы в тюках.


Затраты, среднее число для 16 запущенных соломой установок в Дании за произведенную высокую температуру кВтч:


Датское среднее число


Оценка для Чешской Республики


Топливо


Цент за 1,9 ЕВРО


Цент за 0,26 ЕВРО


Electricity*


Цент за 0,12 ЕВРО


Цент за 0,12 ЕВРО


O&M, administr.


Цент за 1,3 ЕВРО


Цент за 0,26 ЕВРО


Капитальные затраты


Цент за 1,5 ЕВРО


Цент за 1,5 ЕВРО


Общее количество


Цент за 4,8 ЕВРО


Цент за 2,14 ЕВРО


* потребление Электричества находится в среднем 2.3 % произведенной высокой температуры


Воздействие на окружающую среду использования сельскохозяйственных остатков, что касается леса, уменьшенной CO2
-эмиссии, уменьшал зеленовато-желтую эмиссию, по сравнению с углем и нефтью. Эмиссия макрочастицы, NOx
и изменчивых органических соединений (VOC) зависит от печей и газового гриппом обращения. Компоненты хлора в соломе дают эмиссию HCl как упомянуто выше. Датский опыт от 13 соломенных огней, нагревающих станции, показывает следующую эмиссию (у всех заводов есть фильтры макрочастицы):


Эмиссия


Средняя Эмиссия


солома г/кВтч


Изменение эмиссии


солома г/кВтч


Макрочастица


0,14


0,01 - 0,3


КО


2,2


0,4 - 4


NOx


0,32


0,14 - 0,5


SO2


0,47


0,4 - 0,6


HCl


0,14


0,05 - 0.3


PAH*


0,6


0,4 - 1


Диоксин **


1 - 10 нанограммов


* ТЬФУ = Многоароматические Углеводороды. Это - канцерогенная часть VOCs.


** Числа диоксина основаны только на двух измерениях, числа, данные в нанограмме,


10-9
г.


Занятость


Прямая занятость сбора урожая соломы в полностью механизированном сельском хозяйстве в Дании оценена к 350 jobs/TWh. Это для технологий с большими соломенными товарами (500 кг каждый). Для системы, основанной на меньших товарах (10-20 кг), занятость больше.


3.11.4 Энергетические Зерновые культуры

Считается, что 20-40 миллионов гектаров земли в ЕС будут излишком к обычному сельскохозяйственному требованию. Та же самая ситуация (сельскохозяйственное перепроизводство и откладывание земли) может ожидаться в Центральной Европе также. Эти резервные земли могут использоваться в различных целях, один из них - энергетическое производство урожая.


Многообещающие зерновые культуры, которые могут быть установлены в энергетических целях в Европе, являются короткими деревьями вращения (роща различных ив и тополей), Miscanthus и Sweet Sorghum. Эти зерновые культуры могут быть использованы прямым сгоранием для производства электричества и высокой температуры. Другие многообещающие энергетические зерновые культуры - заводы для жидкого топлива, поскольку насилие отбирает для бионефти.


Энергетическое Содержание и Урожаи


Следующий стол дает краткий обзор ожидаемых урожаев и энергетического содержания для трех из многообещающих заводов для твердого топливного производства.


Урожаи


(тонны/ха/ГОД)


Энергетическое содержание


(Тонна GJ/dry)


Энергетические Урожаи


(GJ/ha/year)


Salix (Ива) *


15


16


240


Miscanthus (Трава слона)


20


17


340


Сладкое Сорго обыкновенное


25


18


450


*
Increment Salix составляет 2-3 метра через один год (2-3 см в день летом), соберите каждый третий год.


Другой многообещающий завод - гашиш, у которого есть урожаи до 24 тонн/гектаров в приблизительно 4-месячном. Плантация гашиша незаконна во многих странах, даже при том, что у некоторых разновидностей есть очень немного содержания гашиша.


Оценка ресурса


Энергетические потенциалы могут быть оценены из области земли, которая обойдена в стране/области и может использоваться для энергетической плантации и ожидаемого результата вышеупомянутых зерновых культур под фактическим климатом и условиями почвы. В большинстве стран национальные оценки существуют различных урожаев заводов. Используя лишние сельскохозяйственные угодья и экологически ухудшался, земля должна быть приоритетом.


Важная особенность по оценке потенциала введена: отношение продукции. Если выжимки Сладкого Сорго обыкновенного (2/3 его энергетического содержания) и сахар (1/3 его энергетического содержания) используются в энергетических целях вход: продукция (ввод / вывод) энергетическое отношение достигнет 1:5. Это означает, что в пять раз больше энергии восстановлено от урожая (на топливной основе) по сравнению с энергией, используемой для отбора, удобрений и обращения пестицидов, сбора урожая, транспорта и преобразования в годное к употреблению топливо. Обычно вход: отношение продукции больше чем 1:5 для деревьев и меньше для заводов для жидкого биотоплива.


Барьеры


Короткие зерновые культуры вращения могут потребовать такого большого оплодотворения как традиционных зерновых культур и ухудшались, земля должна быть восстановлена перед культивированием, используя оплодотворение. Для зерновых культур дерева эти недостатки могут быть возмещены фактом, что они сохраняют активную систему корня в течение года. Деревянный пепел был бы эффективным удобрением для плантации биотоплива, уменьшая проблемы, вызванные выщелачиванием удобрений в грунтовые воды.


Эффект на Экономику, Окружающую среду и Занятость


Экономика, Затраты


Издержки производства для Сладкого Сорго обыкновенного составляют 50 ЕВРО за сухую тонну.


Издержки производства Salix составляют 70 ЕВРО (500 DKK) / тонна сухого вещества в Дании (Hvidsed).


Стоимость поколения электричества для биомассы (Сладкое сорго обыкновенное) питала систему


Средство


ЕВРО/кВтч


маленький 1992


0,16


большой 1992


0,08


маленький улучшенный 2000


0,07


большой улучшенный 2000


0,05


Окружающая среда


Важная особенность Salix - то, что он может использоваться для очистки воды - возможно вырастить Salix в системах очистки, и в то же самое время собирают Salix для энергии (10-20 тонн отстоя могут использоваться на каждом гектаре каждый год). Другая выгода биомассы для энергетической плантации включает контроль за лесным пожаром, улучшенный контроль за эрозией, поглощение пыли, и используемый в качестве замены для ископаемого топлива: никакая зеленовато-желтая эмиссия и ниже эмиссия NOx
.


Занятость


Для Сладких издержек производства Сорго обыкновенного 50 % стоимость трудовых ресурсов. Производство приблизительно 500 тонн сухой биомассы ежегодно оправдывает создание одной новой работы. Другие новые рабочие места могли быть созданы в связанных отраслях промышленности, таких как компостирование, мякоть для бумаги, сервисная организация и т.д.


Ручное Правило


Сладкое Сорго обыкновенное производило для испытаний в различных местоположениях Центральной и южной Европы:


Ежегодно 90 тонн нового материала = 25 тонн сухого вещества за гектар = 450 GJ или 11 тонн нефтяного эквивалента могут быть произведены. 1/3 как этанол от сахара и 2/3 топлива от выжимок. Это соответствует поглощению 30-45 тонн CO2
за гектар и ежегодно.


Среднее ежегодное потребление электричества западноевропейского человека может быть встречено, выращивая тополь на 0.25 гектарах.


3.11.5 Биогаз

Самый большой потенциал для биогаза в Европе находится в удобрении от сельского хозяйства. Другое потенциальное сырье для биогаза:


1 отстой от механического и биологического обращения сточных вод (у отстоя от химического обращения сточных вод часто есть низкий потенциал биогаза),


2 органическая домашняя трата


3 органическая, разлагаемая микроорганизмами трата от отраслей промышленности, в особых скотобойнях и отраслях промышленности пищевой промышленности


Забота должна быть проявлена, чтобы не включать трату с тяжелыми металлами или вредными химическими веществами, когда получающийся отстой должен использоваться в качестве удобрения. Эти виды загрязненного отстоя могут использоваться на заводах биогаза, где получающийся отстой рассматривают как трата и например, сожжен.


Другой источник биогаза - закапывание мусора с большим количеством органической траты, где газ может быть извлечен непосредственно из drillings в закапывании мусора, так называемом газе закапывания мусора. Такой drillings уменьшит безудержное выделение метана от закапывания мусора.


Энергетическое Содержание


Производство биогаза обычно будет в диапазоне 0,3 - 0,45 m3
биогаза (60%-ый метан) за кг тела (полное тело, TS) для хорошо процесса функционирования с типичным временем задержания 20-30 дней в 32o
C. Более низкая теплота сгорания этого газа - приблизительно 6,6 kWh/m3
. Часто дается производство за кг изменчивого тела (ПРОТИВ), который для удобрения без соломы, песок или другие - приблизительно 80 % полных твердых частиц (TS).


У завода биогаза есть самопотребление энергии сохранять удобрение теплым. Это как правило - 20 % выработки энергии для хорошо разработанного завода биогаза. Если газ будет использоваться для когенерации, то доступное электричество составит 30-40 % энергии в газе, высокая температура составит 40-50 %, и остающиеся 20 % будут самопотреблением.


Оценка ресурса


Для удобрения доступные данные часто - числа домашнего скота. От этого может быть сделан оценкой доступного удобрения. В то время как количество удобрения, произведенного из животных, зависит от количества и типа фуража, некоторые средние числа сделаны для большинства стран.


Следующая таблица показывает числа для Дании и Чешской Республики:


Вид животного


Тип удобрения


Количество


(кг/день)


Тело


Биогаз


Энергия


%


Количество (кг/день)


per.kg S. (m3
/kg)


за животное (m3
/day) **


за животное


(кВтч/Ваш)


Корова, CZ


Корова, DK


Корова, CZ


Корова, DK


Свинья, CZ


Свинья, DK


Свинья, CZ


Свинья, DK


Курица, CZ


Курица, DK


жидкий раствор


жидкий раствор


сухой


сухой


жидкий раствор


жидкий раствор


сухой


сухой


(сухой)


сухой


60


51


38


32


18


16.7


20


9.9


0.2


0.066


7.5


10.6


23


18


5.7


8.0


24


30


11.8


71


4.5


5.4


8.7


5.6


1.0


1.3


4.8


2.9


0.24


0.047


-


0.29


-


-


-


0.23*


-


-


-


0.23*


1.7


1.6


1.2


1.6


0.3


0.46


0.3


0.46


0.016


0.017


3 500


3 400


2 500


3 400


630


970


630


970


34


36


Сравнение между датской и чешской оценкой ежедневного удобрения и потенциальным производством биогаза от главных домашних животных. Ежегодная энергетическая продукция для завода биогаза с 20%-ым средним самопотреблением и 360 рабочих дней. Когда животные не будут в конюшнях вокруг года, число будет меньшим. Числа для того, чтобы доить коров и для свиней с размножающимися свиньями менее чем 5 кг.


*figure для метана


** биогаз с 65%-ым метаном


Чтобы сделать оценку из ежегодного производства, это должно быть оценено, сколько дней ежегодно животные находятся в конюшнях. Для больших птицеферм и свиноферм это часто - целый год, в то время как коровы находятся в конюшнях с нескольких месяцев в год к целому году.


Чтобы оценить количество удобрения от calfs, свиней и цыпленка, следующие оценки могут использоваться:


1 calfs 1-6 месяцев: 25 % доения коров


2 другой рогатый скот (calfs> 6 месяцев, рогатый скот для встречается, беременные коровы): 60 % доения коров


3 маленькие свиньи, 5-15 кг: 28 % свиней со свиньями


4 откармливание свиней> 15 кг: 52 % свиней со свиньями


5 откармливание цыпленка: 75 % куриц


Барьеры


Много барьеров сдерживают крупномасштабное развитие заводов биогаза в CEEC:


6 коммерческая технология для сельского хозяйства (самая большая материально-сырьевая база) не доступна и должна быть развита из существующих опытных образцов или импортирована.


7 трудно сделать заводы биогаза рентабельными с продажей энергии как единственный доход. Наиболее вероятные заявления состоят в том, когда у других эффектов обращения отстоя есть ценность. Это может например, быть лучшей гигиеной, более легкой обработкой, уменьшенным запахом, и обработкой промышленных отходов.


8 немного знания о технологии биогаза среди планировщиков и лиц, принимающих решение.


Эффект на экономику, окружающую среду и занятость


Экономика


Экономия завода биогаза состоит из крупных затрат инвестиций, некоторой операции и затрат на обслуживание, главным образом свободного сырья, и дохода с продажи биогаза или электричества и высокой температуры. Иногда может добавляться другие ценности например, для улучшенной ценности отстоя как удобрение.


В примере из Чешской Республики цена за чешский завод оценена приблизительно к 70 000 USD для завода для обработки удобрения от 100 коров. Этот завод произведет приблизительно 220 MWh/year + энергия для ее собственного нагревания. Это дает инвестиции 0,32 USD за кВтч/год. У новых датских заводов биогаза есть подобные инвестиционные числа. Считается, что совместное предприятие чешской и датской технологии могло уменьшить цены приблизительно на 40 % (приблизительно к 0,2 USD за кВтч/год); но это не показали практически.


Действие и обслуживание (O&M) будет обычно ежегодно составлять 10-20 % инвестиционных затрат, но это изменяется очень с организацией, заработной платой, типом завода и возможным транспортом отстоя. Если O&M 10 % инвестиционных затрат, простое требование окупаемости составляет 10 лет, и никакая цена не может быть установлена к увеличенной ценности отстоя, получающаяся стоимость энергии составит 0,04-0,06 USD/кВтч (основанный на вышеупомянутых примерах из Чешской Республики).


Воздействие на окружающую среду заводов биогаза:


9 производство энергии, которая может заменить ископаемое топливо, уменьшая эмиссию CO2


10 уменьшите запах и проблемы гигиены отстоя и удобрения


11 обработка определенных видов органической траты, которая иначе изложила бы проблему охраны окружающей среды


12 уменьшите потенциальные выделения метана от безудержной анаэробной деградации отстоя.


13 более легкая обработка отстоя, который может увеличить фракцию, используемую в качестве удобрения, и облегчить более точное использование в качестве удобрения


Занятость


Прямая занятость заводов биогаза для Дании, оцененной к 560 jobs/TWh, из которых 420 jobs/TWh работают и обслуживание, в то время как 140 job/TWh - строительство (2000 лет человека, чтобы построить заводы, производящие 1 TWh и с целой жизнью 14 лет). Эта оценка будет действительна для механизированных систем с определенной степенью централизации: часть удобрения транспортируется в завод биогаза от соседних ферм.


3.12 ЛИТЕРАТУРА - БИОМАССА

ВБ Ackley, PC Crandall, Рассел ТС (1958). Использование линейных измерений в оценке областей листа. Американское Общество Садоводческих Наук 72: 326-330.


Baldocchi DD, Хатчинсонский BA (1986) При оценке фотосинтеза навеса и stomatal проводимости в лиственном лесу с собранной в группу листвой. Физиология дерева 2: 155-168.


Блэйк Ма, Дэвидсон ОУ (1934) Стандарт Нью-Джерси для того, чтобы судить статус роста лиственной Apple. Нью-Джерси Agric. Expt. Станционный Бюллетень 559.


ТВТ Bowersox, Шуберт Т, Берег RF, компакт-диск Whitesell (1990) Растущий успех молодого Эвкалипта saligna на Гавайях. Биомасса 23: 137-148.


Бойнтон Д, Харрис РВ (1950) Отношения между измерениями листа, областью листа и длиной охоты в яблоке Макинтоша, персике Elberta, и итальянском языке сокращают. Слушания американского Общества Садоводческой Науки 55: 16-20.


Кэмпбелл КА (1991) Потенциал диапазона коротких разновидностей дерева вращения для древесного топлива и пульпового производства. Диссертация подчинялась в частичном выполнении требований Степени Сельскохозяйственной Науки с отличием. Отдел Агрономии, университет Massey, Палмерстон-Норт, Новая Зеландия.


Cannell МАГИСТР, Милн Р, Шеппард ЛДЖ, МИЛЛИГЕНРИ Unsworth (1987) Радиационный перехват и производительность ивы. Журнал Прикладной Экологии 24: 261-278.


Эванс Дж (1992) Лесоводство Плантации в Тропиках: Посадка деревьев для индустриального, социального, экологического и целей агролесничества. 2-ой
редактор Кларандон Пресс, Оксфорд. стр 403.


Эванс ЛТ (редактор) (1975) Физиология Урожая. Издательство Кембриджского университета, Лондон. стр 334.


ФАО (1979) Eucalypts для того, чтобы привить. Бумага Лесоводства ФАО № 11. Еда и сельскохозяйственный


Организация, Организация Объединенных Наций, Рим.


Фрисон Г, Bisoffi S, Аллегро Г, Борелли М, Джорчелли (1990) Короткое Лесоводство Вращения в Италии: Опыт прошлого и текущая ситуация. В: Деятельность Energy Forestry Production Систем. Отчет о мастерской. Международное энергетическое агентство / Задача Деятельности Биомассы V Ledin S, Охлсон (Редакторы). Шведский университет Сельского хозяйства, Упсалы.


Goldemberg J, бразильская программа топливного алкоголя, Возобновляемый источник энергии. Источники для Топлива и Электричества. Островная Пресса 1992.


Зал D., Rosillo-Calle. Биомасса для энергии. Возобновляемый источник энергии. Источники для Топлива и Электричества. Островная Пресса 1992.


Hillis МЫ, Brown AG (Редакторы), (1984) Eucalypts для деревянного производства. Содружество Научная и Индустриальная Организация Исследования. Ист-Мельбурн и Академическое издание, Норт-Райд NSW, Австралия.


ТМ Хинкли, Braatne J, Cuelemans R, Clum P, Dunlap J, Ньюмэн Д, Смит B, Г Scarascia-Mugnozza, Ван Волкенберг Э (1992) динамика Роста и структура навеса. В: Митчелл КП,


Смит, K.R. (1987b). Биотопливо, Загрязнение воздуха и здоровье: A Global Review (Нью-Йорк, Пресса Пленума).


Смит, K.R. (1990). Качество Воздуха в помещении и Переход Загрязнения (Берлин и Гейдельберг, Спрингер - Верлэг 1990).


Soussan, J., О'Киф, P., и Munslow, B. (1990). ”Городское древесное топливо: проблемы и дилеммы”, политика, стр 572-582.


Steingass, H., и др. (1988). Электричество и Варианты Этанола в южной Африке, Отчет № 88-21 АМР США, Офис, Бюро для Науки и техники.


Tanticharoen, M. (1990). ”Анаэробная обработка тапиоки крахмалит сточные воды с производством биогаза”, работа представляла на Семинаре по Биотехнологии для Агропромышленного управления Тратами, 5-6 февраля, Короля Монгкута Инститьют оф Текнолоджи, Бангкока.


Teplitz-Sembitzky, Витольд 1990). События Проекта Древесного угля Малави и Уроки, Промышленность и Рабочий документ Отдела, Серийная Газета № 20 (Вашингтон, округ Колумбия, Всемирный банк).


ТЕРИ (1991), энергетический Справочник, База данных и Ежегодник (ТЕДДИ) 1990-91 (Нью-Дели, энергетический Научно-исследовательский институт Tata).


Томас, S. (1990). Оценка Исследования Биомассы Завода для Жидкого Топлива (Брайтон, Научная стратегическая Единица Исследования, университет Сассекса), отчет, 2 издания


UNCHS (Среда обитания) (1984).Requirements и Использование в Сельском и Городском Settiments С низким доходом (Найроби, 1984) (HS/61/84).


UNCHS (Среда обитания) (1990). Использование Новых и Возобновимых Источников с Акцентом на Требования Убежища (Найроби, 1990) (HS/183/89E).


USDOE (1989). ”Etechnology R&D: что могло иметь значение?”, Технология Поставки (Ок-Ридж, Подразделение, Ок-Ридж Национальные Лаборатории).


USDOE (1990). ”Потенциал возобновимых” Междисциплинарная Белая Книга, SERI/TP-260-3674; (Golden, CO).


Вина Джоши, Raman P., Mande, S.P., и Kishore, V.V.N. (1992). Жизнеспособность Technoeconomic Мобильной Единицы для Ремонта и Обслуживания Заводов Биогаза (Нью-Дели, энергетический Научно-исследовательский институт Tata).


Venkata Ramana, P. (1992). Система Биогаза сообщества в Метане, Гуджарате - Пример (Нью-Дели, энергетический Научно-исследовательский институт Tata).


Ходок, К.П. (1990). Национальный Обзор Действий Biomass/Woodfuel в Ботсване (Энергетический сектор SADCC, TAU Ангола).


Вайнберг, C.J., Уильямс, R.H. (1990). ”Энергия от Солнца”, Научный американец, 263 (3): 99-106.


Вайс, C. (1990). ”Алкоголь этила как моторное топливо в Бразилии: пример в промышленной политике”, Технология в Обществе, издании 12, стр 255-282.


Уильямс, R.H. (1989). ”Власть газогенератора/газовой турбины биомассы и нагревание оранжереи”, работа представляла на семинаре IEA/OECD, Штабе OECD, Париж 12-14 апреля 1989.


Уильямс, R.H., и Ларсон, E.D. (1992). ”Продвинутое основанное на газификации производство электроэнергии биомассы”, в B.J. Йоханссон, Х. Келли, A.K.N. Reddy и R.H. Уильямс (редакторы)., Возобновляемые источники энергии для Топлива и Электричества (Вашингтон, округ Колумбия, Островная Пресса), парень. 17.


Всемирный банк (1985). Китай: долгосрочные Вопросы развития и Варианты, страна Всемирного банка экономический отчет (Балтимор, Пресса Университета имени Джона Хопкинса).


Всемирный банк 1988. Танзания - Проект Woodfuel/Forestry, Отчет № 086/88 о Завершении Деятельности (Вашингтон, округ Колумбия, Объединенная управленческая Программа Помощи Энергетического сектора ПРООН/Всемирного банка).


Мировой Институт Ресурсов (WRI) (1988). Мировые Ресурсы 198849 (Вашингтон, округ Колумбия, Мировой Институт Ресурсов).


Yasuhisa, M. (1989). ”События в алкоголе производственная технология”, Журнал Intemational Солнечной энергии, издания 7, стр 93-109.


Молодой, K.R. (1989). ”Бразильская промышленность сахара и алкоголя - неуверенное будущее”, Международный Сахарный Журнал, издание 19, стр 208-209.


Zabel, M. (1990). ”Использование сельскохозяйственного сырья как источник энергии - пример промышленности алкоголя в государстве Сан-Паулу, Бразилия”, в A.A.M. Sayigh (объявление). Энергия и Окружающая среда в 1990-ые. Слушания 1-ого
Мирового Конгресса Возобновляемого источника энергии (Оксфорд, Pergamon Press) издание 3, стр 1892-1896. Zong, W.I. (1989). ”Развитие технологии биогаза в Китае”, энергия для Завтра; Мировой Обзор Конференции по энергетике (Лондон, Мировой Офис Конференции по энергетике).


Отчет о Возобновляемом источнике энергии, энергия Файнэншл Таймс, апрель 1999.


4 ЭНЕРГИЯ ВЕТРА
4.1 ВВЕДЕНИЕ

Энергия ветра - форма солнечной энергии, произведенной неравным нагреванием поверхности Земли. Солнце излучает 100 000 000 000 000-киловаттовые часы энергии к земле в час. Другими словами, земля получает 10 к 17-ой
власти ватт власти. Приблизительно 1 - 2 процента энергии, прибывающей из Солнца, преобразованы в энергию ветра. Это - приблизительно в 50 - 100 раз больше чем энергия, преобразованная в биомассу всеми заводами на земле.


В течение нескольких тысяч лет теперь, человек знал, как извлечь энергию из ветра посредством судов, парусов или колес ветра, потому что кинетическая энергия ветра доступна более или менее во всем мире. Энергия ветра экологически привлекательна по многим причинам. Это не производит повреждающего здоровье загрязнения воздуха, разрушающего лес кислотного дождя, дестабилизирующего климат выброса углерода, или опасных радиоактивных отходов.


Ветер, как основной источник энергии, ничего не стоит и может использоваться decentrally. Нет никакой потребности в обширной инфраструктуре, такой как это, потребовал для сети электропитания или для поставки нефтяного или природного газа.


ИСТОРИЯ


Ветер использовался человечеством в качестве естественного источника энергии в течение десятков тысяч лет. Использование энергии ветра относится ко времени рассвета цивилизации, когда приплывающие суда были приведены в действие ветром. Первые простые парусные шлюпки были установлены на плаву в Египте приблизительно 5000 лет назад. Вокруг года 700 нашей эры, в том, что является Афганистаном сегодня, первые машины ветра, вращающиеся вокруг вертикальной оси, использовались, чтобы размолоть зерно. Известные ветряные мельницы неподвижной башни с парусами обеспечили ирригацию для многих частей средиземноморского острова Крит. Управляемые ветром gristmills были одной из самых больших технических проблем Средневековья. В 14-ом столетии
, голландцы изменяли к лучшему дизайн, который распространился всюду по Ближнему Востоку и продолжил использовать его в его основной цели размолоть зерно.


Ветер двигался на большой скорости, водный насос был введен в Соединенных Штатах в 1854. Это был знакомый тип поклонника со многими лопастями вокруг колеса, и хвост, чтобы держать это указал в ветер. К 1940, более чем 6 миллионов этих ветряных мельниц использовались в Соединенных Штатах, главным образом, для того, чтобы накачать воду и произвести электричество. "Дикий Запад" был выигран, по крайней мере, частично с помощью этих насосов ветра, которые использовались, чтобы поставлять воду для массивных стад рогатого скота.


Однако, 20-ое столетие
скоро положило конец широкому использованию энергии ветра, которая уступила "современным" энергетическим ресурсам, нефти и электричеству. Только когда после нефтяного кризиса, энергетические варианты ветра встретились с возобновившимся интересом. В результате решительных повышений цен на нефть в начале 1970-ых энергетические планировщики еще раз обращали свое внимание все более и более к использованию энергии ветра. Спонсируемые государством научно-исследовательские гранты во многих странах обеспечили новый стимул для развития технологии для использования энергии ветра. Усилия были сконцентрированы на развивающихся энергетических конвертерах ветра для того, чтобы произвести электричество, потому что в промышленно развитых странах применение насосов ветра имеет незначительное значение.


США


Эмбарго на ввоз нефти 1973 был движущей силой позади программ развития ветряного двигателя в Соединенных Штатах. Westinghouse Электрическое развитое первое поколение ветряных двигателей на 200 кВт, известных как УЛЬТРАСОВРЕМЕННАЯ ОАГ. Самый большой из этого ряда и самое большое в мире, МОДНИК-5B НА 3,2 МВТ действует в Оаху, Гавайи. Предприятия коммунального обслуживания Регулирующий закон о политике (PURPA) 1978 и 25%-ой налоговой льготы для инвесторов в турбинном скачке начал коммерческое развитие промышленности ветра Соединенных Штатов и привел к 6870 турбинам, устанавливаемым в Калифорнии между 1981 и 1984. 31 декабря 1985 налоговые льготы истекли. Ни одна из небольших компаний ветряного двигателя, однако, не принадлежала крупным компаниям, передавал долгосрочное развитие рынка, так, когда кредиты федерального налога, с истекшим сроком и цены на нефть, спадали до 10 USD за баррель, большая часть маленькой промышленности ветряного двигателя еще раз исчезла. Компании, которые пережили это ”регулирование рынка” и производят маленькие ветряные двигатели сегодня, являются теми, машины которых были самыми надежными и чьи репутации были лучшими. Однако 1998 год показал, что интерес к энергии ветра вернулся снова.


ДАНИЯ


Энергетика ветра Дании - главная история коммерческого успеха. С постоянного начала в 1980 товарооборота 3 миллиардов ЕВРО в 2008. Датские ветряные двигатели доминируют над мировым рынком. От нескольких сотен рабочих в 1981 промышленность теперь нанимает 20.000 человек. Его товарооборот является дважды столь же большим как ценность производства газа Северного моря Дании. Продукция, главным образом для экспорта во всем мире, увеличилась до 1500 МВТ способности в 2008. Теперь более чем половина способности ветряного двигателя, установленной глобально, имеет датское происхождение.


Датское правительство вводило поддержку технологии возобновляемого источника энергии в 1979, покрывая 30 % капитальных затрат. Государственная помощь поощряла развитие очень успешной промышленности ветряного двигателя (это также использовалось, чтобы способствовать использованию соломы, биогаз и солнечные проекты).Danish производители ветряных двигателей консультировались относительно способов улучшить работу и уменьшить затраты их машин экспертами, базируемыми в Национальном Испытательном Центре Ветряного двигателя в Riso. Гранты на ветряные двигатели были уменьшены до 15 % в 1986and, наконец постепенно сокращал все вместе в 1989, когда промышленность стала установленной. Они были с тех пор заменены налоговыми льготами - владельцы ветряных двигателей получают пропорцию дохода с продажи tax free электричества. В результате этой поддержки 19 % датского потребления электричества покрыты экологически чистой энергией от ветряных двигателей к настоящему времени. Приблизительно 150 000 датчан уже вложили капитал в энергию ветра и имеют ветряные двигатели или акции в кооперативах ветряного двигателя. У Дании есть приблизительно 5 500 ветряных двигателей, из которых 75 % являются частными местными кооперативами.


ГЕРМАНИЯ


В отличие от ситуации в Дании или Калифорнии, где большое количество генераторов ветра были установлены вначале, возрождение в Германии относительно было поздно в прибытии. В 1989, немецкое Федеральное правительство начало содействующую программу, которая призывала к установке генераторов ветра с суммарной мощностью 250 МВТ за следующие семь лет. Немецкие утилиты по закону обязаны кредитовать 90 % стандартного сбора, взимаемого их клиентам для произведенного ветром электричества, поставляемого общественной сети власти любым оператором. Эта программа привела к быстрому увеличению числа установок, и сегодня Германия приводит страну в установленной способности энергии ветра.


4.1.1 РАЗВИТИЕ

Энергия ветра сохранила свой статус как наиболее быстро растущий источник энергии в мире. Энергия ветра производит приблизительно 1.5 % международного использования электричества и растет быстро. Это удвоилось за эти три года между 2005 и 2008. Энергия ветра теперь составляет 19 процентов национального потребления электричества в Дании, 11 % в Испании <http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power_in_Spain> и Португалия <http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power_in_Portugal>, и 7 % в Германии <http://en.wikipedia.org/wiki/Wind_power_in_Germany> и Ирландия в 2008. Восемьдесят стран во всем мире использовали энергию ветра на коммерческой основе в 2009.


В последние годы, США добавили больше энергии ветра к своей сетке чем любая другая страна. Американская способность энергии ветра выросла на 45 % к 16.8 GW в 2007 и превосходная способность ветра Германии в 2008.


Развитие установленной способности в МВТ


2005


2006


2007


2008


Соединенные Штаты


9 149


11 603


16 818


25 170


Германия


18 415


20 622


22 247


23 903


Испания


10 028


11 615


15 145


16 740


Китай


1 260


2 604


6 050


12 210


Индия


4 430


6 270


8 000


9 587


Италия


1 718


2 123


2 726


3 736


Франция


757


1 567


2 454


3 404


Соединенное Королевство


1 332


1 963


2 389


3 288


Дания


3 136


3 140


3 129


3 160


Португалия


1 022


1 716


2 150


2 862


Год


Мегаватты в Мире


1980


10


1995


4.821


1999


13.594


2001


23.857


2008


121.188


Стоимость энергии ветра продолжала уменьшаться посредством продвижений в дизайне, помещая методы и стоимость капитала приблизительно от 14 американских центов за кВтч в 1986 к ниже 5 центов за кВтч в 2008 (на суше). Энергия ветра теперь конкурентоспособна стоимостью во многих заявлениях электроэнергии, и именно поэтому она испытывает быстро растущее развертывание.


За прошлые два года энергетическая способность ветра расширялась по годовому показателю больше чем 30 %. Напротив, ядерная промышленность растет со скоростью меньше чем 1 %, пока уголь не вырос вообще в 1990-ых. Европа - центр этой молодой и промышленности на основе высоких технологий. 90 % изготовителей в мире средних и больших ветряных двигателей - европейцы. Средний размер турбины увеличился до 900 кВт.


ПОТЕНЦИАЛ


Согласно Силе Ветра исследования 12 - проект, чтобы достигнуть 12 % электричества в мире от энергии ветра к 2020 - там являются не техническими, экономическими или ограничения ресурса, чтобы достигнуть этой цели. К 2020 промышленность способна к монтажу 1 260 000 МВТ энергии ветра во всем мире. Сила ветра 12 схем, что к 2010 промышленность способна к монтажу 230 000 МВТ энергии ветра во всем мире, 100 000 МВТ в Европе. К 2010 глобальный рынок энергии ветра мог стоить совокупных €133 миллиардов. 20 000 МВТ представляют полные совокупные инвестиции приблизительно €20 миллиардов. Согласно исследованию стоимость производства электричества с ветряными двигателями, как ожидают, спадет до 2.5 американских центов/кВтч к 2020, по сравнению с текущими 4.0 американскими центами/кВтч.


Сила ветра 12 говорит, что к 2020 промышленность ветра может поставить:


· 12 % глобального требования электричества, предполагая, что глобальное требование удваивается к 2020.


· Установленная способность 1 261 000 МВТ, производя 3 093 terrawatt часа (TWh), эквивалентный использованию электрического тока всей Европы.


· Совокупные сбережения CO2 11 768 миллионов тонн.


· Создание 1.475 миллионов рабочих мест.


Возобновляемый источник энергии стал важным работодателем. Есть более чем 110.000 рабочих мест в изготовлении, установке и обслуживании технологий возобновляемого источника энергии в Европейском союзе. Энергия ветра составляет приблизительно 20 % из этого. Большинство этих 700 вовлеченных компаний является малыми и средними малыми и средними предприятия. Поскольку промышленность растет, таким образом, больше рабочих мест создано. В конце 1996 больше чем 20.000 европейца, как оценивалось, были наняты в энергии ветра, и это число спроектировано, чтобы вырасти к 40.000 к 2000 году.


Рынки


Системы энергии ветра строятся во всем мире. Они идеально подходят для потребностей развивающихся стран, которые срочно нуждаются в новой способности. Они могут быть принесены на линии относительно дешево и быстро по сравнению с крупными электростанциями, которые нуждаются в главной электрической инфраструктуре и объединенных энергосистемах, чтобы передать их власть. Развитые страны - также ключевая область роста, поскольку они поворачиваются к энергии ветра по экологическим и экономическим причинам. Энергия ветра может быть объединена в существующие электрические системы, уменьшая количество власти, которая должна быть произведена при горении ископаемого топлива.


4.2 ЭНЕРГИЯ НА ВЕТРУ

Ресурсы ветра лучше всего приезжают, береговые линии и на холмах, но ресурсах ветра годных к употреблению могут быть найдены в большинстве других областей также. Поскольку энергия ветра источника энергии менее предсказуема чем солнечная энергия, но это также типично доступно в течение большего количества часов в данный день. Ресурсы ветра - под влиянием земной поверхности и препятствий в высотах до 100 метров. Энергия ветра - таким образом намного больше места, определенного чем солнечная энергия. В холмистом ландшафте, например, у двух мест, вероятно, будет тот же самый солнечный ресурс. Но довольно возможно, что ресурс ветра может отличаться в обоих местах из-за условия места и различного подвергания преобладающему руководству ветра. В этом отношении, планирование ветряных двигателей нужно рассмотреть более тщательно чем солнечная технология. Энергия ветра следует за сезонными образцами, которые обеспечивают лучшую работу в зимних месяцах и самую низкую работу в летних месяцах. Это - только противоположность солнечной энергии. Поскольку у условий Дании завод ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ есть производство в месяц, изменяясь между 18 % в январе и 100 % в июле. Завод энергии ветра производит 55 % в июле и 100 % в январе. По этой причине маленький ветер и солнечные системы работают хорошо вместе в гибридных системах. Эти гибридные системы обеспечивают более последовательную круглогодичную продукцию или чем системы ТОЛЬКО ДЛЯ ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ или чем только для ветра.


Важно знать, что количество произведенной энергии ветра пропорционально плотности воздуха, область, охваченная лезвиями ротора ветряного двигателя, и к кубу скорости ветра.


4.2.1 ВОЗДУШНАЯ ПЛОТНОСТЬ

Лезвия генератора ветра вращаются, потому что масса воздуха перемещает их. Чем больше воздуха может переместить лезвия, тем быстрее лезвия будут вращаться, и больше электричества, генератор ветра произведет. От физики выходит, что кинетическая энергия движущегося тела (например, воздух) пропорциональна его массе (или вес), таким образом, энергия на ветру зависит от плотности воздуха. Плотность относится на сумму молекул в единичном объеме воздуха. В нормальном атмосферном давлении и в 15 ° воздухе Цельсия весит приблизительно 1 225 кг за кубический метр, но плотность уменьшается немного с увеличивающейся влажностью. Воздух более плотен зимой чем летом. Поэтому, генератор ветра произведет больше власти зимой чем летом на той же самой скорости ветра. На больших высотах (в горах) давление воздуха ниже, и воздух менее плотен. Очевидно, что плотность воздуха является переменной, о котором мы ничего не можем сделать.


4.2.2 ОБЛАСТЬ РОТОРА

Ротор ветряного двигателя "захватил" власть в массе воздуха, которые проходят. Ясно что, чем более крупная область, покрытая ротором, означает, тем больше электричества это может произвести. Область ротора определяет, сколько энергии ветряной двигатель в состоянии использовать от ветра. Так как область ротора увеличивается с квадратом диаметра ротора, турбина, которая является дважды как большой, получит в четыре раза больше энергии. Но увеличение области ротора не столь же просто как помещение больших лезвий на генераторе ветра. На первый взгляд, это, кажется, очень легкий способ увеличить количество энергии, которую может захватить генератор ветра. Но увеличивая охваченную область мы также увеличили все усилия на системе ветра на любой данной скорости ветра. Чтобы дать компенсацию за это изменение и позволить системе ветра выживать, важно сделать все механические компоненты более сильными. Очевидно, этот подход собирается стать очень дорогим.


4.2.3 Скорость ветра

Скорость ветра - наиболее важный фактор, влияющий на количество энергии, которую ветряной двигатель может преобразовать в электричество. Увеличение скорости ветра увеличивает количество массы воздуха, передающей ротор, так увеличение скорости ветра будет также иметь эффект на выходную мощность системы ветра. Энергетическое содержание ветра меняется в зависимости от куба (третья власть) средней скорости ветра. Таким образом, если скорость ветра удваивается, кинетическая власть, полученная ротором, увеличивается восемь раз. Из следующей таблицы Вы можете оценить власть ветра для стандартных условий (сухой воздух, плотность 1 225 кг/м3
, на уровне моря давление). Формула для власти в Ваттах за m2
= 0.5*1.225*v3, где v - скорость ветра в мс (согласно датской Ассоциации Производителей Ветряных двигателей).


мс


W/m2


мс


W/m2


0


0


12


1058


1


1


13


1346


2


5


14


1681


3


17


15


2067


4


39


16


2509


5


77


17


3009


6


132


18


3572


7


210


19


4201


8


314


20


4900


9


447


21


5672


10


613


22


6522


11


815


23


7452


Природа предоставляет нам различный ветер, который непрерывно изменяет скорость условий и ветра. Ветряные двигатели, особенно строят, чтобы использовать ветер, которые располагаются в скорости между 3 - 30 мс. Более высокая скорость ветра может повредить турбину, таким образом, большие турбины оборудованы тормозами. Турбины меньшего размера могут использовать скорости ветра ниже чем 3 мс.


Масштаб скорости ветра


Мс скорости ветра


Тип ветра


0.0-1.8


Спокойствие


1.8-5.8


Свет


5.8-8.5


Умеренный


8.5-11


Новый


11-17


Сильный


17-25


Буря


25-43


Сильная Буря


> 43


Ураган


Класс грубости ландшафта


Земная поверхность с ее растительностью и зданиями - основной фактор, уменьшающий скорость ветра. Это иногда описывается как грубость ландшафта. Поскольку Вы переезжаете от поверхности земли, уменьшений грубости и ламинарного течения воздушных увеличений. Выраженный иначе, увеличенная высота означает большие скорости ветра. Высоко над уровнем земли, на высоте приблизительно 1 километра, ветер едва под влиянием поверхности земли вообще. В более низких слоях атмосферы, однако, скорости ветра затронуты трением против поверхности земли. Для использования энергии ветра это означает, чем выше грубость поверхности земли, тем больше ветер будет замедлен. Скорость ветра замедлена значительно лесами и большими городами, в то время как равнины как водные поверхности или аэропорты только замедлят ветер вниз немного. Здания, леса и другие препятствия не только уменьшают скорость ветра, но они часто создают бурю в своей окрестности. У самого низкого влияния на скорость ветра есть водные поверхности. Когда люди в промышленности ветра оценивают условия ветра в пейзаже, они описывают ее классом грубости. Более высокий класс грубости означает больше препятствий в ландшафте и большем сокращении скорости ветра. Морская поверхность описана как класс 0 грубости.


Класс грубости


Пейзажный Тип


0


Водная поверхность


0,5


Абсолютно открытый ландшафт с гладкой поверхностью, например, взлетно-посадочные полосы в аэропортах, косил траву, и т.д.


1


Откройте сельскохозяйственную область без заборов и живых изгородей и очень рассеянных зданий. Только мягко округленные холмы


1,5


Пахотная земля с некоторыми зданиями и живые изгороди защиты 8 метров высотой с расстоянием приблизительно 1250 метров


2


Пахотная земля с некоторыми зданиями и живые изгороди защиты 8 метров высотой с расстоянием приблизительно 500 метров


2,5


Пахотная земля со многими зданиями, кустами и заводами, или живыми изгородями защиты 8 метров высотой с расстоянием приблизительно 250 метров


3


Деревни, малые города, пахотная земля со многими или высокими живыми изгородями защиты, лесами и очень грубым и неравным ландшафтом


3,5


Более крупные города с высокими зданиями


4


Очень большие города с высокими зданиями и небоскребами


В промышленности также термин ветер стрижет, используется. Это описывает факт, что профиль ветра искривлен к более низкой скорости, поскольку мы придвигаемся поближе к уровню земли. Ветер стрижет, может также быть важным, проектируя ветряные двигатели. Здесь большой диаметр ротора и только некоторые измеряют более высокую башню, мог означать, что ветер дует с более высокой скоростью, когда наконечник лезвия находится в его высшем положении, и остроумии намного более низкая скорость, когда наконечник находится в нижнем положении.


4.3 ТЕХНОЛОГИЯ

Ветряные двигатели перемещены ветром и преобразовывают эту кинетическую энергию непосредственно в электричество, прядя генератор. Обычно они используют лезвия как крыло самолета, чтобы повернуть центральный центр, который связан через серию механизмов (передача) к электрическому генератору. Генератор подобен в строительстве генераторам, используемым в традиционных электростанциях ископаемого топлива. Разнообразие машин, которое было разработано или предложено, чтобы использовать энергию ветра, значительно и включает много необычных устройств. Однако современные ветряные двигатели прибывают в две базовых конфигурации:


Горизонтальные турбины оси
(ШЛЯПА) являются наиболее распространенным типом, замеченным, сидя сверху башен с двумя или тремя лезвиями. Ориентация ведущего вала, часть турбины, соединяющей лезвия с генератором, состоит в том тем, что решает ось машины. У горизонтальных турбин оси есть горизонтальный ведущий вал. Лезвия могут стоять в ветер, против ветра турбина, или ветер может поразить башню поддержки сначала, подветренную турбину. Горизонтальные ветряные двигатели оси вообще имеют или один, два или три лезвия или иначе большое количество лезвий. Ветряные двигатели с большими количествами лезвий имеют то, что, кажется, фактически твердый диск, покрытый твердыми лезвиями, и описано как устройства высокой основательности. Они включают ветряные двигатели мультилезвий, используемые для водной перекачки. Напротив, охваченная область ветряных двигателей с немногими лезвиями в значительной степени недействительна, и только очень небольшая часть, кажется, 'тверда'. Они упоминаются как устройства низкой основательности.


Извлечение энергии от ветра так эффективно как возможный означает, что лезвия должны взаимодействовать в максимально возможной степени ветра, проходящего через охваченную область ротора. Лезвия высокой основательности, ветряной двигатель мультилезвия взаимодействует со всем ветром в очень низком отношении скорости наконечника, тогда как лезвия турбины низкой основательности должны поехать намного быстрее, чтобы фактически заполнить охваченную область, чтобы взаимодействовать со всем прохождением ветра. Теоретически, чем больше лезвий, которые имеет ротор ветряного двигателя, тем более эффективный это. Однако, большие количества лезвий вмешиваются друг в друга, таким образом, ветряные двигатели высокой основательности имеют тенденцию быть менее эффективными повсюду чем турбины низкой основательности.


Насосы, которые используются с насосными ветряными двигателями воды, требуют, чтобы высокий стартовый вращающий момент функционировал. Мультипланочные турбины поэтому вообще используются для перекачки воды из-за их низких отношений скорости наконечника и получающихся высоких особенностей вращающего момента.


У вертикальных турбин оси
(НДС) есть вертикальные ведущие валы. Лезвия длинны, изогнуты и приложенные к башне наверху и основанию. Нет очень многих изготовителей таких турбин в мире. Flowind - наиболее отмеченный изготовитель их. У вертикальных ветряных двигателей оси есть ось вращения, которое является вертикальным, и таким образом, в отличие от их горизонтальных коллег, они могут использовать ветры от любого руководства без потребности к репозиции ротор, когда руководство ветра изменяется. Современный НДС развился из идей французского инженера Г. Дарриуса.


Несмотря на различные появления ШЛЯПЫ и НДС, основная механика этих двух систем очень подобна. Ветер, передающий по лезвиям, преобразован в механическую энергию, которая питается через передачу электрический генератор. Передача используется, чтобы держать генератор, работающий эффективно всюду по диапазону различных скоростей ветра. Произведенное электричество может или использоваться непосредственно, питаться в сетку передачи или сохранено для более позднего использования.


Ветряные двигатели могут быть построены с двумя различными формами операции: подача - или регулирование киоска. У и систем есть преимущества и неудобства. С регулированием подачи могут быть переданы лезвия, что означает лучшее использование ветра и большего количества энергии от ветряного двигателя; с другой стороны, турбина должна быть оборудована отношениями лезвия, системой регулирования шага лопаток, и т.д. - части, которые испытывают шоу, могут дать начало операционным проблемам. С регулированием киоска установлены лезвия и нет никакой подачи - приспосабливающаяся система. Отрегулированный киоском ветряной двигатель должен так говорить автономный и таким образом более простой, и требуется меньше обслуживания и обслуживания; на другой руке нельзя использовать ветер вполне так же как с регулированием подачи.


4.3.1 Системные Компоненты ветра

Современный ветряной двигатель обычно состоит из следующих компонентов:


· Лезвия,


· Ротор,


· Передача,


· Генератор,


· Средства управления.


Лезвия - часть турбины, которые захватили ветер. Продвинутые проекты привели к более высокому энергетическому захвату. Два или три лезвия чаще всего составляют ротор. Лезвия сделаны из стакана волокна, полиэстера, или эпоксидных смол. У некоторых есть деревянные ядра. У этих материалов есть необходимая комбинация силы и гибкости (и они не вмешиваются в телевизионные сигналы!). Диаметры лезвия для коммерческого турбинного диапазона размера от 25 до 50 метров и могут весить более чем 2000 фунтов каждый.


Ротор - все лезвия и центр центра, к которому присоединены лезвия. Центр присоединен к ведущему валу (или это приложено непосредственно к большому механизму в некоторых системах). Против ветра у машин есть свой ротор перед башней (ветер поражает ротор перед башней). Подветренные машины - только обратная договоренность.


Передача и механизмы важны, чтобы передать вращающуюся власть через вращающийся ведущий вал к генератору.


Продукция от передачи тогда связана с электрическим генератором, который производит электричество из движения.


Несколько систем управления все скоординированы и проверены компьютером и могут быть получены доступ от отдаленного местоположения. Средства управления за подачей крутят лезвия, чтобы улучшить работу на различных скоростях ветра. Средства управления за отклонением от курса указывают целую турбину в ветер.


Электронное управление держит то же самое напряжение, вытекающее из генератора, как это изменяет скорость. Этот генератор переменной скорости - важная часть создания экономически выгодных ветряных двигателей.


4.3.2 ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Ветряной двигатель - обманчиво трудный продукт, чтобы развиться, и многие из ранних единиц не были очень надежны. Модуль ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ неотъемлемо надежен, потому что у него нет никаких движущихся частей и, вообще, один модуль ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ столь же надежен как следующее. У ветряного двигателя, с другой стороны, должны быть движущиеся части, и надежность определенной машины определена уровнем умения, используемого в его разработке и дизайне.


Современные ветряные двигатели прибывают в широкий диапазон размеров, от маленьких единиц на 100 ватт, разработанных, чтобы обеспечить власть для единственных домов или домов, к огромным турбинам с диаметрами лезвия более чем 50 м., производя БОЛЕЕ ЧЕМ 1 МВТ электричества. Огромное большинство ветряных двигателей, произведенных в настоящее время, является горизонтальными турбинами оси с тремя лезвиями, 15 - 40 м. в диаметре, производя 50 - 600 кВт электричества. Эти турбины часто группируются, чтобы сформировать "ветровые электростанции", которые обеспечивают власть электрической сетке. Современные большие ветряные двигатели вообще производят электричество в 690 В. Трансформатор, расположенный рядом с турбиной, или в турбинной башне, преобразовывает электричество в высокое напряжение (обычно 10-30 киловольт). Современные ветряные двигатели стоят приблизительно 800 USD/W, что является острым снижением от 2500 USD/W для турбины, построенной в 1981.


Ветряные двигатели мегаватта


Через краткую историю современного ветряного двигателя электроэнергетические компании прояснили, что держали предпочтение крупномасштабным ветряным двигателям по меньшим, которое является, почему производители ветряных двигателей в течение лет предприняли многочисленные попытки, развивают такие машины - машины, которые удовлетворили бы техническим, эстетическим и экономическим требованиям, которых потребует клиент. Значительные усилия были приложены к развитию таких ветряных двигателей в начале 1980-ых. Был МОДНИК американского Министерства энергетики 1-5 программ, которые располагались до 3.2 МВТ, Nibe Дании A и B, турбина на 630 кВт и машина Tjaereborg на 2 МВТ, шведский Näsudden, 3 МВТ, и Growian Германии, 3 МВТ. Большинство из них было мрачными отказами, хотя некоторые действительно показывали потенциал технологии МВТ.


Много R&D сооружения в Европе решили использовать в своих интересах эти стимулы и наиболее полученный любой неравнодушный к полной финансовой поддержке, чтобы развить ветряные двигатели опытного образца. Первый из них был закончен и установлен в конце 1995. Сегодня несколько были установлены и были в порядке для годы. Одна компания, Nordex, даже продавала одну из этих машин для больше чем 3 годы. Ведущие производители ветряных двигателей продолжают к высококлассному свои машины на 500 кВт. Кажется, что маркетинговая стратегия большинства этих компаний должна поддержать рынок, держатся одинаковых взглядов с их доказанными турбинами в классе на 500-800 кВт (39-50 метров), ожидая, что коммерческие машины МВТ будут в большем требовании в ближайшем будущем.


По большей части, изготовители, кажется, придерживаются близко к базовой конструкции их машин меньшего размера в дизайне их завода МВТ. Одно исключение - Tacke Windtechnik Германии. Tacke вводил отрегулированную подачу, турбина переменной скорости, которая не была ранее частью ее конюшни машин. Четыре самых больших ветряных двигателя на рынке - Enercon, Nordtank, Tacke и Vestas, каждый оцененный в 1,5 МВТ.


Установка машин МВТ при всех обстоятельствах представляет собой новые проблемы для того, чтобы ответить планированию и расположению требований. В областях, которые уже были заполнены к близкой способности турбинами меньшего размера, она собирается быть трудными местоположениями находки для турбин МВТ, где они могут быть включены гармонично с существующими турбинами. Исследования были проведены в Дании, которые сосредотачиваются на специальных соображениях расположения, необходимых для того, чтобы установить турбины МВТ в "техническом" пейзаже. Результаты этих исследований указывают, что есть свободное место в областях, таких как гавани и промышленные зоны приблизительно для 200 единиц, или ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 200-300 МВТ. Выработка энергии таких машин может быть огромной. Это было, показал, что турбина на 1 МВТ может ежегодно произвести больше чем 5 миллионов кВтч на средней скорости ветра выше чем 9 мс. Турбина с оцененной властью на 1,3 МВТ может произвести больше чем 7 миллионов кВтч ежегодно в таких условиях.


Типичные данные


Турбина на 1 МВТ


Турбина на 1,3 МВТ


Диаметр ротора


54 м.


60


Охваченная область


2.290 m2


2.828 m2


Врезание / предназначенный для вырезания ветер


3-4/25 мс


3,5/25 мс.


Скорость ветра выживания


70 мс


70 мс


Расчетная целая жизнь турбины


20 лет


20 лет


Длина лезвия


26,0 м.


29,0 м.


Материал лезвия


Стекловолокно укрепило полиэстер


Стекловолокно укрепило полиэстер


Вес nacelle, ротор экскавации и центр


46 t.


49,2 t.


Ротор веса incl. центр


19 t.


19 t.


Коробка передач веса


10,5 t.


12,5 t.


генератор веса


4,6 t.


6,8 t.


Башня веса 70 м.


104 t.


104 t.


ВЫРАБОТКА ЭНЕРГИИ


Важное число, описывающее ветряной двигатель, является его номинальной властью. Это говорит Вам, сколько например, часы киловатта (кВтч) ветряной двигатель произведет при управлении при его максимальной производительности. Турбина на 500 кВт произведет 500-киловаттовые часы (кВтч) энергии в час операции в его максимуме со скоростью ветра, говорят 15 метров в секунду (мс). Согласно опыту большие единственные турбины могут произвести значительное количество электричества. Обычно машина на 600 кВт произведет приблизительно 500 000 кВтч ежегодно со средней скоростью ветра 4,5 мс. Со средней скоростью ветра 9 метров в секунду это произведет до 2.000.000 кВтч ежегодно. Количество произведенной энергии не может быть просто вычислено, умножаясь способности (здесь 600 кВт) и средняя ежегодная скорость ветра. Здесь мы должны иметь дело с коэффициентом использования, что является другим способом выразить эффективность выработки энергии турбиной в течение года в особом местоположении. Коэффициент использования - фактическая ежегодная энергетическая продукция, разделенная на теоретическую максимальную продукцию, если машина бежала в ее номинальной (максимальной) власти в течение всех 8766 часов года. Например, если турбина на 600 кВт производит 2 миллиона кВтч через год, ее коэффициент использования = 2000000: (365,25 * 24 * 600) = 2.000.000: 5.259.600 = 0,38 = 38 %. Коэффициенты использования могут теоретически изменить форму от 0 до 100 процентов, но практически они будут обычно колебаться от 20 до 70 %, и главным образом будут приблизительно 25-30 %.


Очень важным фактором, который влияет на исполнение ветряного двигателя, является местоположение. Вообще, скорости ветра увеличиваются с возвышением. Это - то, почему большинство ветряных двигателей помещено наверху башни. Поскольку, чем выше Вы выше вершины соседних препятствий, тем меньше оттенка ветра. Оттенок ветра, однако, может распространиться на пять раз высоту препятствия на определенном расстоянии. Если препятствие более высоко чем половина турбинной высоты, результаты более сомнительны, потому что подробная геометрия препятствия затронет результат. Ограничения в силе возможных материалов ограничили большинство башен высотами приблизительно 30 м. На ветровых электростанциях турбины чаще всего располагаются с промежутками в 5 - 15 раз диаметр лезвия. Это необходимо, чтобы избежать бури от одной турбины, затрагивающей поток ветра в других.


4.4 ПРИМЕНЕНИЕ ВЕТРЯНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ
4.4.1 БОЛЬШИЕ ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ - WINDFARMS

Развитие ветряных двигателей началось с маленьких единиц для маленьких заявлений, но поскольку турбины выросли в размере, они стали всё меньше и меньше привлекательными как источник электричества для отдельного или домашнего потребления. Следовательно, почти все электричество, произведенное такими заводами сегодня, питается в сетку. Продукция ветряного двигателя типичного размера уже настолько высока, что это превышает способность местной сети электричества. Это точно имеет место в областях вдоль побережья с хорошим режимом ветра, но часто испытывает недостаток в средствах электричества, заставляя устанавливать новый и средства сети более высокой способности, со связанными дополнительными затратами. Поскольку дополнительный расход не экономически жизнеспособное предприятие в случае отдельных единиц, была увеличивающаяся тенденция установить несколько заводов (по крайней мере пять в большинстве случаев) в объединенных областях, известных как windfarms. Продукция нескольких турбин объединена и продана в соответствии с контрактом коммунальному предприятию.


Запускаясь в начале 1980-ых, более крупные ветряные двигатели были развиты для ”windfarms”, которые строились в ветреных проходах в Калифорнии. В windfarm много больших ветряных двигателей, теперь как правило оцениваемых между 400-600 кВт каждый, установлены на той же самой части собственности.


В США windfarms обычно принадлежат частным компаниям, не утилитам. Хотя были некоторые проблемы с плохо разработанными ветряными двигателями, и фанатичные продавцы сначала, windfarms появились в качестве способа самого эффективности затрат произвести электроэнергию из энергии ветра. Есть теперь более чем 16.000 больших ветряных двигателей, работающих в Калифорнии, и они производят достаточно электричества, чтобы поставлять город размер Сан-Франциско. Большие цены на ветряной двигатель снижаются устойчиво, и даже консервативные сервисные промышленные планировщики проектируют массивный рост в windfarm развитии в ближайшее десятилетие, большинстве из него происходящий вне Калифорнии. Одно недавнее исследование фактически под названием Северная Дакота ”Саудовская Аравия энергии ветра”.


4.4.1.1 ПРИМЕР ИЗ ДАНИИ

Огромное развитие энергии ветра В Дании было главным образом основано на деятельности местных жителей, организованных в кооперативах. Вот один пример от Кооператива Ветряного двигателя Bryrup (Ютландия), в 110 км от Западного побережья и в 50 км от Восточной береговой линии. У этого кооператива есть 70 партнеров, имеющих три ветряных двигателя, установленные между 1986 и ‘89. Эффекты следующие: 95 кВт, производящих 184.000 кВтч в год и два 150 кВт каждое производство 275.000 кВтч. Таким образом среднее полное производство составляет 734.000 кВтч ежегодно.


Общая стоимость для всех трех турбин включая фонд и связь с общественной сеткой составляла 2,5 миллиона DKr (1 USD равняется 6,2 DKr). Эти инвестиции разделены в 734 "акциях", каждый связанный с производством (и потребление) 1000 кВтч, по стоимости 3 400 DKr. Это равняется зарплате половины месяца после уплаты налога для датского рабочего низкой квалификации. Каждый партнер может купить "акции" в пропорции к его ежегодному потреблению электричества плюс 30 %. Если например ежегодное потребление составляет 10.000 кВтч, Вы можете добавить 3000 кВтч и таким образом быть в состоянии приобрести максимальные 13 "акций". Это ограничение введено, потому что прибыль для совместных партнеров - Tax Free - и датские законодатели не сделали хотел, чтобы эта прибыль была неблагоразумна. Партнеры купили количество "акций" в числах между 1 и 28. На демократических общих собраниях у каждого партнера есть одно голосование несмотря на числа "акций". Причина помещения акций в кавычки связана с фактом, что эти "акции" не могут быть проданы как нормальные акции. Ближайшими продажами покупатели должны обратиться к правилам, относящимся к потреблению электричества.


Экономия этого кооператива хороша. Они распределяют каждый год - после откладывания разумного количества для обслуживания и возобновлений - 510 DKr за "акцию", которая дает не облагаемую налогом Процентную ставку 15 %, что является больше, чем банки могут предложить за Ваши деньги. Сегодня установка ветряных двигателей является немного более дорогостоящей. Акция составит 4000 DKr, таким образом уменьшая процентную ставку до 12,75 %.


Датская правительственная поддержка энергии ветра вызвала ту каждую десятую датскую семью, член ветряного двигателя совместный или единственный владелец ветряного двигателя.


4.4.1.2 Оффшорные Ветряные двигатели

История успеха береговой энергии ветра пробудила интерес для эксплуатации энергии ветра на оффшорных местах, так как подходящие местоположения на земле становятся недостаточными или не имеют достаточно хороших условий ветра. В море ветер дует тяжелее, и большое количество пространства на мелководье, не слишком далеком от берега, доступно особенно в большинстве государств Северной Европы. Оба аспекта важны для будущего крупномасштабного развития. Во-первых, увеличение на десять процентов скупой скорости ветра может привести потенциально к на 30 % большему количеству энергетического урожая. Во-вторых, вообще считается что континентальный шельф с глубиной воды приблизительно до 30 м. и расстоянием от берега приблизительно до 30-километрового предложения значительные экономические преимущества. В будущем технологическом продвижении, например. пуская в ход оффшорные ветровые электростанции или HVDC (Постоянный ток Высокого напряжения) механическая передача, может также позволить эксплуатацию более глубоких водных местоположений как типичную для Средиземноморья и многих мест вне Европы так же как более отдаленных оффшорных мест. В недавнем исследовании, выполненном в пределах европейца не программа исследования ядерной энергии ДЖОУЛЬ, потенциал оффшорной энергии ветра в Европейском союзе, как оценивалось, был почти два раза полным потреблением.


В 1990-ых сначала обещающий шаги были взяты, чтобы развить необходимую технологию и приобрести опыт. Общая выполнимость оффшорной энергии ветра была продемонстрирована, и вместе со спросом на экологически зеленую технологию это было замечено как значительный и возобновимый вклад в энергоснабжение в Европе. Использование энергии ветра на расстоянии от берега имеет даже меньше экологических ограничений чем на земле из-за большого свободного места и расслабило шумовые ограничения. Вообще перспективы оценены вполне положительно, и инвестиции в оффшорной энергии ветра сегодня - подготовка к большому рынку завтра. Оффшорная энергия ветра - чрезвычайно многообещающее применение энергии ветра, особенно в странах с высокой плотностью населения, и таким образом трудностях в обнаружении подходящих мест на земле. Стоимость строительства намного выше в море, но выработка энергии также намного выше. Датские компании электричества объявили о главных планах относительно установки до 4000 МВТ энергии ветра на расстоянии от берега в годах после 2000 года. 4 000 МВТ энергии ветра, как ожидают, произведут приблизительно 13,5 TWh электричества, эквивалентного 40 % датского потребления электричества. Четыре возможных области (в пределах от 135 - 500 km2, глубин воды от 5 - 15 m) названы подходящими, чтобы установить турбины в море, только с немногими конфликтами интересов (например, окружающая среда, пейзаж, лов рыбы, защита, коммуникация, транспорт и национальные памятники). Производственные цены приблизительно 0,05/кВтч USD (ссуда 20 лет, 5%-ая учетная ставка) оценены.


Весной 1998, пять оффшорных ветровых электростанций были поняты в Дании, Нидерландах и Швеции, соответственно. Эти фермы - демонстрационные проекты, характеризуемые ветряными двигателями среднего размера класса на 500 кВт, умеренная способность фермы до 5 МВТ, низкие глубины воды (меньше чем 10 m) и маленькое расстояние от берега (между 40 м. и 6 км). Стоимости энергии пилотных заводов значительно выше чем береговые ветровые электростанции на хороших прибрежных местах. Некоторые например, датский ‘План действий относительно крупномасштабных оффшорных ветровых электростанций’, показывают, что стоимость энергии для крупных заводов конкурентоспособна с береговыми ветровыми электростанциями на средних местах. Кроме того цена энергии ветра близко к или в диапазоне других источников энергии.


Первая в мире оффшорная ветровая электростанция расположена к северу от острова Лолланна в южной части Дании Vindeby. Ветровая электростанция Vindeby в Балтийском море недалеко от берега Дании была построена в 1991 коммунальным предприятием МОРЯ. Ветровая электростанция состоит из одиннадцати ветряных двигателей на 450 кВт, и расположена между 1,5 и в 3 километрах к северу от побережья острова Лолланна около деревни Vindeby. Турбины были изменены, чтобы позволить комнату для трансформаторов высокого напряжения в турбинных башнях, и входные двери расположены в более высоком уровне чем обычно. Две мачты анемометра были помещены в место, чтобы изучить условия ветра, и бурю, в частности. Парк выступал безупречно. Производство электричества приблизительно на 20 процентов выше чем на сопоставимых земельных участках, хотя производство несколько уменьшено оттенком ветра от острова Лолланна на Юг.


Вторая оффшорная ветровая электростанция в мире расположена между полуостровом Ютландии и небольшим островом Tunø в Дании. Кнопка Tunø оффшорная ветровая электростанция в Каттегатском Море недалеко от берега Дании была построена в 1995 коммунальным предприятием Midtkraft. Ветровая электростанция расположена в области, откуда морская глубина изменяется 3-5 м., область Кнопки Tunø представляет значительный экологический интерес, и как покоящаяся область для птиц и как красивая часть береговой линии и пейзажа. Кроме того, осторожное археологическое исследование места было выполнено как часть оффшорного процесса планирования ветровой электростанции. Ветровая электростанция состоит из десяти ветряных двигателей на 500 кВт. Каждая турбина - отрегулированная машина подачи горизонтальной оси, ориентируемая против ветра с трубчатой башней, и 3-лопастным ротором 39 м. диаметром. Турбины установлены на особенно развитом, фондах кессона железобетона. Турбины связаны с единой энергосистемой через 6-километровый подводный кабель на материк Ютландии. Каждой турбиной управляют отдаленно. Начальник производства может контролировать работу и операцию ветряного двигателя из операционного центра в Hasle. Система управления непрерывно собирает все соответствующие данные. Данные переданы через систему радиосвязи от отдельной собирающей данные единицы каждого ветряного двигателя к компьютерам в Hasle. Локальное обслуживание, как оценивается, необходимо только два раза в год, когда инженеры приплывут к ветряным двигателям и выполнят регулярную запланированную программу обслуживания.


Турбины были изменены для морской среды, каждая турбина, оборудуемая электрическим подъемным краном, чтобы быть в состоянии заменить главные части, такие как генераторы без потребности в плавучем кране. Кроме того, коробки передач были изменены, чтобы позволить на 10 % более высокую вращательную скорость чем на береговой версии турбины. Это даст дополнительное производство электричества приблизительно 5 %. Эта модификация могла быть выполнена, потому что шумовая эмиссия не беспокойство с расположенными 3 километрами парка ветра на расстоянии от берега от острова Tunø, и 6 километрами недалеко от берега полуострова материка Ютландия. Парк выступал чрезвычайно хорошо, и производственные результаты были существенно выше чем ожидаемый. В ноябре 1995, его производство составляло 1,3 GWh почти на 40 % больше чем первоначально предполагаемый. Полная производственная цена/кВтч, как ожидают, будет DKr 0,49 с ежегодным полным производством 15 GWh. Все затраты оффшорной фермы, как оценивается, являются о DKr 78 миллионами.


Береговой шум от ветряных двигателей был вычислен, в самом близком острове Tunø, чтобы быть меньше чем кто-то шептание [15 децибелов (A)]. На материке это неслышимо.


4.4.2 МАЛЕНЬКИЕ ВЕТРЯНЫЕ ДВИГАТЕЛИ

Маленькие энергетические системы ветра могут использоваться в связи с передачей электричества и системой распределения (названный связанными с сеткой системами), или в автономных заявлениях, которые не связаны с сервисной сеткой. Связанный с сеткой ветряной двигатель может уменьшить потребление поставляемого полезностью электричества для освещения, приборов, и электрического отопления. Когда система ветра производит больше электричества, чем домашнее хозяйство требует, избыток может быть продан полезности. Со взаимосвязями, доступными сегодня, переключение имеет место автоматически.


Автономные энергетические системы ветра могут быть подходящими для домов, ферм, или даже всех сообществ (cо-объект жилищного строительства, например), которые далеки от самых близких сервисных линий. Любой тип системы может быть практичным, если следующие условия существуют.


Маленькие генераторные установки ветра для домашнего электроснабжения или водной перекачки представляют самые интересные применения энергии ветра в отдалённых районах. Такие генераторы могут быть очень многообещающими для Стран третьего мира также, где миллионы сельских домашних хозяйств будут без связей сетки на много лет вперед и таким образом продолжат зависеть от свечей и ламп керосина для освещения так же как батарей, чтобы управлять радио или другими приборами.


Ветряные двигатели для внутреннего или сельского прикладного диапазона в размере от нескольких ватт до тысяч ватт и могут быть применены экономно для множества требований власти.


В областях с соответствующими режимами ветра (больше чем пять метров в секунду среднегодовой показатель), простые генераторы ветра с диапазоном продукции 100 - 500 W могут использоваться, чтобы зарядить батареи и таким образом поставлять достаточную власть удовлетворить основные потребности электричества. Семьи назначают очень высокий приоритет на электричество и объем услуг, сделанный возможным этим (освещение, операция радио и телевизоры). Но относительно высокие инвестиционные затраты полной системы энергии ветра, которые колеблются от нескольких сотен до тысячи долларов США или больше, могут быть препятствием для многих домашних хозяйств в развивающихся странах.


В прошлой надежности маленьких ветряных двигателей была проблема. У маленьких турбин, разработанных в конце 1970-ых, была хорошо заслуженная репутация того, чтобы не быть очень надежными. Сегодняшние продукты, однако, технически продвинуты по этим более ранним единицам, и они существенно более надежны. Маленькие турбины теперь доступны, который может управлять 5 годами или больше, даже на резких местах, без потребности в обслуживании или осмотрах. Надежность и стоимость операции этих единиц равны той из фотогальванических систем.


ВЕТЕР против ДИЗЕЛЯ ИЛИ РАСШИРЕНИЯ СЕТКИ


Небольшие заводы ветра иногда лучше чем дизельные генераторы или расширение сетки, потому что они предлагают много других социально-экономических выгод. Системы ветра являются меньшими, модульными и имеют более короткую задержку чем расширение сетки. Во многих странах для расстояний расширения сетки столь же коротких, как система одного километра за ветер может быть более низкой альтернативой стоимости для маленьких грузов. В то время как они стоят более первоначально чем дизели, они намного лучше с пользовательской точки зрения. Некоторые агентства дарителя, например в развивающихся странах, как правило поставляют дизели бесплатно, но оставляют эксплуатационные затраты (топливо, обслуживание и замена) местным жителям. Это требует недостаточной твердой валюты и обычно приводит к ограниченному использованию и сокращенной жизни дизеля из-за несоответствующего обслуживания. Много стран должны также импортировать свое ископаемое топливо, далее увеличивая бремя, наложенное дизелями. В таком случае небольшие заводы ветра, кажется, лучшая альтернатива.


Экономия за счет роста производства в маленьких ветряных двигателях делает их особенно конкурентоспособными в стоимости для размеров выше 250 ватт. Для ежедневных грузов столь же маленьких как одно часовое киловаттом в день ветряной двигатель будет менее дорогим чем дизели, расширение сетки, или photovoltaics для фактически любого ресурса ветра выше 4 мс. Этот ресурс ветра доступен в большей части развивающихся стран. Для больших ежедневных требований груза экономика энергии ветра становятся прогрессивно лучше. Для ветряного двигателя на 10 кВт ресурс ветра только 3-3,2 мс будет обычно делать ветер наименее выбором стоимости. Нет многих областей мира, у которых есть средние скорости ветра ниже 3 мс.


История успеха


В Азии, например, 50.000 генератора ветра в настоящее время находятся в операции во Внутренней Монголии. История успеха в Монголии была сделана возможной благоприятными климатическими условиями, с одной стороны, и последовательным развитием и маркетинговой политикой, на другом. Минимальная ежемесячная скорость выше 5 мс в течение года во многих частях обширных полей предусматривает непрерывное электроснабжение на полукочевников, живущих в регионе. Управляя электрическим освещением, радио и телевидением одно из немногих современных технических удобств, доступных людям, живущим в этих отдалённых районах. С другой стороны, несколько частных компаний, конкурирующих друг с другом, развили дешевые и возможные проекты. Генераторы ветра проданы в местном масштабе. Местный орган власти субсидирует цену оборудования с 50 % издержек производства.


ЗАТРАТЫ


Маленькие ветряные двигатели могут быть привлекательной альтернативой, или дополнением, тем людям, нуждающимся больше чем в 100-200 ваттах власти для их дома, бизнеса, или отдаленного средства. В отличие от Объема плазмы, которые остаются по в основном той же самой стоимости за ватт, независимый от размера множества, ветряные двигатели становятся менее дорогими с увеличивающимся системным размером. На уровне 50 ватт размером, например, маленький ветряной двигатель стоил бы о USD 8/W по сравнению с приблизительно USD 5/для модуля ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Это - то, почему, при прочих равных условиях, ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ менее дорог для очень маленьких грузов. Поскольку системный размер становится больше, однако, это "эмпирическое правило" полностью изменяет себя. В 300 ваттах затраты ветряного двигателя до USD 2,5/W, в то время как затраты ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ все еще по USD 5/W. На 1500 W система ветра стоимость до USD 2/W, и в 10 000 ватт стоимость генератора ветра (исключая электронику) до USD 1,50/W. Стоимость регуляторов и средств управления - по существу то же самое для ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и ветра. Несколько удивительно, стоимость башен для ветряных двигателей о том же самом как стоимость эквивалентных стоек ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ и шпионов. Стоимость проводки обычно выше для систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ.


МАЛЕНЬКИЕ КОМПОНЕНТЫ ВЕТРЯНОГО ДВИГАТЕЛЯ


Системы ветра для отдаленного или сельского заявления - по существу то же самое как использующийся с системой ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Большинство ветряных двигателей разработано для зарядки батареи, и они идут с регулятором, чтобы предотвратить слишком высокую плату. Регулятор специально предназначен, чтобы работать с той особой турбиной. Регуляторы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ являются вообще не подходящими для использования с маленьким ветряным двигателем, потому что они не разработаны, чтобы обращаться с напряжением и текущими изменениями, найденными с турбинами.


Маленькие ветряные двигатели обычно состоят из: лезвия, генератор переменного тока, регулирование и электроника контроля.


Лезвия обычно делаются из укрепленного соединения волокна углерода, которое крутит, поскольку турбина достигает своей номинальной продукции. Это скручивание вызывает изменения форма лезвия, заставляя это войти в способ киоска. Это ограничивает вращение генератора переменного тока, предотвращая повреждение в сильных ветрах.


Генератор переменного тока оптимизирован, чтобы соответствовать настолько близко насколько возможно энергии, доступной на ветру. Это построено с постоянными магнитами и обычно brushless для лучшей работы и операции без обслуживаний.


Электроника регулирования и контроля выполняет несколько функций, чтобы гарантировать максимальную продукцию и безопасность для пользователя. Электроника контроля поддерживает груз на генераторе переменного тока всегда, чтобы не удостовериться что турбина никогда по скоростям, независимо от условия батареи. В случае зарядки батареи сложный регулятор периодически проверяет линию, исправление за потерю напряжения и контроль ставки сбора. Как только батарея достигла, ее оптимальное обвинение выравниваются, регулятор отключает поток, препятствуя тому батарее быть запрошенным чрезмерную цену, поддерживая груз на генераторе переменного тока всегда, чтобы предотвратить по ускорению.


4.4.3 ПРИМЕНЕНИЕ МАЛЕНЬКИХ ВЕТРЯНЫХ ДВИГАТЕЛЕЙ

Рассматривая возобновляемые источники энергии и их использование в Третьем мире или некоторых отдалённых районах индустриально развитых стран, энергия ветра - сегодня еще раз возможная альтернатива дизельному двигателю как экономичное средство преобразования энергии, особенно в сельских районах. Основные пути, которыми энергия ветра может эксплуатироваться в сельских районах, следующие:


1 для того, чтобы накачать воду и произвести сжатый воздух;


2 для того, чтобы произвести электричество (и таким образом также для того, чтобы развить технологии, которые зависят от электричества);


3 для того, чтобы привести механические устройства в действие.


4.4.3.1 Водная перекачка

Энергия ветра всегда использовалась экстенсивно для того, чтобы накачать воду, так как нет никаких больших проблем, вовлеченных в хранение достаточных количеств воды без потери. Текущие оценки вычисляют, что 100.000 насоса ветра установлены во всем мире. Большинство из них расположено в сельских, ненаэлектризованных областях. Они используются прежде всего фермерами для поставки питьевой воды и полива домашнего скота. Технология насоса ветра имеет все еще главный интерес для применений в развивающихся странах из-за важности водоснабжения в сельских районах, и относительную простоту и прозрачность технологии.


Ввиду переменного количества доступной энергии ветра и факт, что по экономическим причинам количество вместимости ограничено, можно только предположить в чрезвычайно редких случаях, что единственная установка насоса ветра будет способна к обеспечению 100-процентного надежного электропитания. Следовательно, как правило, эти возобновляемые источники энергии могут только использоваться в качестве части комбинации различных систем, соответствующих рассматриваемому случаю.


Это означает, что для того, чтобы накачать воду, быть ею для поставки питьевой воды, ирригации, или дренажа, подходящая комбинация различных систем накачки с оптимизированной вместимостью должна быть установлена. Для маленьких мощностей насоса приблизительно до 10 m3
/day, системы, такие как рука и насосы ноги, оси и, с определенными ограничениями, солнечные насосы можно рассмотреть в дополнение к насосам ветра, где водное требование - большие, моторные насосы (дизель, или электрический) становятся конкурентоспособными.


Вопрос, относительно которого комбинация возможных систем - правильная, то есть, тот, который является самым экономичным и лучший приспособленный к местным условиям, зависит от множества физических, социально-экономических и социокультурных условий, которые могут отличаться значительно от одной области до другого. Все эти условия, с которыми не имеют дело более подробно здесь по причинам пространства, имеют огромную важность в планировании систем сельского водоснабжения. Отказы проектов для введения насосов ветра, без исключения, могут быть прослежены до несоблюдения один или больше этих условий или предпосылок.


Таким образом, например, комбинация ветра и ручных насосов может быть правильным решением для того, чтобы обеспечить поставку питьевой воды для урегулирования, всегда при условии, что есть достаточное количество доступного ветра. В случае небольшой ирригационной системы с насосами ветра маленький, транспортабельный дизельный насос, который может использоваться несколькими фермерами, является более подходящим как резервная система.


Другими факторами, которые, оказалось, были важны для распространения в более крупном масштабе, является существование и финансовая и техническая способность потенциальных операторов так же как доступность маркетинга и сервисных средств в области.


Сегодня на рынке есть несколько качающих воду ветряных мельниц. Они разработаны, чтобы накачать воду в скоростях ветра столь же низко как 2 мс к 4 мс от глубин, достигающих 1000 метров. Типичная насосная ветряная мельница воды с 3-m ротором может потянуть до 2000 литров в час из глубины 10 метров на скорости ветра 3 мс. Ветряная мельница с 7-m ротором, может потянуть до 8000 литров в час при тех же самых условиях. Эти системы могут использоваться для ирригации, освоения земли или питьевой воды в отдалённых районах. Ветряные мельницы разработаны для легкой установки и требуют минимального обслуживания.


4.4.3.2 ИРРИГАЦИЯ

Использование насосов ветра в ирригационных целях, кажется, проблематично, так как водное требование и доступность энергии ветра вообще подвергались широким изменениям за год. Польза и прежде всего постоянный режим ветра обязаны делать их жизнеспособным вариантом. Вообще говоря, среднегодовая скорость ветра четырех метров в секунду - предпосылка для экономической операции.


Типичный проект, вовлекающий насос ветра для ирригации, был понят в Восточной Индонезии. Это, имеет короткий сезон дождей, и традиционная практика для фермеров, чтобы поднять один рисовый урожай ежегодно. Две трети времени, в течение сухого сезона, рис paddies используются только для того, чтобы держать рогатый скот на подножном корме. Но у многих областей есть существенные ресурсы грунтовых вод, которые могут использоваться для ирригации. В одном проекте они роют колодцы, установленные насосы, и обучали местных фермеров использовать ирригацию, чтобы поднять более высокие зерновые культуры ценности круглый год. В большинстве случаев маленькие насосы керосина на 5 лошадиных сил используются для ирригации. Эти насосы недороги, и топливные затраты частично субсидированы правительством. Но они также только длятся несколько лет, и они работают в низкой производительности, таким образом, их затраты жизненного цикла довольно высоки. Маленькая стоимость ветра систем более первоначально, но у них есть более низкие затраты жизненного цикла. Проект в Oesao, где горизонт грунтовых вод - только 2-5-метровый уровень под землей, был основан на использовании ветряного двигателя, который двигается, поверхность установила центробежный насос. Насосом управляют в переменном напряжении и частоте, и ее скорость меняется в зависимости от скорости ротора ветряного двигателя. Пиковый расход составляет ~3 литра / второй. Система не требует никакого топлива и никакого регулярного обслуживания. Насос керосина, однако, используется для резервной копии. Система Oesao была установлена в 1992 как экспериментальный проект показать, что энергия ветра могла быть эффективной для перекачки воды при Восточной Индонезии. С этого времени пятнадцать дополнительных систем были установлены, и больше систем запланировано.


4.4.3.3 ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЯ

Энергия ветра - превосходный источник власти для телекоммуникационных мест, потому что высота и подвергание, которые делают для хорошего места антенны также, делают для хорошего энергетического места ветра. Но ветряные двигатели для этого заявления должны быть особенно бурными из-за резких условий, с которыми часто сталкиваются на горах.


4.4.3.4 ЗАРЯДКА БАТАРЕИ

Использование маленьких ветряных двигателей для освещения, телевидения или охлаждения довольно просто посредством зарядки батареи. Хранение произведенного электричества ветра в батарее дает домовладельцу возможность использовать эту власть всякий раз, когда это необходимо. Много маленьких ветряных двигателей непосредственно производят 14 или 28 V. Некоторые ветряные двигатели меньшего размера и другие большие типы производят более высокие напряжения. 12 V o 24 V продукций от батареи могут использоваться непосредственно для приборов DC или инвертированы к 240 потокам VAV. Для стандартных предметов домашнего обихода. Обычно лучше непосредственно зарядить батарею от ветра, поскольку это не будет загружать ветряной двигатель при остановке порождения низкой скорости ротора.


4.4.3.5 ХРАНЕНИЕ ВЫСОКОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ

Если есть потребность в горячей воде, лучше использовать произведенное электричество прямого ветра через спираль для нагрева воды к стандартному баку для горячей воды и сохранить горячую воду. Хранение батареи всегда более дорого чем хранение высокой температуры. Самая простая система для нагревания воды использует термостат, чтобы защитить воду от кипения. Спираль для нагрева воды должна соответствовать оценке ветряного двигателя. Если турбина на 1 кВт используется, спираль для нагрева воды должна также быть оценена в 1 кВт (большинство внутренних спиралей для нагрева воды составляет 3 кВт).


4.4.3.6 Ветер - Солнечные Гибридные системы

Солнечный и энергия ветра дополняют друг друга хорошо при средних сезонных условиях. Зимой, когда есть много ветра, нагревание помещения необходимо, в то время как летом с большим количеством солнца внутренняя горячая вода необходима. Комбинация солнечного ветра очень интересна в так называемых системах электричества вне сетки. Они самоснабжают заводы, которые не соединены с общественной сеткой электричества. У фотогальванического завода есть относительно высокое производство летом и относительно маленькое производство зимой. Это означает, что система вне сетки или приведет к тяжелому перепроизводству летом или должна быть оборудована сезонным хранением. Оба решения будут очень дороги. У поставки энергии ветра могут быть серьёзные проблемы летом, когда периоды без ветра могут произойти. Комбинация солнечного ветра поэтому очевидна.


На важный вопрос, какова пропорция между солнечным заводом и заводом ветра должна быть, должен ответить планировщик средства. Очевидно, что ответ зависит от энергетических потребностей в течение года и места условия.


4.5 Воздействие на окружающую среду заводов энергии ветра

Во многих отделяются мира, есть такой недостаток поколения электричества, что общественность приветствует ветряные двигатели с распростертыми объятьями. Где есть альтернативный выбор, однако, воздействие на окружающую среду имеет главное значение для развития. Отметьте, что воздействия могут быть оценены или как выгодные или как вредные. Воздействия ветряных двигателей и факторов, влияющих на них:


Земельная площадь и использование


Турбины должны быть отделены по крайней мере пятью - десятью высотами башни; это позволяет силе ветра реформе и воздушной буре, созданной одним ротором не вредить другой турбине по ветру. Следовательно, только приблизительно 1 % земельной площади вынут из использования башнями и следами доступа. Чем более высокий и больше турбины, тем больше разделение. Машины мегаватта должны быть расположены между половиной и на расстоянии в один километр. Ни здания, ни коммерческое лесоводство не могут быть установлены между, таким образом, земля после того гарантирована против такого развития и может использоваться для сельского хозяйства, досуга или естественной экологии.


Визуальное воздействие


Ветряные двигатели всегда видимы от мест в свободном пути вида. Чем больше машины, тем больше расстояние между ними. Потребность в длинном усилии безмятежного ветра, и экономический уклон к большим машинам, означают, что машины потенциально будут видимы от расстояний десятков километров. Однако, на таких расстояниях, большинству общественности затенят их взгляд холмы, деревья, здания и т.д. Наиболее вероятные люди, чтобы заметить машины на земле являются ходоками и пилотами. Для прежнего красота находится в глазу наблюдателя, и для последнего есть опасность для исключительно низкого полета. Для оффшорных машин в значительной степени, пока еще, неоценено визуальное воздействие.


Акустика


Шум главным образом произведен от концов лопастей (высокие частоты), от лезвий мимолетные башни и беспокойство ветра (низкие частоты) и от машины, особенно коробки передач. Так как шум - по существу признак неэффективности и из-за жалоб, изготовители уменьшили интенсивность шумового поколения очень за прошлые пять лет. Критическая шумовая интенсивность, как обычно полагают, является 40 dBA, или меньше, как оцененными необходимый для того, чтобы спать. Этот уровень принятия обычно достигается на расстояниях приблизительно 250 м. или меньше. Однако, отношения к шуму являются решительно психологическими; владелец машины, вероятно, приветствует шум как признак процветания; пока соседи могут быть раздражены вторжением в ”их пространство”.


Столкновение со стаей птиц


Птицы часто сталкиваются с высоким напряжением верхние линии, мачты, полюса, и окна зданий. Они также убиты автомобилями в движении. Птицы редко беспокоятся ветряными двигателями. Радарные исследования от Tjaereborg в западной части Дании, где ветряной двигатель на 2 мегаватта с 60-метровым диаметром ротора установлен, показывают, что птицы - днем или ночь - склонны изменять свой маршрут полета приблизительно 100-200 метров перед турбиной и проходом выше турбины на безопасном расстоянии. В Дании есть несколько примеров птиц (соколы) вложение в клетках, установленных на башнях ветряного двигателя. Единственное известное место с главными проблемами столкновения птицы расположено в Проходе Альтамонта в Калифорнии. "Стена ветра" турбин на башнях решетки буквально закрывает проход. Там, о некоторых, которых птица убивает от столкновений, сообщили. Исследование от датского Министерства охраны окружающей среды говорит, что линии электропередачи, включая линии электропередачи, приводящие к ветровым электростанциям, являются намного большей опасностью для птиц чем ветряные двигатели непосредственно. Некоторые птицы привыкают к ветряным двигателям очень быстро, другие занимают несколько более длительное время. Возможности установки ветровых электростанций рядом с прибежищами птицы поэтому зависят от рассматриваемых разновидностей. Миграционные маршруты птиц будут обычно приниматься во внимание, помещая ветровые электростанции. Оффшорные ветряные двигатели не имеют никакого существенного эффекта на водоплавающих птиц. Это - полное заключение трехлетнего оффшорного исследования жизни птиц, сделанного в датской оффшорной ветровой электростанции Кнопка Tunø.


Было много независимых исследований птиц, убитых, вращая лезвия. Это несомненно происходит, но возможно к подобной или более низкой частоте чем забастовки автомобилем, против окон здания или: против кабелей передачи сетки. О каждой смерти сожалеют. Встречный аргумент, снова засвидетельствованный экспертами, то, что земля вокруг ветряных двигателей может обеспечить превосходные условия размножения. Исключение к этому аргументу - возможность забастовок большими перелетными птицами, летящими в темноте и намерением хищников их добычи.


Электромагнитное вмешательство


Телевидение, FM и радарные волны встревожены в углу обзора, электрически проводя материалы. Поэтому, металлические части вращающихся лезвий могут произвести динамическое вмешательство в сигналы. Это легко, но не обязательно дешево; устанавливать телевидение и станции ретранслятора FM, чтобы обеспечить другое руководство сигнала для приемников. Радарное вмешательство - пока еще, в значительной степени недокументированный эффект, большинства беспокойства вооруженным силам. Однако, ветряные двигатели - факт жизни, которая должна быть принята вооруженными силами в международном масштабе. Есть много мест ветряных двигателей близко к аэродромам, и никакие существенные трудности не происходят.


Устойчивость


Есть научная потребность в технологии нулевой эмиссии и жизнеспособном. Ветряные двигатели производят власть без химической эмиссии и поэтому уменьшают недопустимое загрязнение от окаменелости и ядерное производство. Как люди, мы - часть экологического мира и так должны сохранить и улучшить условия для всех разновидностей. Ветряные двигатели - ключевые компоненты такого жизнеспособного образа жизни.


4.6 РУКОВОДЯЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДЛЯ ЗАЯВЛЕНИЙ ЭНЕРГИИ ВЕТРА

Ветряные двигатели должны конкурировать со многими другими источниками энергии. Поэтому важно, чтобы они были экономически выгодны. Они должны ответить любым требованиям груза и произвести энергию по минимальной стоимости. Когда Вы решили, что пора рассмотреть покупку и монтаж ветряного двигателя, Вы должны исследовать сначала две вещи: какого количества энергии Вы требуете, и что является средней скоростью ветра в разгаре ветряного двигателя. Иногда, уверенный кажется ветреным в Вашей области, по крайней мере часть времени любой путь. Но как может Вы говорить, будет ли генератор ветряного двигателя действительно оптимизирован в термине выходной мощности против скорости ветра. Распространенный ответ состоит в том, что Вы должны контролировать скорость ветра на своем сайте в течение по крайней мере одного года и сравнить результаты с историческими данными, которые регистрировались в течение нескольких лет. Или, сократите профессионала, который сделает 'технико-экономическое обоснование', чтобы оценить ежегодную среднюю скорость ветра и предполагаемую ежегодную энергию, которая была бы захвачена ветряным двигателем. Обычно, какой способ выбрать зависит от количества инвестиций, которые Вы готовы заплатить за наличие ветряного двигателя. Для маленьких заявлений, когда количество инвестиций является относительно небольшим, нереалистично заплатить больше чем стоимость ветряного двигателя для того, чтобы получить ежегодную среднюю скорость ветра.


Системы ветра имеют во власти их обзор места. Без расширенного обзора места или реальных данных о ветре для определенного местоположения, действительно невозможно определить ветряной двигатель для системы. В то время как ОБЪЕМ ПЛАЗМЫ и microhydro системы часто эффективно разрабатываются их пользователями, системы ветра должны обратиться за помощью от кого-то, кто действительно знает энергию ветра. Вот некоторые руководящие принципы для расположения и калибровки маленьких ветряных двигателей.


4.6.1 РАСПОЛОЖЕНИЕ ТУРБИНЫ

Распространенный способ поместить ветряные двигатели состоит в том, чтобы разместить их в холмы или горные хребты, пропускающие окружающий пейзаж. В частности это всегда - преимущество, чтобы иметь столь же широкое представление насколько возможно в преобладающем направлении ветра в области. На холмах можно также испытать тот ветер, скорости выше чем в окружающем пространстве. Вы можете заметить, что ветер может согнуть некоторое время прежде, чем это достигнет холма, потому что область высокого давления фактически расширяет некоторое расстояние перед холмом. Кроме того, Вы можете заметить, что ветер становится очень нерегулярным, как только он проходит через ротор ветряного двигателя. Как прежде, если холм крут или имеет неравную поверхность, можно получить существенное количество бури, которая может отрицать преимущество более высоких скоростей ветра.


Расстояние Между Препятствием и Турбиной


Расстояние между препятствием и турбиной очень важно для эффекта убежища. Вообще, эффект убежища уменьшится, поскольку Вы переезжаете от препятствия, точно так же, как перо дыма становится растворенным, поскольку Вы переезжаете от дымовой трубы. В ландшафте с очень низкой грубостью (например, водные поверхности) эффект препятствий (например, остров) может быть измерим на расстоянии в 20 км от препятствия. Если турбина будет ближе к препятствию чем пять раз высота препятствия, то результаты будут более сомнительны, потому что они будут зависеть от точной геометрии препятствия.


Грубость


Грубость ландшафта между препятствием и ветряным двигателем имеет важное влияние на то, насколько эффект убежища чувствуют. Ландшафт с низкой грубостью позволит прохождению ветра вне препятствия смешиваться более легко по следу позади препятствия, так, чтобы это сделало оттенок ветра относительно менее важным.


Эффект следа от ветряного двигателя


Так как ветряной двигатель производит электричество от энергии на ветру, у ветра, оставляя турбину должно быть более низкое энергетическое содержание чем ветер, прибывающий перед турбиной. Это следует непосредственно от факта, что энергия ни не может быть создана, ни расходоваться. Ветряной двигатель будет всегда бросать оттенок ветра в подветренном направлении. Фактически, будет след позади турбины, то есть длинный след ветра, который является довольно бурным и замедлен, когда по сравнению с ветром, прибывающим перед турбиной. Ветряные двигатели в парках обычно располагаются по крайней мере три диаметра ротора от друг друга, чтобы избежать слишком большого количества бури вокруг турбин вниз по течению. На преобладающем ветру турбины руководства обычно располагаются еще дальше обособленно.


Буря


Буря уменьшает возможность использования энергии на ветру эффективно для ветряного двигателя. Это также налагает больше износа на ветряной двигатель. Башни для ветряных двигателей обычно делаются достаточно высокими, чтобы избежать бури от ветра близко к уровню земли.


4.6.2 СРЕДНЯЯ СКОРОСТЬ ВЕТРА

Чтобы правильно поместить и измерить ветряной двигатель, полезно иметь информацию о средней скорости ветра для местоположения. Среднегодовая скорость ветра используется, чтобы описать общую ветреность места. Средние числа более короткого термина (ежемесячно, ежечасно) используются в более точных исследованиях, где отношение времени между энергетической доступностью ветра и энергопотреблением особенно важно. Изменение времени скорости ветра на данном месте описано относительной вероятностью скорости ветра, в любой момент являющейся больше или меньше чем средняя скорость ветра. Типичное распределение скорости ветра (названный Распределением Рэлея, особым случаем Распределения Weibull) обычно означает, что есть немного вероятности абсолютно никакого ветра; самая частая скорость ветра составляет приблизительно 75 % средней скорости ветра; и скорости ветра выше дважды средней скорости ветра происходят, но не часто.


4.6.2.1 Измерение Скорости ветра

Не рассматривайте энергию ветра без полного измерения скорости ветра в Вашем определенном местоположении. В большинстве случаев, четыре месяца должны быть минимальным интервалом записи, и один год предпочтен. Если Вы собираетесь потратить много денег на системе ветра, это, дополнительные восемь месяцев могли означать различие между хорошими инвестициями и плохим.


Измерение скоростей ветра обычно делается, используя анемометр чашки. У анемометра чашки есть вертикальная ось и три чашки, которые захватили ветер. Число оборотов в минуту зарегистрировано с помощью электроники. Обычно, анемометр оснащен лопастью ветра, чтобы обнаружить руководство ветра. Другие типы анемометра включают сверхзвуковые или лазерные анемометры, которые обнаруживают перемену фазы звукового или когерентного света, отраженного от воздушных молекул. Горячие проводные анемометры обнаруживают скорость ветра через мелкий перепад температур между проводами, помещенными в ветер и в оттенок ветра (lee сторона). Преимущество немеханических анемометров может состоять в том, что они менее чувствительны к обледенению. Практически, однако, анемометры чашки имеют тенденцию использоваться всюду, и специальные модели с электрически отапливаемыми шахтами и чашки могут использоваться в арктических областях.


Определение точной средней ежегодной скорости ветра не является легкой задачей, и это - дорогой процесс. В конце концов это могло бы быть ненужным. Для маленьких заявлений ветряных двигателей, что мы должны сделать, получают некоторое представление о средней ежегодной скорости ветра для области, и это может быть доступно, наблюдая немного физических явлений вокруг места. Начало Вашим чувством, в то время как они являются едва научными, затем пытается проверить данные об аэропорте и метеостанции на Вашу область. Используйте эти данные в качестве сырого основания, которое Вы должны настроить, чтобы заставить их представить Вашу область.


Метеорологи уже собирают данные о ветре для прогнозов погоды и авиации, и та информация часто используется, чтобы оценить общие условия ветра для энергии ветра в области. Измерение точности скоростей ветра, и таким образом энергия ветра не почти столь же важна для погоды, предсказывающей, как это для энергетического планирования ветра, как бы то ни было. Скорости ветра в большой степени под влиянием поверхностной грубости окружающего пространства, соседних препятствий (таких как деревья, маяки или другие здания), и контурами местного ландшафта. Если Вы не делаете вычисления, которые дают компенсацию за местные условия, при которых были сделаны измерения метеорологии, трудно оценить условия ветра на соседнем месте. В большинстве случаев использование данных о метеорологии непосредственно недооценит истинный энергетический потенциал ветра в области.


Это - потому что метеостанции контролируют скорости ветра в или немного выше уличного уровня, где люди живут. Они не контролируют скорости ветра в 20 - 30 метров, где ветряной двигатель обычно располагается. Точно так же данные об аэропортах ограничили ценность. Поскольку у самолетов традиционно были проблемы, взлетая и приземляясь в ветреных местоположениях, аэропорты были расположены в скорее защищенных местоположениях. Фактически все аэропорты защищены. После наличия исходных данных из ближайшего аэропорта или метеостанции, Вы должны экстраполировать эти числа к своему местоположению, используя понятие, знают, как стригут 'фактор'. Основанный на этих числах и топографическом различии или подобии между Вашим сайтом и их (метеостанция и аэропорт), Вы можете теоретически оценить свою среднюю скорость ветра на любой предложенной высоте.


Очень простой анемометр может быть, строят. Вот путь, как построить его. Материалы нуждались: пять бумаги чашки Дикси, две пластмассовой соломы содовой подряд, булавка ножницы, бумажный удар, маленький более основной, острый карандаш с резинкой.


Процедура: Возьмите четыре из чашек Дикси. Используя бумажный удар, ударьте кулаком одно отверстие в каждого, на приблизительно половину дюйма ниже оправы. Возьмите пятую чашку. Удар четыре равномерно распределенных отверстия о четверти медленно двигается ниже оправы. Тогда ударьте кулаком отверстие в центр основания чашки. Возьмите одну из этих четырех чашек и выдвиньте солому содовой через отверстие. Сверните конец соломы, и главный продукт это стороне чашки напротив отверстия. Повторите эту процедуру по чашке другого-отверстия и второй соломе. Теперь двигайте одну чашку и соломенное собрание через два противоположных отверстия в чашке с четырьмя отверстиями. Продвиньтесь чашка другого-отверстия на конец соломы только протолкнула чашку с четырьмя отверстиями. Согните солому и главный продукт это к чашке с одним отверстием, удостоверяясь, что чашка стоит в противоположном направлении от первой чашки. Повторите эту процедуру, используя другую чашку и соломенное собрание и остающуюся чашку с одним отверстием. Выровняйте четыре чашки так, чтобы их открытые концы стояли в том же самом направлении (по часовой стрелке или против часовой стрелки) вокруг чашки центра. Выдвиньте прямую булавку через две соломы, где они пересекаются. Выдвиньте конец резинки карандаша через забой в чашке центра. Выдвиньте булавку в конец резинки карандаша, насколько это пойдет. Ваш анемометр готов использовать. Ваш анемометр полезен, потому что он вращается на той же самой скорости как ветер. Этот инструмент довольно полезен в точном определении скоростей ветра, потому что это дает прямую меру скорости ветра. Чтобы найти скорость ветра, определите число оборотов в минуту. Затем вычислите окружность круга (в ногах) сделанный вращающимися бумажными стаканчиками. Умножьте обороты в минуту окружностью круга (в ногах за революцию), и у Вас будет скорость ветра в ногах в минуту. Анемометр - пример коллекционера ветра вертикальной оси. Это не должно быть указано в ветер, чтобы вращаться.


ОСЛАБЛЕНИЕ


Другой полезный инструмент, чтобы помочь определить потенциал места ветра должен наблюдать растительность области. Деревья, особенно хвоя или вечнозеленые растения, часто под влиянием ветров. Сильные ветры могут надолго исказить деревья. Это уродство в деревьях известно как ослабление. Ослабление является обычно более явным для единственных, изолированных деревьев с некоторой высотой. На против ветра стороне дерева, отделения являются заметно чахлыми. На подветренной стороне они длинны и горизонтальны. Ослабление было вызвано постоянными ветрами от, более или менее, одно руководство. Озирайтесь специально для единственных деревьев, или деревьев в предместьях рощи. Если они не выросли значительно выше общей линии дерева, деревья в лесу не будут показывать ослабление, потому что коллектив деревьев имеет тенденцию уменьшать скорость ветра по области. В то время как присутствие ослабления положительно указывает на ресурс ветра, Вы не должны прийти к заключению, что отсутствие ослабления в Вашей области устраняет любые подходящие средние скорости ветра. Другие факторы, о которых Вы не знаете, могут затрагивать взаимодействие ветра с деревьями.


ИЗМЕНЕНИЕ СКОРОСТИ ВЕТРА


В то время как средняя скорость ветра является значащей, есть другие параметры ветра, которые являются столь значащими. Другое знание ценности параметров ветра - максимальная скорость ветра, число дней (часы) между ветрами больших чем 5m/s. Число дней подряд (часы), где ветер сверх 5 мс, и времена года, где или ветер или не периоды ветра происходят. Скорость ветра всегда колеблется, и таким образом энергетическое содержание ветра всегда изменяется. Точно то, насколько большой изменение, зависит и от погоды и от местных поверхностных условий и препятствий. Энергетическая продукция от ветряного двигателя изменится, как ветер изменяется, хотя за самые быстрые изменения до некоторой степени даст компенсацию инерция ротора ветряного двигателя.


Все важные данные не доступны от анемометров записи разнообразия сада. Анемометр записи, который возьмет все упомянутые выше данные, будет стоить многого. Такие анемометры - больше компьютера чем датчик ветра и стоимость между 2000 USD и 4000 USD.


4.6.3 КАЛИБРОВКА ТУРБИНЫ

Это - работа для кого-то с опытом со всеми типами ветряных двигателей. Мало того, что ветряной двигатель должен быть хорошо сделан, но и он также должен соответствовать условиям ветра на Вашем особом сайте и должен произвести власть, которой требует система. Современные турбины обычно производят некоторые металлические деньги низкого напряжения, и только очень большие единицы делают 60 циклов, 120/240 VAC непосредственно.


Выбирая турбину номинальная власть для ветряного двигателя не хорошее основание для того, чтобы сравнить один продукт со следующим. Это - то, потому что изготовители свободны выбрать скорость ветра, на которой они оценивают свои турбины. Если номинальные скорости ветра не то же самое, затем сравнивая эти два продукта, является очень вводящим в заблуждение. Обычно изготовители дадут информацию о ежегодной энергетической продукции на различных среднегодовых скоростях ветра. Эти числа позволяют Вам сравнивать продукты справедливо, но они не говорят Вам только, каково Ваше фактическое выступление будет.


БАШНЯ


Власть на ветру - функция (между прочим) куба скорости ветра. Поэтому, самый легкий способ увеличить власть, доступную генератору ветра, состоит в том, чтобы увеличить скорость ветра. Мы можем увеличить скорость ветра или монтажом более высокой башни или переезжая в более ветреное местоположение. Отметьте, что как процент, скорость ветра увеличивается намного быстрее по ландшафту, загроможденному деревьями и зданиями чем по плоскому открытому пространству. За исключением середины озера или пустыни, скорость ветра увеличивается значительно с высотой. Например, власть, доступная в 30 метрах, может быть до 100 % выше чем власть, доступная в 10 метрах. Сказанный иначе, два генератора ветра на двух 10-метровых башнях произведут такую большую власть как один генератор ветра на 30-метровой башне. И система с 30-метровой башней будет более дешевой, чтобы установить чем "двойные" системы в 10 метрах. Эмпирическое правило для того, чтобы поместить состоит в том, что генератор ветра должен быть на по крайней мере 10 метров выше любого препятствия в пределах 100 метров. Полагайте, что 15 метров реалистический минимум и после этого, идут столь же высоко, как Вы можете. Турбины меньшего размера как правило идут на более короткие башни чем более крупные турбины. Турбина на 250 ватт часто, например, устанавливается на 15-20-метровой башне, в то время как турбина на 10 кВт будет обычно нуждаться в башне 20-30 метров. У ветряного двигателя должна быть твердая башня, чтобы выступить эффективно. Буря, которая является самой высокой рядом с землей и уменьшается с высотой, уменьшает исполнение турбины.


Поскольку небольшие заводы ветра наименее дорогой тип башни являются башней guyed-решетки, такой как обычно используемые для антенн любительского радио. guyed башни меньшего размера иногда строятся с трубчатыми секциями или трубой. Независимые башни, или решетка или трубчатый в строительстве, поднимают меньше комнаты и более привлекательны, но они также более дороги. Телефонные столбы могут использоваться для ветряных двигателей меньшего размера. Башни, особенно guyed башни, могут быть подвешены в их основе и соответственно оборудованы, чтобы позволить им быть наклоненными или вниз использование лебедки или транспортного средства. Это позволяет всей работе быть сделанной на уровне земли. Некоторые башни и турбины могут быть легко установлены покупателем, в то время как других лучше всего оставляют обучаемым профессионалам. Устройства антипадения, состоя из провода с запирающимся бегуном, доступны и настоятельно рекомендованы для любой башни, на которую поднимутся. Алюминиевых башен нужно избежать, потому что они являются склонными к развитию трещин. Башни обычно предлагаются производителями ветряных двигателей, и покупка того от них является лучшим способом гарантировать надлежащую совместимость. Убедитесь, что башня сильна и хорошо установлена. Неаккуратная установка башни может снизить целую системную аварию. Башни Guyed более безопасны и менее дороги чем неуправляемые башни.


Выбор диспетчера ветра


В почти каждом случае изготовитель машины ветра также делает регулятор для той определенной модели. Так, пользователь не должен выбрать регулятор, потому что это связано в с машиной ветра. Эти средства управления - типы шунта, которые отклоняют продукцию турбины, чтобы обеспечить контроль над напряжением системы. Схемы регулятора диверсии - действительно единственный используемый тип, потому что разгрузка машины ветра вызовет езду с превышением скорости и повреждение турбины.


Калибровка системной батареи Ветра


Размер системного хранения батареи ветра определен самым длинным периодом безветренной погоды. Это может быть очень трудно определить заранее. По этой причине у систем ветра обычно есть больше дней хранения батареи, чем делают системы ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ. Охота для минимума семи дней хранения и расширяет это на четырнадцать дней, если Вы можете предоставить это. Энергия ветра прибывает в порывы и всплески, имея большую батарею делает более эффективное использование наименее последовательного источника энергии природы.


4.7 ЛИТЕРАТУРА - ЭНЕРГИЯ ВЕТРА

Сила ветра 10. Проект, чтобы достигнуть 10%-ого электричества миров от энергии ветра к 2020. Европейская Задница Энергии ветра., Форум для энергии и развития, Интервала Гринписа, октябрь 1999


Герман, Henery, WR Lazard, Laidlaw and Mead, Inc., ”Промышленность Энергии ветра,” ноябрь 1994.


Возобновляемые источники энергии плотиной Дж. В. Твиделла и А. Д. (пересмотренный 1997). Лондон: Spon/Routledge.


Руководство Расположения для Маленьких энергетических Конверсионных Систем Ветра, Battelle Тихоокеанская Северо-западная Лаборатория, Национальное Обслуживание Технической информации, американское Министерство торговли, Спрингфилд, 1980.


Книга Энергии ветра, Дж. Парк, Книги Chesire, Пало-Альто, Калифорния, 1981.


Энергия ветра для дома & Бизнеса: Возобновляемый источник энергии в течение 1990-ых и Вне, П. Джип, Chelsea Green Publishing Company, 1993.


Лучшая интернет-страница, чтобы посетить: http://www.windpower.dk


5 ВЛАСТЬ HYDRO
5.1 ВВЕДЕНИЕ

Вода постоянно перемещается через обширный глобальный цикл, в котором она испаряется (из-за деятельности Солнца) от океанов, морей и других водохранилищ, облаков форм, ускоряет как дождь или снег, затем течет назад к океану. Энергия этого водного цикла, который ведет Солнце, выявляется наиболее эффективно с гидроэлектроэнергией. Когда рассмотрено как единое целое, энергия, запертая в пределах водного цикла Земли и океанских волн, является чрезвычайно большой, но использующий эту энергию, оказалось, был чрезвычайно трудным. Использование воды, чтобы произвести механическую энергию является самым легким способом использования, и это - очень старая практика. Плавный поток может заставить весло повернуться, но водопад может прясть лезвие достаточно быстро, чтобы произвести электричество. Реальный ключ в величине гидроэнергии является физической разностью высот, достигнутой между источником и сливом - расстояние, через которое падает вода.


Другой методы использования энергии воды включает использование температуры океанской воды в тепловом процессе переноса, волнах и энергии приливов и отливов. Волны - прямой результат ветра, который непосредственно является причиной неравным нагреванием земли и океанов Солнцем. Из нескольких типов гидроэлектроэнергии только происхождение потоков не связано с Солнцем. Гравитация луны ответственна за потоки, которые изменяются по величине местоположением согласно широте и географии.


Несмотря на многие различные способы использовать энергию в воде наиболее распространенным способом завоевания этой энергии является гидроэлектроэнергия, электричество, созданное, падая вода. Основные преимущества использования гидроэлектроэнергии являются ее большой возобновимой внутренней материально-сырьевой базой, отсутствием загрязнения эмиссии во время операции, ее способность в некоторых случаях, чтобы быстро ответить на сервисные требования груза, и его очень низкие эксплуатационные расходы. Гидроэлектрические проекты также включают благоприятные воздействия, такие как отдых в резервуарах или в воде хвоста ниже дамб. Неудобства могут включать высокие начальные капитальные затраты и потенциальные определенные для места и совокупные воздействия на окружающую среду.


ИСТОРИЯ


Простые водные колеса уже использовались в древних временах, чтобы освободить человека некоторых форм тяжелого ручного труда. Гидроэнергия была, вероятно, сначала упомянута греками, приблизительно 4000 до н.э., греки использовали hydro власть крутить водные колеса для того, чтобы размолоть пшеницу в муку также. Намного позже, но задолго до появления парового двигателя, искусство строительства больших водных колес и использования значительных мощностей власти было чрезвычайно развито. Использование этого естественного энергетического ресурса стало еще легче и более широко распространенным с изобретением водной турбины в начале 1800-ых, и hydro власть была быстро приспособлена от механического использования, такого как завод зерна, к вращению генератора, чтобы произвести электричество. Первые малые предприятия появились вскоре после во многих областях Европы и Северной Америки, приведенной в действие водными турбинами.


В более поздних годах, когда дешевая нефть стала доступной международный, интерес к hydro власти был потерян в значительной степени во многих областях, но сегодня ситуация отличается снова. Правительства, высшие чиновники, финансирование и кредитные организации, учреждения и люди берут растущий интерес. Это привело - и все еще делает - к переоценке многих проектов, однажды найденных не выполнимый; идентификация новых мест и потенциалов, и многих других действий имела отношение к hydro развитию.


5.2 ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ HYDRO

Среди возобновляемых источников энергии гидроэлектроэнергия, кажется, является самой желательной для утилит, и ее экономическая выполнимость была успешно доказана. Электростанции со способностью до 10 GW были построены, и считается, что есть экономические ресурсы для 3 000 GW во всем мире, по сравнению с мировым основным потреблением энергии на 10.000 GW. В Европе, однако, большинство гидроэлектрического потенциала было понято, с Норвегией, получающей 98 % ее потребления энергии от гидроэнергии и западногерманского правительства, приходящего к заключению, что нет больше мест, доступных для эксплуатации. Во всем мире считается, что приблизительно 10 % ресурсов были поняты, с самым потенциальным, остающимся в Африке и Азии.


Установленная hydro способность власти общего количества существующих миров составляет ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 630.000 МВТ. Данные сомнительны, потому что вклады из небольших hydro электростанций и частных систем трудно оценить, но предполагается, что эти средства могут добавить только несколько процентов к полному числу. Ежегодная выработка энергии во всем мире - 2200 TWh (миллиард-киловаттовые часы), что означает, что электростанции достигают 40 % ее номинальной власти.


Самый большой гидроэлектрический комплекс в мире находится на Реке Параны, между Парагваем и Бразилией. Это называют Дамбой Itaipu, и ее 18 турбин производят 12.600 МВТ электричества. Власть Hydro растет во многих областях мира. Китай и Индия обещали увеличения крупномасштабного гидроэлектрического развития. В 1999 Китай закончил свой Ertan на 3300 МВТ гидроэлектрическая станция, у которой есть шесть электростанций, каждый со способностью 550 мегаватт. Ertan - вторая самая высокая дамба Азии и крупнейший поставщик электричества Китая.


Гидроэлектрические проекты, в настоящее время в стадии строительства в китайском количестве ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО К 32.000 МВТ установленной способности производства. В Индии 12 крупномасштабным проектам - составлению в целом 3700 МВТ установленной гидроэлектрической способности - дали правительственное одобрение. Все проекты намечены для завершения к 2002. Строительство на самом большом в мире гидроэлектрическом проекте, 18,2 GW Три Дамбы Ущелий (Китай), вошло в Фазу 2 трехфазового процесса в 1998. Хотя строительство на дамбе было временно приостановлено в августе 1988 из-за обширного наводнения вдоль Янцзы, Фаза 2 все еще намечена для завершения в 2003, когда дамба начнет производить электричество. Фаза 3 должна закончиться в 2009 началом поколения полной мощности. Приблизительно 3,7 миллиарда USD были уже потрачены на строительство Трех Дамб Ущелий, включая временную диверсию Янцзы и иссушение стройплощадки так, чтобы строительство дамбы могло продолжиться. После завершения проект будет простираться на 2 километра через Янцзы и будет 200 метров высотой, создавая резервуар 550 км длиной. Официальная китайская оценка для стоимости всего проекта составляет 25 миллиардов USD. Три Дамбы Ущелий были предметом большого противоречия. Проблемы охраны окружающей среды и социальные проблемы, связанные с этим, проектируют, огромны. Загрязнение воды вдоль Янцзы удвоится, поскольку дамба заманивает больше чем 50 видов в ловушку загрязнителей от добычи полезных ископаемых, фабрик, и населенных пунктов, которые имели обыкновение смываться к морю сильными потоками реки. Тяжелый ил в реке внесет во вверх по течению конец дамбы и забьет главные речные каналы Чунцина. Приблизительно 1,1 миллиона 1,9 миллионам человек должны будут быть переселены прежде, чем резервуар создан; приблизительно 1300 мест раскопок должны будут быть перемещены или затоплены; и среды обитания нескольких вымирающих видов и редких заводов будут подвергнуты опасности. В 1996, США. Экспортно-импортный банк отказался предоставлять гарантии американских компаний, надеющихся работать над Тремя Дамбами Ущелий, цитируя потенциальные проблемы охраны окружающей среды.


Строительство находится также в стадии реализации на станции накачанного хранения в Тибете в Ямжо Юмко Лэйке. Тибетская станция строится в возвышении 4000 - 5000 метров, самом высоком проекте в мире. В 1997, Китай объявил о планах разработать гидроэлектрический проект вдоль реки Тибета Brahmapoutre, около горы Yalutsan, которая могла произвести предложенные 40.000 MWh ежегодно.


Много стран Центральной Америки и Южной Америки полагаются в большой степени на гидроэлектричество для поколения электричества. В Бразилии - который составляет приблизительно 40 процентов полной установленной способности области - 86 процентов 59.000 МВТ полной установленной способности в 1996 состояли из гидроэлектроэнергии. Гидроэлектрические дамбы также составляют 50 процентов или больше общего количества, установленного, производя способность в Чили, Колумбии, Парагвае, Перу, и Венесуэле. Хотя многие из гидроэлектрических ресурсов области были развиты, есть все еще планы добавить существенную способность в ближайшем будущем. У Бразилии все еще есть больше гидроэлектрических проектов, в стадии строительства или запланированных будущую установку чем любая другая страна в регионе Центральной Америки и Южной Америки. В сентябре 1997, заключительная турбина была установлена в средстве гидроэлектроэнергии Xingó на 3000 МВТ на С¦ое Франсиско Ривере в Пиранье. Проект за 3.1 миллиарда USD составляет 25 процентов установленной способности в Северо-восточной Бразилии. Другие большие гидроэлектрические средства, в настоящее время в стадии строительства в Бразилии, включают гидроэлектростанцию Itá на 1450 МВТ, которая намечена для завершения в середине 2000, и гидроэлектростанции Machadinho на 1140 МВТ, которая намечена для завершения в 2003; оба средства расположены на Реке Уругвая. Наконец, есть также планы расширить проект Itaipu на 12.600 МВТ, проводимый совместно между Бразилией и Парагваем. Средство должно быть расширено на 1400 МВТ по стоимости приблизительно 200 миллионов USD.


ПОТЕНЦИАЛ ГИДРОЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ


Есть два основных фактора, которые определяют потенциал производства на любом определенном месте: количество стока воды за единицу времени и вертикальную высоту, что вода может быть сделана упасть (возглавляет). Голова может быть естественной из-за топографической ситуации или может быть создана искусственно посредством дамб. После того, как развитый, это остается довольно постоянным. Сток воды с другой стороны - прямой результат интенсивности, распределения и продолжительности ливня, но является также функцией прямого испарения, испарения, проникновения в землю, область особого бассейна с дренажом, и способность полевой влажности почвы.


Потенциал власти Hydro может быть оценен с помощью речных потоков во всем мире. Результаты показывают, что этот полный потенциал ресурса - 50.000 TWh ежегодно - только четверть мирового осаждения, но все еще более чем четыре раза годовая выработка всех мировых существующих электростанций. Реалистический потенциал ресурса, который основан на местных условиях мировых рек, находится в диапазоне 2 - 3 ТВТ с годовой выработкой 10.000 - 20.000 TWh (ООН 1992). Но важный вопрос остается: сколько из hydro потенциала может мы позволять себе использовать (см. главу по экологическим аспектам).


Теоретический ежегодный производственный потенциал 10.000 TWh электроэнергии означает, что то же самое количество электроэнергии, произведенной на тепловых заводах с нефтью как топливо, потребовало бы приблизительно 40 миллионов баррелей нефти в день. Если это по сравнению с мировым потреблением нефтепродуктов, которые составляли приблизительно 80 миллионов баррелей в день в 1995. Для развивающихся стран, кто вместе обладает почти 60 % installable потенциала, величина поразительна.


5.2.1 ПРОБЛЕМЫ ВЛАСТИ HYDRO

Главные причины, что hydro электростанции не, строят, всюду то, что они являются дорогостоящими и требуют больших масс воды относительно близко к жителям. Согласно Всемирному банку, ”развивающиеся страны должны будут заработать приблизительно 100 миллиардов USD к 2000 году для гидроэлектростанций в настоящее время в перспективном проектировании.” Другой возникающие проблемы - эффекты дамб на речных экосистемах и социальных проблемах, связанных с переселением жителей.


Экологические аспекты hydro электростанций


Поток - экологическая система, где изменения в пределах одного компонента могут создать серию эффектов распространения. Например, изменения в стоке воды могут затронуть качество воды и производство рыбы вниз по течению. Барьеры дамбы могут очень изменить условия жизни для рыбы. В дополнение к появлению главного или абсолютно нового озера дамба может разделить вверх по течению рыбу от расположенной вниз по течению рыбы, и заблокировать их маршруты перемещения.


Экологические изменения могут быть прослежены далеко вниз по течению, время от времени выравниваться в море. В тропиках могут быть большие сезонные изменения как на сумму осаждения, и в сухом испарении периодов от озер, и резервуары могут быть значительными. Это может затронуть водный уровень резервуаров более резко чем в умеренных областях. Поток и его водораздел взаимно влияют на друг друга. Поток, например, может затронуть местный климат и уровень грунтовой воды в окрестностях. Отложение осадка, имеющее место в резервуаре, может часто приводить к увеличенной эрозии вниз по течению, то есть увеличению полной эрозии. Изменения в стоке воды и водном уровне также приведут к изменениям в транспортировке отложений.


Во время строительной фазы транспорт грязи и отложений будет особенно большим вниз по течению из строительной области. Раскопки и тоннельный переход могут привести к очень уменьшенному качеству воды и проблемам для зависящих от воды.


ГРУНТОВАЯ ВОДА


Уровень грунтовой воды важен для состава экосистемы и развития разновидностей растений и животных. Грунтовая вода особенно важна как источник питьевой воды в большинстве стран. Заполнение резервуара hydro электростанции и потока потока очень важно для уровня грунтовой воды и для кормления резервуаров грунтовой воды. Резервуар, вместе с изменениями и изменениями водного уровня, вызванного его действием, изменит уровень грунтовой воды в окрестностях. Эти области могут в свою очередь влиять на качество воды и движение осадков потока в результате последнего тура области и эрозии.


Чрезмерное оплодотворение


Всякий раз, когда питательные вещества пойманы в ловушку в резервуаре, результат может быть чрезмерным fertilisation - эутрофикацией - в резервуаре. Это может привести к увеличенному росту морских водорослей или большому количеству водных растений высшего порядка. Существенное производство органического вещества в резервуаре, или поставка внешнего органического вещества, может вызвать анаэробные условия - нехватку кислорода - в дальнего плавания слоях.


В целом, мелкие озера с большой площадью поверхности больше всего находятся в опасности, частично потому что запас кислорода в дальнего плавания слоях ограничен в пропорции к производительной области в верхних слоях. В глубоких, узких озерах содержание кислорода в дальнего плавания слоях будет достаточно, чтобы переработать органическое вещество, снижающееся вниз, если есть регулярное обращение вод. Это - не всегда случай в тропиках. Если поток будет первоначально богат питательными веществами, то риск эутрофикации увеличится.


Испарение может вызвать концентрацию питательных веществ, приводя к чрезмерному fertilisation или эутрофикации. Тропическая почва обычно имеет - низкое содержание перегноя. Это, объединенное с большими сезонными изменениями как на сумму осаждения, и факта, что осаждение часто прибывает в тяжелые души, может вызвать значительную эрозию. Транспортировка разрушенных отложений будет остановлена и депонирована в резервуаре. Целая жизнь резервуара может таким образом быть уменьшена. Транспортировка отложений и питательных веществ имеет тенденцию играть важную роль в экосистеме потока. Использование населением природы и природных ресурсов может абсолютно зависеть от наводнений и водных отложений и питательных веществ.


ТРАНСПОРТ ПИТАТЕЛЬНЫХ ВЕЩЕСТВ


Резервуар служит ловушкой для питательных элементов и втекающей грязи, возможно приводя к значительному сокращению полного транспорта питательных веществ вниз по течению. Кроме того, ежегодные изменения в поставке вниз по течению могут претерпеть изменения. Это может уменьшить биологическое производство полностью до моря. Есть серьезные примеры лова рыбы морского пехотинца, ослабляемого вслед за главным развитием дамбы.


Рыба


Состав видов рыбы может быть изменен, так как воспроизводству для некоторых разновидностей можно препятствовать, если операция вовлекает изменения в водном уровне во время мечущего икру периода. Искусственный резервуар имеет тенденцию содержать менее различный состав разновидностей чем естественное озеро. Изменения в стоке воды и образце стока воды могут радикально изменить питательное вещество и мечущие икру условия вниз по течению. Основное производство так же как прямая доступность пищи для рыбы изменится. Изменения, произведенные в расположенных вниз по течению наводнениях, в результате водного контроля, могут быть решающими. В дамбе и турбинных выходах неумеренность газа может произойти, преимущественно азота, который может вызвать смерть среди рыбы.


Флора и фауна


Погружение и изменения стока воды, кроме того, приведет к изменениям в фауне и растительности вне потока как такового.


Большие резервуары проявят значительное прямое воздействие на флоре и фауне hydro области электростанции посредством погружения области надолго или периодически. Животные могут до некоторой степени переехать в новые среды обитания вне области резервуара, при условии, что подходящие условия состоят в том, чтобы быть найдены. Но обычно типы и разновидности природы, существующей в погружаемых областях, нужно рассмотреть как теряющийся.


Трудно предсказать в общих чертах, как изменения вне затопленной области окажутся. Местные изменения климата и изменения уровня грунтовой воды могут затронуть флору и фауну. Могут быть потеряны ценные типы и разновидности природы. Общее увеличение деятельности области, такой как движение, шум и т.д., может также затронуть фауну отрицательным способом. Это особенно принадлежит строительному периоду.


Далее, уменьшенный сток воды или измененный образец потока вниз по течению могут влиять на флору и фауну. Эффекты могут быть прямыми в этом, флора и фауна реагирует на сток воды, или эффекты могут быть косвенными вследствие изменений в уровне грунтовой воды и транспорте питательных веществ.


Движения населения


Крупные hydro электростанции с дамбами требуют большого резервуара и областей разгрузки. Много людей должны быть эвакуированы, чтобы создать место для этих областей. Это могло привести к абсолютно новой ситуации для людей, которые жили в относительно маленькой, защищенной окружающей среде. Жилье, распределение земель, условия труда и образ жизни могут измениться радикально. Воздействия будут зависеть от размера и местоположения проекта. С главными событиями дамбы они могут быть серьезными.


Социальные последствия, вероятно, возникнут, если на заинтересованное население нужно оказать давление в успокаивание в, или эксплуатация, более крайние и экологически уязвимые области чем те, они традиционно использовали. Эти воздействия могут далее ухудшить свою ситуацию. Такое косвенное воздействие на окружающую среду может вызвать значительные экологические проблемы, с последствиями для всей проектной области.


Местные группы, затронутые развитием гидроэлектроэнергии, могут быть особенно лишены. Их принцип социокультурные условия вместе с их традиционной связью, чтобы приземлиться, оросите и другие природные ресурсы, будьте склонны делать их неприменимыми к изменениям и новым действиям. Размер многих проектов гидроэлектроэнергии и быстрых изменений в экологических условиях, которые могут возникнуть, обычно позволяйте небольшую комнату для реорганизации. Передача местных групп может подвергнуть опасности их всю культурную систему. Такие меньшинства особенно выставлены, поскольку они имеют тенденцию иметь немного политического влияния и возможности защищения их собственных интересов.


В целом, последствия развития дамбы могут вовлечь большое повреждение традиционных образов жизни и культурных выражений. Изменения с точки зрения социальной, экономической и религиозной организации могут создать серию косвенных социальных воздействий, которые трудно предвидеть во время планирования проекта. Культурные пейзажи, исторические памятники, святые места, места погребения и т.д. часто - области, и возражает очень важный для культурной деятельности местного населения. Если такие области и объекты затронуты проектом, национально-культурная специфика населения могла бы находиться в опасности.


Здоровье


Крупные hydro электростанции могут увеличить степень связанных с водой болезней. Резервуар может улучшить проживание и размножение условий вызывающих болезнь организмов (болезнетворные микроорганизмы) и их промежуточные хозяева. Среди связанных с водой болезней можно было упомянуть сыпной тиф, холеру, дизентерию и несколько болезней солитера и круглого червя. У нескольких серьезных болезней есть промежуточные хозяева, связанные, чтобы оросить. Это относится к бильгарции, малярии, филяриатозу, сонной болезни и желтой лихорадке.


Резервуары с большими, застойными водами и медленными изменениями уровня воды предлагают благоприятные условия жизни болезнетворным микроорганизмам. Растительность в резервуаре также предоставляет улучшенные условия жизни для нескольких типов авиакомпаний инфекции. Растительность может предоставить авиакомпаниям инфекции увеличенную поставку питательных веществ, улучшенных условий для размножения и защиты в периоды низкого водного уровня. Кроме того, водная растительность ограждает улиток - которые являются авиакомпаниями инфекции бильгарции - от сильного солнечного света. Кроме того, исследование показывает что малярия переноса видов москитов и филяриатоз из-за растительности в дамбах. Если резервуар используется и для ирригации и как поставка индустриальной и питьевой воды, будет риск инфекции, распространенной болезнетворными микроорганизмами, живущими в воде. Такая инфекция может распространиться по большим площадям.


Нарушение дамбы - Безудержное наводнение


Нарушение дамбы редко происходит, но вследствие огромных последствий, которые оно может вовлечь, воздействия нарушения должны быть оценены. Риск жертв и поврежденной собственности или технических установок нужно считать самыми серьезными последствиями, но воздействия на окружающую среду могут также быть значительными.


Статистически, комбинация наводнения во вверх по течению водоразделе дамбы и ошибок в гидросливе является самыми частыми причинами несчастных случаев. Вторичные причины - ошибки фонда или водная утечка. На уровнях паводка в резервуарах оползни земли и скал от набережной выше или в резервуаре могут вызвать волны наводнения, настолько массивные, что вода может перетечь полная или частичная ширина дамбы. Если дамба - дамба набережной, это может привести к дамбе, непосредственно повреждаемой. Специальная забота должна быть проявлена, если главная дамба запланирована в области, выставленной землетрясениям.


5.3 ТЕХНОЛОГИЯ

В hydro электростанциях кинетическая энергия падающей воды захвачена, чтобы произвести электричество. Турбина и генератор преобразовывают энергию от воды до механического и затем электроэнергии. Турбины и генераторы установлены или в или смежные с дамбами, или используют трубопроводы (penstocks), чтобы нести воду, на которую оказывают давление, ниже дамбы или структуры диверсии к электростанции. Способность власти завода гидроэлектроэнергии - прежде всего функция двух переменных: (1) расход выражал в кубических метрах в секунду (m3/s), и (2) гидравлический напор, который является различием в возвышении водные падения мимоходом через завод. Дизайн завода может сконцентрироваться или на этих переменных или на обоих.


С энергетической конверсионной точки зрения, hydro власть технология с очень высокими полезными действиями, в большинстве случаев более чем удвойте ту из обычных тепловых электростанций. Это - то, вследствие того, что объем воды, которая может быть сделана упасть вертикальное расстояние, представляет кинетическую энергию, которая может более легко быть преобразована в механическую ротационную власть, должен был произвести электричество, чем тепловые энергии. Оборудование, связанное с гидроэлектроэнергией, хорошо развито, относительно просто, и очень надежное. Поскольку никакая высокая температура (как например, в сгорании) не вовлечена, у оборудования есть длинная жизнь, и работа со сбоями редка. Срок службы гидроэлектростанции хорошо сверх 50 лет. Много заводов, построенных в двадцатых - первый расцвет гидроэлектроэнергии - находятся все еще в операции.


Так как все существенные эксплуатационные режимы могут быть отдаленно проверены и приспособлены центральным средством контроля, немногие, операционный персонал требуется на территории. Опыт значителен с операцией заводов гидроэлектроэнергии в диапазонах продукции меньше чем от одного кВт до сотен МВТ для единственной единицы.


ТИПЫ СРЕДСТВ ГИДРОЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ


Технология гидроэлектроэнергии может быть категоризирована в два типа: обычное и накачанное хранение. Другой способ классификации hydro электростанций согласно:


4 Номинальная способность власти (большой или маленький)


5 Высота напора воды (низко, среда и высокие головы)


6 Тип используемой турбины (Kaplan, Фрэнсис, Pelton и т.д.)


7 Местоположение и тип дамбы, резервуара.


Обычные заводы гидроэлектроэнергии
используют доступную водную энергию от реки, потока, системы канала, или резервуара, чтобы произвести электроэнергию. Обычная гидроэлектроэнергия может быть далее разделена между гидроэлектроэнергией диверсии и водохранилищем. Гидроэлектроэнергия водохранилища использует дамбу, чтобы сохранить воду. Вода может быть выпущена или чтобы удовлетворить изменяющиеся потребности электричества или поддержать постоянный водный уровень. Гидроэлектроэнергия диверсии направляет часть реки через канал или penstock, но может потребовать дамбы. В обычных многоцелевых резервуарах и системах пробега реки, производство гидроэлектроэнергии - только одна из многих конкурирующих целей, в которых могут использоваться водные ресурсы. Конкурирующее водное использование включает ирригацию, борьбу с наводнениями, навигацию, и муниципальное и индустриальное водоснабжение.


Накачанные заводы хранения


Накачанное гидроэлектричество хранения - удивительно простой принцип. Чтобы начаться с, два резервуара в различных высотах требуются. Вода, сохраненная на высоте, предлагает ценную потенциальную энергию. Во время периодов высокого электрического требования вода выпущена к более низкому резервуару, чтобы произвести электричество. Когда вода выпущена, кинетическая энергия создана разгрузкой через шахты с высоким давлением, которые направляют воду через турбины, связанные с генератором/двигателями. Турбины приводят генераторы в действие, чтобы создать электричество. После того, как процесс поколения полон, вода накачана назад к верхнему резервуару для хранения и готовности для следующего цикла. Процесс обычно имеет место быстро, когда требование электричества в его самом низком.


В то время как накачанные склады - потребители полезной энергии, они оценены полезностью, потому что они могут быть быстро принесены онлайн, чтобы работать в пиковом способе выработки энергии. Этот процесс приносит пользу полезности, увеличивая коэффициент нагрузки и уменьшая езду на велосипеде его отделений базовой нагрузки. В большинстве случаев, накачанные заводы хранения управляют полным циклом каждые 24 часа.


КОМПОНЕНТЫ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ HYDRO


Большинство обычных заводов гидроэлектроэнергии включает после главных компонентов:


1. Дамба. Управляет потоком воды и увеличивает возвышение, чтобы создать голову. Резервуар, который сформирован, является, в действительности, сохраненной энергией.


2. Турбина. Превращенный силой воды, прижимающейся к ее лезвиям.


3. Генератор. Соединяется с турбиной и вращается, чтобы произвести электроэнергию.


4. Трансформатор. Электричество новообращённых от генератора до уровней напряжения годных к употреблению.


5. Линии передачи. Электричество поведения от завода гидроэлектроэнергии до электрической системы распределения.


6. В некоторых hydro электростанциях также другой компонент присутствует - penstock, который несет воду из водного источника или резервуара к турбине в электростанции.


5.3.1 ТИПЫ ТУРБИН

Самая старая форма ”водной турбины” является водным колесом. Естественное главное различие в водном уровне потока используется, чтобы вести это. В его обычной форме водное колесо сделано из леса и предоставлено ведра или лопасти вокруг периферии. Вода толкает к ним, заставляя колесо вращаться. Традиционные водные колеса использовались в течение многих столетий, но эти большие и медленные колеса не являются подходящими для того, чтобы произвести электричество. Водные турбины, используемые для поколения электричества, сделаны из металлов, вращаются на более высоких скоростях, и намного легче построить и установить. За эти годы, много турбинных проектов были развиты, чтобы работать лучше всего в различных ситуациях.


Водные турбины могут быть классифицированы по-разному. Один способ классификации согласно методу функционирования (импульс или турбина реакции); иначе согласно дизайну (договоренность шахты и подача воды). Водные турбины могут действовать в качестве турбин, в качестве турбин насоса или как комбинация обоих. Они могут иметь единственный отрегулированный или двойной отрегулированный тип. Турбины могут также быть классифицированы согласно их определенной скорости.


Турбины импульса
используют носик в конце трубопровода, который преобразовывает воду под давлением в стремительный самолет. Этот самолет тогда направлен на турбинное колесо (также названный бегуном), который разработан, чтобы преобразовать так много кинетической энергии самолета, возможной во власть шахты. Общие турбины импульса - Pelton и поперечный поток. В турбинах реакции
энергия воды преобразована от давления до скорости в пределах лопастей гида и турбинного колеса непосредственно. Вращение турбины - реакция на действие впрыскивания воды от носиков в руках ротора. Типичный пример турбины реакции - турбина Фрэнсиса. Преимущество маленькой hydro турбины реакции власти состоит в том, что она может использовать полную голову, доступную на месте. Турбина импульса должна быть установлена выше tailwater уровня. Преимущество турбины импульса состоит в том, что это очень просто и дешево и поскольку сток воды изменяется, стоком воды к турбине можно легко управлять, изменяя размер носика. В контрастной самой маленькой реакции турбины не могут быть приспособлены, чтобы приспособить переменный сток воды.


Большинство гидравлических турбин состоит из установленного шахтой водного колеса или "бегуна", расположенного в водном проходе, который проводит воду от более высокого местоположения (резервуар вверх по течению от дамбы) к более низкому (река ниже дамбы). Некоторые бегуны выглядят очень подобными пропеллеру лодки, у других есть более сложные формы. Турбинный бегун установлен в водном проходе, который позволяет воде от потока резервуара передавать лезвия бегуна, который заставляет турбину вращаться.


Почти все гидравлические единицы турбины/генератора поворачиваются на постоянной скорости. Постоянная скорость, в которой работает один тип турбины/генератора, может значительно отличаться от скорости другого. Лучшая скорость для каждого типа турбины установлена во время дизайна, и генератор тогда разработан, который произведет обычно переменный ток на той скорости. Устройство звонило, губернатор держит каждую единицу, работающую на ее надлежащей скорости операционными воротами управления потоками в водном проходе. Есть несколько типов турбинных проектов как Pelton, Kaplan, Фрэнсис или турбина поперечного потока.


5.3.1.1 Турбина Pelton

Принцип старого водного колеса воплощен в современной турбине Pelton. У этой турбины есть подобный взгляд и физический принцип как классическое водное колесо. Турбина Pelton используется в случаях, где большие головы воды доступны (больше чем 40 m). Турбина Pelton используется для голов до 2000 м. Ниже 250 м. главным образом турбинам Фрэнсиса дают предпочтение. Сегодня максимальная продукция находится в пределах 200 МВТ.


Вместе с crosflow турбинами, турбины Pelton принадлежат типу импульса (или свободный самолет) турбины, где используемый напор преобразован в кинетическую энергию в атмосферном давлении и частичной входной плате потока в бегуна. Свободная реактивная турбина была изобретена приблизительно в 1880 американским Pelton, после кого это получило свое имя. Самое большое усовершенствование, которое сделал Pelton, должно было ввести симметрические двойные чашки. Сегодня эта форма в основном все еще действительна. Горный хребет разделителя разделяет самолет на две равных половины, которые отклонены боком. Самые большие колеса Pelton имеют диаметр больше чем 5 м. и весят больше чем 40.000 кг. Колесо должно быть помещено выше tailrace водного уровня, что означает утрату статической головы, но избегает орошать бегуна. Чтобы избежать, чтобы недопустимое подняло давления в penstock, вызванном регулированием турбины, реактивные дефлекторы иногда устанавливаются. Дефлектор отклоняет самолет, или часть его, от бегуна.


С тех пор турбина была значительно улучшена во всех отношениях, и продукция власти увеличилась. Власть извлечена из высокой скоростной струи воды, когда это ударяет чашки ротора (бегун). Есть максимум 40 подобных чашке весел, соединенных в двух получашках, каждая вода впрыскивается через носики на лезвия, где это отклонено 180 ° и таким образом дает почти всю свою энергию к турбине. Аннулированием почти вся кинетическая энергия передана в силу импульса во внешнем диаметре колеса. Из-за симметрии потока почти никакая осевая сила не создана в бегуне.


С точки зрения дизайна адаптируемость существует для различного потока и головы. Турбины Pelton могут быть оборудованы один, два, или больше носиков для более высокой продукции. В изготовлении кастинг обычно используется для ротора, материалы, являющиеся руководством или сталью. Это требует соответствующей инфраструктуры промышленности. Турбины Pelton требуют только очень небольшого обслуживания.


5.3.1.2 Турбина Фрэнсиса

В значительном большинстве случаев (большие и небольшие показатели стока воды и головы) типом используемой турбины является Фрэнсис или радиальная турбина потока. Значительная разница относительно турбины Pelton - то, что Фрэнсис (и Kaplan) турбины имеют тип реакции, где бегун полностью погружен в воду, и и давление и скорость водного уменьшения от входного отверстия до выхода. Вода сначала входит в спираль, которая является кольцевым каналом, окружающим бегуна, и затем течет между неподвижными лопастями гида, которые дают воде оптимальное руководство потока. Это тогда входит в бегуна, который полностью погружен, изменяет импульс воды, которая производит реакцию в турбине. Стоки воды радиально то есть, к центру. Бегуну предоставляют кривые лопасти, на которые посягает вода. Лопасти гида столь устроены, что энергия воды в значительной степени преобразована в ротационное движение и не расходуется водоворотами и другими нежелательными явлениями потока, вызывающими энергетические потери. Лопасти гида обычно приспосабливаемы, чтобы обеспечить степень адаптируемости к изменениям в уровне стока воды и в грузе турбины.


Лопасти гида в турбине Фрэнсиса - элементы, которые направляют поток воды, как носик колеса Pelton делает. Вода освобождена от обязательств посредством выхода из центра турбины. В дизайне и изготовлении, турбины Фрэнсиса намного более сложны чем турбины Pelton, требуя определенного дизайна для каждого заболевания головы/потока получить оптимальную эффективность. Бегун и жилье обычно бросаются, на больших единицах сварил housings, или бросил в бетоне на месте, распространены.


С турбиной Фрэнсиса расположенное вниз по течению давление может быть выше ноля. Предосторожности должны быть взяты против водного молотка с этим типом турбины. Под чрезвычайной остановкой, турбинными превышениями скорости. Можно было бы думать, что больше воды проходит турбину чем, прежде, чем поездка произошла, так как турбина вращается быстрее. Однако, турбина была разработана, чтобы работать эффективно на скорости дизайна, таким образом, меньше воды фактически течет через турбину во время превышения скорости. Регуляторы давления добавлены, чтобы предотвратить водный молоток из-за резкого изменения потока. Помимо ограничения повышения давления, регулятор давления препятствует тому, чтобы водный молоток помешал осадок в трубах.


С большим разнообразием проектов диапазона большой головы приблизительно от 30 м. могут быть покрыты до 700 м. головы. Самые мощные турбины Фрэнсиса имеют продукцию до 800 МВТ и используют огромное количество воды.


5.3.1.3 Турбина Kaplan

Для очень низких голов и высоких расходов различный тип турбины, обычно используется турбина Kaplan или Propeller. В турбине Kaplan стоки воды через пропеллер и наборы последний попеременно. В этой турбине область через стоки воды является столь же большой, как это может быть - вся область, охваченная лезвиями. По этой причине турбины Kaplan являются подходящими для потоков очень большого объема, и они стали обычными, где голова - только несколько метров. Вода входит в турбину со стороны, отклонена лопастями гида, и течет в осевом направлении через пропеллер. Поэтому эти машины упоминаются как турбины осевого потока. Они имеют преимущество перед турбинами радиального потока, что технически более просто изменить угол лезвий, когда требование власти изменяет то, что улучшает эффективность выработки энергии. Расходом воды через турбину можно управлять, изменяя расстояние между лопастями гида; подача лезвий пропеллера должна тогда также быть соответственно приспособлена. Каждое урегулирование лопастей гида соответствует одному особому урегулированию лезвий пропеллера, чтобы получить высокую производительность. Важная особенность - то, что скорость движения ленточной пилы больше чем водная скорость - столько, сколько дважды как быстро. Это позволяет быстрый темп вращения даже с относительно низкими водными скоростями.


Турбины Kaplan прибывают во множество проектов. Их заявление ограничено головами от 1 м. приблизительно до 30 м. В таких условиях, относительно больший поток по сравнению с высокими главными турбинами требуется для данной продукции. Эти турбины поэтому являются сравнительно более крупными.


5.3.1.4 Крест - поток (BANKI) турбина

Понятие турбины Поперечного потока - хотя намного менее известный чем эти три знаменитости Пелтон, Фрэнсис и Кэплан - не ново. Это было изобретено инженером по имени Мичелл, который получил патент для этого в 1903. Вполне независимо, венгерский преподаватель с именем Донэт Бэнки, повторно изобрел турбину снова в университете Будапешта. К 1920 это было довольно известно в Европе, через ряд публикаций. Есть одна единственная компания, которая производит эту турбину с десятилетий, фирма Ossberger в Баварии, Германия. Больше чем 7000 таких турбин установлены во всем мире, большинство из них сделанный Ossberger.


Главная особенность турбины Поперечного потока - струя воды прямоугольного поперечного сечения, которое проходит дважды через лезвия ротора - устроенный в периферии цилиндрического ротора - перпендикуляр в шахту ротора. Стоки воды посредством набора лопаток турбины сначала от периферии к центру, и затем, после пересечения открытого пространства в бегуне, от внутренней части за пределы. Энергетическое преобразование имеет место дважды; сначала, когда вода падает на лезвия после входа, и затем когда вода ударяет лезвия во время выхода от бегуна. Использование двух рабочих стадий не обеспечивает особого преимущества за исключением того, что это - очень эффективное и простое средство освобождения воды от бегуна.


Машина обычно классифицируется как турбина импульса. Это не строго правильно и вероятно основано на факте, что оригинальный проект был истинной турбиной постоянного давления. Достаточно большой промежуток оставили между носиком и бегуном, так, чтобы самолет вошел в бегуна без любого статического давления. Современные дизайны обычно строятся с носиком, который покрывает большую дугу периферии бегуна. С этой мерой поток единицы увеличен, разрешая сохранять турбинный размер меньшим. Эти проекты работают турбинами импульса только с маленьким открытием ворот, когда уменьшенный поток не полностью заполняет проходы между лезвиями, и давление в бегуне поэтому является атмосферным. С увеличенным потоком, полностью заполняющим проходы между лезвиями, есть небольшое положительное давление; турбина теперь работает машиной реакции.


Турбины поперечного потока могут быть применены по главному диапазону меньше чем от 2 м. больше чем до 100 м. (Ossberger поставлял турбины для голов до 250 m). Большое разнообразие расходов может быть снабжено постоянным бегуном диаметра, изменяя ширина бегуна и входное отверстие. Это позволяет уменьшить потребность в наборе инструментов, зажимных приспособлениях и креплениях в изготовлении значительно. Отношения ширины/диаметра ротора, от 0,2 до 4,5 были сделаны. Для широких роторов, поддерживая диски, сваренные в шахту в равных интервалах, препятствуют тому, чтобы лезвия согнулись.


Ценная особенность турбины Поперечного потока - своя относительно плоская кривая эффективности, которую Ossberger далее улучшают при использовании разделенных ворот. Это означает, что в уменьшенном потоке, эффективность все еще довольно высока, соображение, которое может быть более важным чем более высокая эффективность оптимального пункта других турбин. Из-за низкой цены и хорошего контроля эти турбины, однако, очень успешны в области маленьких гидроэлектростанций.


5.4 БОЛЬШОЙ ИЛИ МАЛЕНЬКИЙ HYDRO?

Электростанции Hydro располагаются в способности между немногими сотнями ватт БОЛЬШЕ ЧЕМ К 10.000 МВТ. Классификация между большим и маленьким довольно распространена, где обычно все электростанции со способностью, больше чем 10 МВТ, считают столь же крупными и все другие как маленькие. Классификация среди маленькой hydro власти также возможна и называет как микро или nano hydro со способностью, меньше чем 1 кВт также используется в литературе. Однако это - стоящий взгляд на определенные особенности и основные различия между крупными и небольшими электростанциями.


5.5 Большая Гидроэлектроэнергия

Большие станции гидроэлектроэнергии имеют природу, которая требует хорошей инфраструктуры, такой как дороги (во время строительства) и доступ к большому рынку, приводящему к длинным высоковольтным объединенным энергосистемам и обширной системе распределения. Это служит большому числу отдельных потребителей и поставляет власть интенсивной электричеством крупной промышленности.


Крупные заводы обычно принадлежат и управляются крупными компаниями или государственными предприятиями. Профессиональные требования в управлении, правительстве, операции и обслуживании значительны. Себестоимость единицы продукции производства энергии относительно низка. Это происходит из-за уменьшения в определенной инвестиционной стоимости с возрастающим размером завода, и вероятности более высоких коэффициентов нагрузки с большим числом потребителей. Проблема - максимальный спрос; большие числа потребителей имеют тенденцию иметь свое максимальное отдельное требование во время того же самого временного интервала, который приводит к пику в значительной степени не поддающемуся контролю требования, которое должно соблюдаться с увеличенной способностью, такой как резервные установки и накачанное хранение высокой стоимости.


С технической точки зрения большая hydro власть призывает к сложной технологии в производстве электромеханического оборудования, и высоких стандартов технико-экономических обоснований, планируя и гражданских строительных действий, потому что вовлеченные риски являются большими. Долгосрочные данные о потоке - потребность, и периоды беременности длинны. Возможно применить технологию компьютерного дизайна и чрезвычайно специализированную технологию фальсификации, чтобы достигнуть очень высокоэффективных полезных действий, которые могут достигнуть 96 % в случае турбин. Само собой разумеется, этот процесс вызывает очень высокую стоимость, которая однако может быть оправдана из-за крупного масштаба, где стоимость оборудования - вообще относительно небольшая часть общей стоимости.


Станции гидроэлектроэнергии большого масштаба требуют осторожных экологических соображений. Искусственные озера могут изменить весь пейзаж и наводнить большие области пахотной земли. Положительные аспекты - способность управления наводнения и создание новых развлекательных мест (гребля, лов рыбы, располагаясь лагерем), хотя очевидно, что выгода для отдыха не повышается в пропорции с размером.


5.6 Маленькая Гидроэлектроэнергия

Маленькие и микро или nano схемы гидроэлектроэнергии комбинируют преимущества большого hydro с одной стороны децентрализованное электропитание, на другом. У них нет многих из неудобств, таких как дорогостоящие передачи и проблемы охраны окружающей среды в случае большого hydro, и зависимость от импортированного топлива и потребности в высококвалифицированном обслуживании в случае окаменелости питала заводы. Кроме того, использование маленьких гидроресурсов, являющихся децентрализованной природы, предоставляет себя децентрализованному использованию, местному выполнению и управлению, делая развитие сельского хозяйства, возможное главным образом основанный на уверенности в своих силах и использовании естественных, местных ресурсов.


Есть фактически много тысяч небольших hydro заводов в операции сегодня во всем мире. Современная гидравлическая турбинная технология очень чрезвычайно развита с история больше чем 150 лет. Сложная технология проектирования и изготовления развила в индустриально развитых странах по обычной технологии прошлые 40 лет. Цель состоит в том, чтобы достигнуть выше и более высокие конверсионные полезные действия, который имеет смысл в больших схемах, где на 1 процент более или менее может означать НЕСКОЛЬКО МВТ способности. Насколько затраты затронуты, такая сложная технология имеет тенденцию быть очень дорогой. Снова, это находится в больших схемах, где экономическая жизнеспособность возможна. У маленьких установок, для которых сложная технология большого hydro часто сокращается без разбора, есть более высокие капитальные затраты за единицу установленной способности. С другой стороны воздействия на окружающую среду из-за небольших hydro станций вообще незначительны или управляемы из-за их размера. Часто они являются несуществующими.


Небольшие hydro электростанции находятся в значительном большинстве, связанном с сетками электричества. Большинство из них имеет тип "пробега реки", подразумевая просто, что они не имеют никакого большого резервуара (то есть вода не сохраненный позади дамбы) и производят электричество, когда вода, обеспеченная речным потоком, доступна, но поколение прекращается, когда высушенная река и поток падает ниже предопределенного количества. Власть может поставляться маленьким (или микро) hydro электростанция двумя способами. В основанной на батарее системе власть произведена на уровне, равном среднему требованию, и сохранила в батареях. Батареи могут поставлять власть как необходимый на уровнях намного выше чем произведенное, и во времена низкого требования может быть сохранен избыток. Если достаточно энергии доступно от воды, переменный ток (AC), прямая система может произвести власть. Эта система как правило требует намного более высокого уровня власти чем основанная на батарее система. Маленькая гидроэлектроэнергия в развивающихся странах, с другой стороны, подразумевает децентрализацию. Произведенная энергия обычно поставляется относительно немногим потребителям поблизости, главным образом с низковольтной распределительной сетью только.


У маленьких hydro схем есть различные конфигурации согласно голове. Высокие главные схемы типичны для горных областей, и вследствие того, что для той же самой власти они нуждаются в более низком потоке, они обычно более дешевы. Низкие схемы голов типичны для долин и не нуждаются в канале едока. Из многочисленных факторов, которые затрагивают капитальные затраты, выбор места и основное расположение среди первого, которое рассмотрят. Соответствующая голова и поток - необходимые требования для hydro поколения.


Большинство hydro систем власти требует трубопровода к подаче воды к турбине. Исключение - машина пропеллера с открытым потреблением. Вода должна пройти сначала через простой фильтр, чтобы заблокировать развалины, которые могут забить или повредить турбину. Потребление обычно помещается прочь в сторону главного стока воды, чтобы защитить это от прямой силы воды и развалин во время высокого потока.


Высокие требования безопасности в строительных работах часто не необходимы, даже разрыв небольшой дамбы обычно не угрожал бы человеческой жизни, и риски меньше так или иначе, если начальные затраты подавляются. Это позволяет использовать главным образом местные материалы и местные строительные методы, с высокой степенью местного трудового участия.


Маленькие hydro системы могут потребовать большего количества обслуживания чем сопоставимый ветер или фотогальванические системы. Важно не допустить развалины в турбину. Это сделано надежным показом и строительством обосновывающегося бассейна. В турбине непосредственно, только отношения и щетки потребуют регулярного обслуживания и замены.


СТОИМОСТЬ SHPP


Заводы гидроэлектроэнергии характеризуются высоким начальным капиталовложением (согласно общим стоимостям Всемирного банка, между 1800 USD и 8800 USD за кВт для голов от 2,3 до 13,5 м. и 1000 USD к 3000 USD для голов между 27 и 350 метрами.) и низкая операция и обслуживание стоятся. Инвестиционные затраты включают:


· Строительство (дамба, канал, машинный дом),


· Части для поколения электричества (турбина, генератор, трансформатор, линии электропередачи),


· Другой (разработка, оснуйте собственность, уполномочивая),


Обычно оборудование для низкого главного и низкого выпуска продукции становится очень дорогостоящим и диапазоны стоимости оборудования от 40 до 50 % общей стоимости в обычных hydro установках. Насколько затраты гражданских строительных компонентов затронуты, никакая стандартная единица стоимости не может быть дана. Дамбы, каналы и потребления будут, очевидно, стоить совсем другой акции общего количества для различных мест. Много зависит от топографии и геологии, и также от примененного способа строительства и используемые материалы. Только, чтобы упомянуть некоторые примеры общая стоимость новых небольших hydro электростанций в Германии была 10-16 DM/W (5-9 EUR/W) и разделена в большинстве случаев 35 % (строительство) - 50 % (части электричества) - 15 % (другой). Есть, конечно, некоторые различия между странами например, затраты турбины на 8 кВт (тип Banki с регулированием) в Чешской Республике составляют 4000 USD, эквивалентных 3500 ЕВРО или 0,45 EUR/W.


Высокие инвестиционные затраты - самый большой барьер в развитии маленьких hydro схем власти. Несмотря на это препятствие и долгие времена окупаемости (7-10 лет в некоторых странах например, Словакия) небольшие hydro электростанции часто рентабельны из-за своей длинной целой жизни (часто больше чем 70 лет) и затраты низких эксплуатационных расходов. Как правило, общие стоимости операции и обслуживания без главных замен составляют приблизительно 3 - 4 % капитальных затрат для установок микрогидроэлектроэнергии и маленького.


5.6.1 НЕБОЛЬШИЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ HYDRO ДЛЯ РАЗВИВАЮЩИХСЯ СТРАН

В развивающихся странах область, где маленькая гидроэлектроэнергия может потенциально оказать серьезное влияние на развитие, находится во внутреннем освещении и в обеспечении постоянной движущей власти для такого разнообразного производительного использования в качестве перекачки воды, леса и металлической работы, размалывания зерна, текстильного вращения волокна и переплетения. В то время как большая часть обсуждения касается поколения электричества, это должно быть признано, что тот же самый источник власти может выполнить механические задачи непосредственно через механизмы и ременные приводы, очень часто более экономно.


Акцент находится на использовании в настоящее время доступного ноу-хау, используя простое оборудование, которое может быть сделано в местном масштабе, и использование местных строительных материалов и методов. Цель состоит в том, чтобы уменьшить капитальные затраты в максимально возможной степени. Вместо того, чтобы сокращать крупномасштабную технологию, это может привести к более соответствующей модернизации местной технологии для больших схем на более поздней стадии.


Строительство ChinaThe небольших станций гидроэлектроэнергии было очень значащим за прошлые 25 лет. Помимо развития больших ресурсов, большой акцент был дан небольшим событиям, приводящим приблизительно к 100.000 станциям вокруг обширной сельской местности с установленной способностью приближающиеся 10.000 МВТ.


Первая крупномасштабная кампания, которая установит много маленьких водопроводных станций, началась в 1956. Амбициозный план призывал к строительству 1000 небольших станций многоцелевого характера, комбинируя ирригацию, борьбу с наводнениями и производство электроэнергии, через один год, достигая суммарной мощности 30 МВТ. Хотя индустриальная способность разрешала строительство больших турбин, и диапазон, под которым маленькая гидроэлектроэнергия падает в Китае, был расширен на 12 МВТ, это указывает, что строительство очень маленьких единиц продолжалось. Фактически, диапазон миниатюрных турбинных генераторов с продукциями от 0,6 до 12 кВт был развит, подходящий для рассеянных горных деревень с маленькими ресурсами гидроэлектроэнергии.


Опытно-конструкторские разработки в этой области полностью полагались на местные ресурсы - материалы, умение и труд - и достигнутые результаты с этой еще более внушительной точки зрения. Развитие гидроэлектроэнергии в китайских лицах некоторые главные естественные препятствия. Региональное распределение ресурсов является очень неравным и сконцентрированным в регионах, которые тонко населены. Изменения потока во многих реках значительны. Максимальный зарегистрированный поток наводнения в реке Хуаня Хо был в 88 раз больше чем минимальная разгрузка, и в меньших реках это отношение, вероятно, будет намного выше.


5.6.2 МИКРО СИСТЕМЫ HYDRO

Системы Microhydro определены как гидроэлектрические системы, которые производят меньше чем 1000 ватт. На верхнем уровне, microhydro системы производят достаточную власть управлять тремя электрически эффективными домашними хозяйствами. Никакая другая форма возобновляемого источника энергии не настолько надежна или сильна для того, чего это стоит. Микро hydro система означает, что у места есть или очень немного падения или очень маленького потока воды, но вероятно не обоих. На местах с более низкими расходами системы обычно привязываются к банку батареи и формируются, чтобы произвести постоянный ток. С большими hydro ресурсами системы могут формироваться, чтобы произвести переменный ток без использования банка батареи. Эти системы должны быть в состоянии непосредственно привести пиковые грузы в действие. В некоторой произведенной власти избытка случая передан дополнительному грузу, такому как бойлер.


Турбина гидроэлектроэнергии, подходящая для домашнего использования, может быть куплена приблизительно за 1000 USD. Эти простые единицы о размере хлебницы и используют перезашитый автомобильный генератор переменного тока, чтобы произвести постоянный ток. Постоянный ток используется, чтобы зарядить батареи, затем преобразованные в мощность переменного тока с инвертором.


Типичная микро hydro установка отклоняет небольшую часть потока потока через экран в водное хранение например, 200-литровый барабан. Действия барабана как обосновывающийся бассейн и экран собирают развалины у воды, которая может забить потребление к турбине. Стоки воды с барабана на турбину через трубопровод поливинилхлорида (обычно 5 - 10 сантиметров в диаметре), и затем возвращаются в поток. Дополнительные затраты для того, чтобы перекачать по трубопроводу, средства управления, батареи, и телеграфировать изменяются в зависимости от особого заявления, но диапазона от 1000 USD до 5000 USD.


Микро hydro турбины прибывают в две канонических формы. Каждый использует генератор переменного тока, точно так же как автомобиль. Другой (nano hydro системы) использует постоянный магнит (permag) генератор/двигатель. Генератор переменного тока базировался, машины для большего производства систем из 100 до 1000 ватт, в то время как permag единицы лучше всего подходят для систем, производящих менее чем 80 ватт.


Большие системы используют диверсию шунта для регулирования. Это предотвращает езду с превышением скорости турбины и преждевременное изнашивание частей. Меньшие системы используют схемы регулирования, которые разгружают генератор переменного тока, когда власть не необходима. Во всех случаях эти средства управления должны быть приспосабливаемым пользователем. Микро hydro системы легко оснастить батареям. Все время турбина производит постоянную власть. Батарея действует как "маховое колесо", чтобы разгладить неизбежные пики потребления. Микро hydros снова наполняют батареи почти немедленно после, даже немного власти потребляется от батареи. Эти системы "мелко ездят на велосипеде", и обычные батареи продлятся долгое время. Обычно тратить деньги на хорошей трубе и эффективной турбине более эффективно чем расходы этого на батареях. В microhydro системе длина и диаметр трубы должны быть определены, чтобы удовлетворить ситуации и турбине. Используя долгие пробеги маленького диаметра труба сделает даже самую прекрасную турбину неэффективной.


NANOHYDRO - PERMAG


Какие наборы nano hydro системы кроме других hydro генераторов использование генераторов постоянного магнита для источника энергии. Преимущество для этого состоит в том, что никакая власть не возвращена в машину, чтобы электрически произвести магнитное поле, как имеет место с большинством генераторов переменного тока, таким образом, все из того, что произведено, накормит батареи. Неудобство permag установки - то, что максимальная продукция ограничена врожденной силой магнитов. Обычно это не проблема в nano hydro ситуация, потому что обычно текут, и высота напора воды являются слишком маленькими для большей, более сильной системы так или иначе.


ОСНОВАННЫЕ НА БАТАРЕЕ СИСТЕМЫ


Наиболее микро и nano hydro системы основаны на батарее. Они требуют гораздо меньшего количества воды чем системы AC и обычно менее дороги. Поскольку энергия сохранена в батареях, генератор может быть закрыт, не прерывая власть, поставленную грузам. Так как только средний груз должен быть произведен в этой системе, трубопровод, турбина, генератор и другие компоненты могут быть намного меньшими чем те в системе AC. Для преобразования питания от батареи DC к продукции AC (тип власти, необходимой большинству бытовых приборов) используются инверторы. Входное напряжение к батареям в основанной на батарее системе обычно колеблется от DC на 12 до 48 В. Если расстояние передачи не длинно тогда 12, V систем используются. Для более длинных расстояний передачи используется более высокое напряжение.


СИСТЕМЫ AC


Переменный ток (AC) hydro системы власти является используемыми утилитами, но он может также использоваться в домашнем масштабе власти при соответствующих условиях. В домашней власти системную власть масштаба не посылают в сервисную сетку, но непосредственно используется приборы домовладельцев (груз). Система AC не нуждается в батареях. Это означает, что генератор должен быть способным к удовлетворению непрерывного спроса, включая пиковый груз. Самый трудный груз - коротко длительный скачок напряжения, оттянутый двигателями в холодильниках, стиральных машинах и некоторых других приборах. Обычно в типичной системе AC, электронный регулятор держит напряжение и частоту в пределах предписанных пределов. Продукция из hydro плана власти не может быть сохранена, и любую неиспользованную власть посылают в груз "шунта", который может быть например, бойлером. Есть почти всегда достаточная лишняя власть от этого типа системы, чтобы нагреть внутреннюю горячую воду и обеспечить обогрев также.


5.6.3 НАКАЧАЙТЕ КАК ТУРБИНА

Высокая стоимость оборудования и строительных работ, или более широко, капиталоемкая природа небольших заводов гидроэлектроэнергии, долго была главным ограничением. Однако, во многих ситуациях необходимо не только достигнуть лучшего отношения затрат по сравнению с другими энергиями, но уменьшить их в абсолютных сроках. Это возможно до некоторой степени, стандартизируя оборудование, но область для того, чтобы использовать такое стандартизированное оборудование остается ограниченной, так как никакие два места не точно то же самое. Усилия при снижении затрат посредством местного изготовления являются более многообещающими, в значительной степени из-за намного более низких затрат на оплату труда. Чтобы сделать это возможным, стандарты дизайна, работы и иногда надежность должна быть понижена, и всей ненужной изощренности избегаются. То же самое верно в гражданских строительных работах, где местные материалы и методы должны использоваться до самой большой степени.


В развивающихся странах и особенно в сельских районах, это вообще признано, что маленькая гидроэлектроэнергия может играть существенную роль. Однако, высокие начальные инвестиционные затраты небольших заводов гидроэлектроэнергии ограничили быстрое развитие этого энергетического потенциала во многих странах. Использование стандартных насосов как (СТАНДАРТНЫЕ) турбины может часто быть альтернативой со значительным экономическим преимуществом и могло бы поэтому способствовать более широкому применению микрогидроэлектроэнергии. Директ-Драйв машины, производство электричества (параллельно к большой сетке или изолированный) или комбинации их возможны так же, как с обычной турбиной. Единственная разница - то, что СТАНДАРТНОЕ не может использовать доступную воду так эффективно как турбину из-за ее нехватки гидравлических средств управления.


ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ НАСОСОВ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В КАЧЕСТВЕ ТУРБИН


Насосы (вращательные жидкие машины) абсолютно обратимы и могут бежать эффективно как турбина. Стандартные насосы, не преднамеренно разработанные, чтобы действовать в качестве турбин, теперь все более используются в маленьком и схемах микрогидроэлектроэнергии из-за их упомянутых выше преимуществ. Однако, работа в обоих способах не идентичны, хотя теория идеальных жидкостей предсказала бы то же самое. Без исключения, оптимального потока и головы в турбинном способе больше чем в перекачке способа. Главная причина для этого различия связана с гидравлическими потерями машины.


Применения СТАНДАРТНОГО диапазона от прямого двигателя машины в agro-обработке фабрик и малых предприятий (заводы муки, нефть expellers, рис hullers, видела заводы, лес и металлические мастерские) поколению электричества и в автономных и связанных с сеткой станциях.


В большинстве случаев никакие конструктивные изменения или модификации не должны быть сделаны для насоса, действующего в качестве турбины при условии, что выбор принял во внимание более высокую операционную голову и выходную мощность машины в турбинном способе и следовательно, номинальная турбинная скорость была взята значительно ниже максимальной допустимой скорости насоса. Однако, анализ проекта также обязан проверять любые отрицательные воздействия, происходящие от обратного вращения в турбинном способе.


Преимущества


· инвестиционные затраты ПОХЛОПЫВАЮТ, могут быть меньше чем 50 % таковых из сопоставимой турбины (специально для маленьких единиц ниже 50 кВт). Это могло бы быть важной проблемой для проектов с ограниченными бюджетами и возможностями ссуды


· строительство: отсутствие устройства управления потоками, которое обычно чувствуют как недостаток, является в то же самое время преимуществом, так как строительство насоса является обычно простым и крепким


· доступность: из-за их широко распространенного заявления (ирригация, промышленность, водоснабжение), стандартные насосы легко доступны (короткие сроки поставки) и изготовители, и их представители во всем мире присутствуют


· запасные части: запасные части легко доступны начиная с главного предложения производителей насосов после - услуги продаж почти во всем мире


· обслуживание: никакое специальное оборудование и навыки не требуются.


Неудобства


· Никакое гидравлическое управляющее устройство: поэтому, распределительный клапан должен быть включен в penstock линию (дополнительные затраты), чтобы начать и остановить СТАНДАРТНОЕ. Если клапан будет использоваться, чтобы приспособить к сезонным изменениям потока, то гидравлические потери установки увеличатся резко


· более низкая эффективность в грузе части: обычная турбина имеет эффективный гидравлический контроль (приспосабливаемые лопасти гида, носики или лезвия бегуна), чтобы приспособить машину к доступному потоку или необходимой продукции. Если ПОХЛОПЫВАЕТ, в управляют кроме процесса проектирования, то есть ниже их лучшей эффективности указывают, что относительно быстрое снижение эффективности произойдет.


Неудобства ПОХЛОПЫВАЮТ, может быть уменьшен до минимума, если СТАНДАРТНОЕ очень тщательно отобрано и только применено где оправдано. Неудовлетворительная работа из-за неуместно отобранной машины или заявления приведет к сокращению прибыли. Подведенный итог по всей целой жизни машины, эта уменьшенная продукция могла бы далеким погашением преимущество стоимости СТАНДАРТНОГО (понизьте инвестиционные затраты) по сравнению с обычной турбиной.


Различия между насосами и турбинами


Насосами обычно управляют с постоянной скоростью, головой и потоком. Насос поэтому разработан для одной детали операции (пункт обязанности) и не требует устройства регулирования (лопасть гида). Идеально, пункт обязанности совпадает с максимальной производительностью насоса.


Турбины работают при переменном главе и условиях потока. В небольшой hydro электростанции поток должен быть приспосабливаемым, чтобы или приспособить к сезонным изменениям доступной воды или приспособить выходную мощность согласно требованию потребителей. Приспосабливаемые лопасти гида и/или лезвия бегуна (или носики, которыми управляет обтекаемый клапан), регулируют поток.


ТИП НАСОСА, КОТОРЫЙ БУДЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬСЯ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ В ТУРБИННОМ СПОСОБЕ


Фактически любой тип насоса может использоваться в качестве турбины. Однако, главное преимущество СТАНДАРТНЫЕ, то есть более низкие затраты чем обычная турбина, является очень явным для стандартных центробежных и смешанных насосов потока, тогда как осевые насосы потока менее выгодны в этом отношении. Обширная область различных проектов насоса и диапазонов власти обеспечивает подходящее СТАНДАРТНОЕ для почти любого заявления с головами приблизительно от 10 м. до нескольких сотен метров. Большие потоки могут быть снабжены насосами двойного потока. Даже способные погружаться в воду насосы могут использоваться, как ПОХЛОПЫВАЕТ, который, когда объединено в водотоке или системе трубы, полностью скрыты далеко метрополитен, важный фактор для сохранения окружающей среды. Полезные действия насосов, используемых в качестве турбин, могут быть тем же самым как в способе насоса, но - чаще несколько процентов (3 - 5 %) ниже.


Директ-Драйв машины, производство электричества (параллельно к большой сетке или изолированной системе) или комбинации их возможны так же, как с обычной турбиной. Хотя ПОХЛОПЫВАЕТ покрытие широкий диапазон маленькой области гидроэлектроэнергии, они не могут заменить обычные турбины всюду. С тех пор ПОХЛОПЫВАЕТ, не имеют никакого гидравлического управляющего устройства, такого как лопасти гида, они являются обычно неподходящими, чтобы приспособить переменные условия потока. Удушение потока посредством распределительного клапана в penstock неэффективно и только применимо по маленькому диапазону.


Нехватка гидравлического управляющего устройства СТАНДАРТНОГО долго замечалась как неудобство также с точки зрения постоянства СТАНДАРТНОЙ скорости под переменным грузом. Связанное с сеткой производство электричества или прямой двигатель машины - или постоянные заявления груза или не требуют точной регулировки скорости. Эти заявления являются поэтому очень подходящими для, ПОХЛОПЫВАЕТ. Одинокое поколение электричества с другой стороны требует, чтобы некоторая форма управления держала напряжение и частоту в пределах приемлемых пределов под изменяющимся грузом. Использование ПОХЛОПЫВАЕТ в автономном поколении электричества, однако, не исключен из-за недавнего развития электронных диспетчеров груза, которые обеспечивают эффективное управление в соединении и с индукцией и с синхронными генераторами. Электронные диспетчеры груза держат груз на СТАНДАРТНОЙ константе, переключаясь в грузы щебня всякий раз, когда требование электричества потребителей понижается.


5.6.4 НАСОС RAM HYDRO

Баран Hydro не животное, а самоведомый насос, сначала установленный на рубеже веков, когда они нравились фермерам, у которых был естественный водоток на их земле. С тем, чтобы выйти из электричества сетки и воды сети, много поршней оставили гнить и ржаветь в послевоенный период. Однако это устройство - полезный источник дешевой энергии даже сегодня. Насосы поршня не производят электричество, но механическую работу для того, чтобы накачать воду к более высоким возвышениям. Они используют наклонное гидравлическое давление, чтобы накачать часть той воды выше в гору к накопительной емкости. Никакой другой источник власти не необходим. Поршни hydro полны в себе и разработанный, чтобы работать с минимумом внимания, и удовлетворить всем обычным условиям.


Поршень hydro, оказалось, был одним из самых надежных устройств, используемых для водной перекачки. Много более чем 100 лет находятся все еще в использовании, и это остается одним из немногих действительно практических применений и эффективного использования возобновляемого источника энергии сегодня. Поршни Hydro относительно дешевы, продлится почти неопределенно и без перемещения металлических деталей, и его простота требуют только минимума обслуживания. Если эти две основы будут обеспечены - поставка воды (весна или поток, то всего 4 литра в минуту будут достаточны), и способность обеспечить "падение" для той воды - поршень hydro может уменьшить или даже устранить дорогостоящие водные счета. Типичное использование поршней hydro включает:


1 Деревенское водоснабжение


2 Ирригация


3 Водная перекачка и обращение в промышленности


4 Водное обращение для тепловых насосов


5 Водное обращение для солнечных батарей


Как Работает Насос Поршня


Весь поршень качает работу над принципом импульса, которым управляет цикл, настроенный взаимодействием двух клапанов в насосе. Вода, допускаемая в трубу двигателя, течет через это тяготением, пока это не достигает поршня, проходит через поршень и через клапан пульса в ненужную утечку. Как стоки воды, были внезапно закрыты его скоростные увеличения, пока клапан пульса больше не в состоянии передать объем водного течения, и по этому вопросу быть достигнутым клапан пульса. Выход, таким образом закрываемый, поток воды внезапно останавливается. Это производит сотрясение более или менее серьезности в корпусе поршня, согласно высоте и расстоянию, от которого вода течет, и результат этого сотрясения состоит в том, что часть воды в корпусе поршня вызвана вверх через клапан поставки в пневмоцилиндр. В то же самое время отдача позволяет клапану пульса возвращаться к его оригинальному положению. Таким образом вновь открываемый выход, вода, которая была принесена, чтобы покоиться закрытием клапана пульса, возобновляет, чтобы течь через поршень, пока это не приобретает необходимую скорость, чтобы поднять клапан пульса во второй раз, закрывая выход, производя сотрясение, и вызывая больше воды в воздушную камеру через клапан поставки. Эта серия событий происходит с 40 до 90 раз в минуту, согласно размеру поршня hydro, падению поршня вождения воды, и т.д. Поршень продолжит работать автоматически в течение многих месяцев, резины клапана пульса и резины клапана поставки, являющейся единственными движущимися частями.


Вода, которая вызвана в воздушную камеру, считает свой путь от нее до трубы, известной как повышение главным или напорная труба, к месту, где она требуется для использования, непрерывный поток, поддержанный, пока поршень остается работать. Падение воды, необходимой для работы, поршень может быть столь же низким как 0,5 метра и с таким падением, вода, может быть поднято до 10 - 15 метров. С более высокими падениями, такой как от 2 до 10 метров и, вода может быть поднята до вверх 100 метров в высоте и больше чем 1 километра в расстоянии.


Установка чрезвычайно проста. Все, что требуется - вода в пункте, строя бассейн. От этого управления вниз на даже градиенте на грани местоположения поршня непосредственно, управляет трубой утечки, которая должна быть гальванизированной трубой стали или чугуна тяжелой меры и соответствующей длины, которая зависит от высоты, к которой должна быть накачана вода. Хотя не важно, что эта труба должна быть похоронена, это предпочтительно, чтобы избежать вмешательства от дикой жизни и неправомочных людей. Палата самого поршня может измениться значительно, но все, что требуется, конкретная основа, которые надежно держат поршень в месте. Поршни Hydro работают незатронутые изменениями температуры (особенно низкие температуры, которые могли бы заставить обычную систему замораживаться, если некоторая форма высокой температуры не обеспечена.)


5.6.5 РУКОВОДЯЩИЕ ПРИНЦИПЫ ДЛЯ МАЛЕНЬКОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ HYDRO

Много людей имеют доступ к некоторой форме проточной воды и не знают, сколько власти, если таковые вообще имеются, может быть произведено из этого. Почти у любого места дома есть солнечный электрический (фотогальванический) потенциал. Много мест также имеют некоторую энергию ветра в наличии. Но гидроэнергия зависит от больше чем присутствие одной только воды. У озера или хорошо нет никакого потенциала власти. Вода должна течь. В строительстве маленькой или микро hydro системы много факторов определяют выполнимость такой системы. Они включают:


6 количество власти, доступной от потока, и если достаточно ответить требованиям власти;


7 законный местный ограничениями или государство, на развитии гидроэлектрического места, и использовании воды;


8 доступность турбин и генераторов типа или способности требуется;


9 стоимость развития места и действия системой; и


10 уровень, который полезность заплатит за электричество, которое Вы производите (если Вы соединяетесь с их системой).


Основной вопрос: у меня есть место подходящим для производства гидроэлектроэнергии? Чтобы ответить на тот вопрос, мы должны исследовать четыре фактора.


11 Расстояние главного или вертикального падения, которое развивает водный источник.


12 Количество воды, доступной для поколения


13 Длина трубы должна была пойти от водного источника до завода гидроэлектроэнергии.


14 Расстояние от завода гидроэлектроэнергии до электрической нагрузки, ли это быть аккумуляторными батареями, или в случае поколения AC, приборы непосредственно.


Учитывая эти четыре фактора, мы можем определить, выполнимо ли поколение гидроэлектроэнергии, но какой диаметр трубы необходим, какой тип доступных гидрозаводов использовать, и приближают продукцию и затраты.


Первый шаг в оценке выполнимости любой гидроэлектрической системы должен определить количество власти, которую Вы можете получить из потока на Вашем сайте. Власть, доступная в любом месте, является прежде всего продуктом потока и "головы"
.


Поток
- количество воды, текущей через турбину, и как правило измеряется в кубических метрах в секунду - m3/s или в кубических футах в секунду - кубическом футе в секунду или галлонах в минуту - ГАЛЛОН В МИНУТУ используется.


Голова
- мера давления падающей воды, доступной в турбине, выраженной в колонке воды метра. Это давление - функция вертикального расстояния, которое вода понижает и особенности канала, или труба, через которую это течет. Это нужно отличить между толстой головой, которая является различием возвышения между водной поверхностью forebay и гонкой хвоста и чистой головой, которая является фактическим давлением, доступным в турбине. Чтобы получить чистую голову, пособия должны быть сделаны за потери в трубе проекта и penstock. Толстая голова может быть определена топографическим обзором, используя уровни и рулетки. Голова выражена в метрах (или в ногах в США). Высоко теките и/или возглавьте средства более доступная власть. Выше голова лучше, потому что меньше воды необходимо, чтобы произвести данное количество власти, и более эффективные, и менее дорогостоящие турбины меньшего размера и трубопровод, может использоваться.


Гидроэлектрические места широко категоризированы как "низкая" или "высокая" голова. Низкая голова как правило обращается к изменению в возвышении меньше чем 3 метров. Вертикальное снижение меньше чем 0,6 метров, вероятно, сделает гидроэлектрическую систему невыполнимой. Высокий расход может дать компенсацию за низкую голову, но более крупная, и более дорогостоящая турбина будет необходима. Может быть трудно найти турбину, которая будет работать эффективно при очень низких головах и низком потоке.


КОНФИГУРАЦИЯ НЕБОЛЬШИХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ HYDRO


Маленькие hydro турбины могут формироваться, чтобы работать эффективно на местах с широким диапазоном головы и расходов. В случае микро hydro систем с батареями большая предсказуемость hydro ресурсов может помочь уменьшить размер других системных компонентов как банки батареи. Банки батареи систем ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ обычно измеряются, чтобы обеспечить пять дней облачно-дневной власти, в то время как маленький hydro системы обычно требуются только один или два дня хранения. Это ответственно, чтобы оценить hydro ресурс и в течение сезонов дождей и в течение сухих сезонов. Это - ответственность любого, кто использует hydro ресурс, чтобы оценить эффекты, которые водная диверсия может иметь на экологию водного пути и понять любые применимые регулирующие или юридические ограничения. Эмпирическое правило, используемое некоторыми hydro строителями, состоит в том, чтобы отклонить 10 процентов или меньше минимального потока потока. Отметьте, что использование, доступ к, контроль, или диверсия стоков воды чрезвычайно отрегулированы во многих странах. Так любое физическое изменение речного русла или банка, который может произвести качество воды или ареал обитания диких животных, независимо от того, является ли поток на частной собственности.


5.6.5.1 Определяющая Голова

Определяя голову, Вы должны рассмотреть и толстую или "статическую" голову, и чистую или "динамическую" голову. Толстая голова - вертикальное расстояние между вершиной penstock (трубопровод, который передает воду, под давлением, к турбине), и пункт, где вода освобождается от обязательств от турбины. Глава Сети - толстая голова минус давление или потеря давления из-за трения и бури в penstock. Эта потеря давления зависит от типа, диаметра, и длины трубопровода penstock, и числа изгибов или локтей. Вы можете использовать толстую голову, чтобы приблизить доступность власти и определить общую выполнимость, но Вы должны использовать чистую голову, чтобы вычислить доступную фактическую мощность. Есть несколько способов определить толстую голову. У самой точной техники должен быть обзор профессионала место. Если Вы знаете, что у Вас есть снижение возвышения нескольких десятков метров, менее дорогая, но менее точная техника должна использовать высотомер самолета. В некоторых странах возможно купить, заимствовать, или арендовать высотомер из небольшого аэропорта или летающего клуба. Вы должны будете объяснить эффекты атмосферного давления и калибровать высотомер по мере необходимости. Другой выбор состоит в том, чтобы использовать метод "шланга/трубы", описанный ниже.


Безотносительно метода, который Вы используете, Вы должны будете определить вертикальное расстояние между пунктом, где вода войдет в penstock и пункт, где вода освободится от обязательств от турбины. Всегда будьте сознательны безопасность, работая рядом или в потоке, особенно в узких или крутых речных руслах и быстрой воде. Никогда не работайте одни. Никогда не пробирайтесь в воду, в которой Вы не можете видеть основание и без первого тестирования глубины с палкой.


Чтобы выполнить метод "шланга/трубы", Вы будете нуждаться в помощнике, 6-9метровой длине садового шланга маленького диаметра или другого гибкого шланга трубки, трубы, и критерия или измеряющий ленту. Начните, протягивая шланг или шланг трубки вниз речное русло от пункта, что Вы решили, самое практическое возвышение для penstock потребления. Сделайте, чтобы Ваш помощник держался вверх по течению конец шланга, с трубой в этом, под водой как около поверхности насколько возможно. В то время как он или она делает это, снимает расположенный вниз по течению конец, пока вода не прекращает вытекать из него. Измерьте вертикальное расстояние между своим концом трубы и поверхностью воды. Это - общее количество, двигаются к части потока между Вами и Вашим помощником. Сделайте, чтобы Ваш помощник двинулся туда, где Вы - и помещаете трубу в тот же самый пункт, где Вы проводили свои измерения. Тогда идите вниз по течению, и повторите процедуру. Продолжите проводить измерения, пока Вы не достигаете точки, где Вы планируете поместить турбину. Сумма этих измерений даст Вам, грубое приближение общего количества направляется в Ваш сайт. Отметьте, что, из-за силы воды во вверх по течению конец шланг, вода может продолжить перемещаться через шланг после того, как оба конца шланга - фактически уровень. Вы можете вычесть немного сантиметров из каждого измерения, чтобы составлять это. Лучше быть консервативным в этих предварительных главных измерениях.


5.6.5.2 Определение Стока воды

Экологические и климатические факторы, так же как деятельность человека в водоразделе, определяют количество и особенности потока потока на ежедневной и сезонной основе. Водохранилище может управлять потоком, но если дамба уже существует, строя можно очень увеличить стоимость и юридические осложнения. Вы можете быть в состоянии получить данные о потоке потока из местных отделений, от местного инженера, или местного водоснабжения или властей борьбы с наводнениями. Если Вы не можете получить существующие данные о потоке для своего потока, Вы должны будете сделать обзор места. Вообще, если Вы не рассматриваете водохранилище, Вы должны использовать самый низкий средний поток года как основание системного проектирования. Альтернативно, Вы можете использовать средний поток во время периода самого высокого ожидаемого требования электричества. Это может или, возможно, не совпадает с самыми низкими потоками. Могут быть юридические ограничения на количество воды, которую Вы можете отклонить от потока в определенные времена года. В таком случае Вы должны будете использовать это количество доступного потока как основание дизайна.


Измерение потока является немного более трудным. Это должно, вероятно, быть сделано больше чем в одном месте также. Это - то, потому что большинство потоков поднимает воду, как они идут. Поэтому выбор лучшего пятна для Вашей системы требует внимательного рассмотрения нескольких вещей. Есть несколько способов измерить поток; вот два. В обоих случаях, вода ручья должна все пройти или через трубу или через плотину. Общепринятая методика для того, чтобы измерить поток на очень небольших потоках является методом "ведра". Это вовлекает каптаж поток с регистрациями или правлениями, чтобы отклонить поток потока в ведро или контейнер. Этот метод - самый легкий способ измерить поток для потоков с 5 литрами в секунду или так, который составляет самые небольшие hydro места безусловно. Вы должны будете построить временную своего рода дамбу в водном источнике. Чем подгонка короткий отрезок трубы, достаточно большой, чтобы обращаться со всей водой, Вы планируете использовать для поколения в дамбу. Используя ведро известной способности и секундомера Вы должны будете оценить время - сколько времени это берет, чтобы заполнить ведро. Повторитесь несколько раз, чтобы решить, что Ваша техника точна. Уровень, который заполняет контейнер, является расходом. Например, 20-литровое ведро, которое заполняет одну минуту, является расходом 20 литров в минуту.


Вы можете также попробовать следующий метод, чтобы примерно оценить поток в потоках, где это непрактично, чтобы делать попытку метода ведра. Этот метод вовлекает пробирание через речное русло. Не пробуйте этот метод, если поток быстр и по Вашим телятам! Вы могли потерять свою опору, быть охвачены вниз по течению, и возможно утонуть. Никогда не пробирайтесь ни в какой поток, в котором Вы не можете видеть основание! Всегда проверяйте глубину и характер русла реки с Вашей палкой прежде, чем Вы предпримете шаги. Чтобы выполнить этот метод, Вы будете нуждаться в помощнике, рулетке, критерии или калиброванном имеющем размеры пруте, взвешенное плавание (пластмассовая бутылка, наполовину заполненная водой, чтобы дать лучшую оценку скорости потока), секундомер, и немного миллиметровки. Начните, вычисляя площадь поперечного сечения русла реки в течение времени самого низкого стока воды. Чтобы сделать так, выберите протяжение потока с самым прямым каналом и самой однородной глубиной и шириной насколько возможно. В самом узком пункте этого протяжения, измерьте ширину потока. Тогда, с критерием, идите через поток и измерьте глубину воды в 30-сантиметровых приращениях через поток. Убедитесь, что сохраняли мерный шест настолько вертикальным насколько возможно. Вы можете хотеть протянуть последовательность или веревку через поток с приращениями, отмеченными на этом, чтобы помочь в этом процессе. Подготовьте эти глубины на части миллиметровки. Это даст Вам поперечный частный профиль потока. Определите область каждого блока или часть потока, вычисляя области прямоугольников и треугольников в каждой секции. (Область прямоугольника = длина x ширина; площадь треугольника = ½ основы x высота). Добавьте области всех блоков вместе для общей площади.


Затем, определите скорость потока. От пункта, где Вы измерили ширину, отметьте пункт по крайней мере 10 метров вверх по течению, и выпустите взвешенное плавание в середине потока. Тщательно сделайте запись времени, которое это берет плавание, чтобы провести между двумя пунктами. Удостоверьтесь, что плавание не совершает нападки или тянется основание потока. Если это делает, используйте меньшее плавание. Разделите расстояние между двумя пунктами ко времени плавания в секундах, чтобы получить скорость потока в метрах в секунду. Повторите эту процедуру несколько раз, чтобы получить среднее значение. Чем больше раз Вы делаете так, тем более точный Ваша оценка будет. Если плавание повесилось или "останавливается", начните, или это отбросит среднее число. Умножьте среднюю скорость площадью поперечного сечения потока. Умножьте эту ценность фактором, который составляет грубость речного русла (0,8 для песчаного русла реки, 0,7 для кровати с малыми и средними размерными камнями, и 0,6 для кровати со многими большими камнями). Результатом будет расход в кубических метрах в секунду.


Имейте в виду, что эта ценность будет потоком во время измерения. Вы должны повторить процедуру несколько раз в течение низкого сезона потока, чтобы более точно оценить средний низкий сток воды. Вы не должны измерить глубину воды каждый раз. Вы можете просто измерить глубину воды выше, или ниже, водный уровень, когда Вы сначала измерили поток, и вычисляют область больших или меньшего количества воды, и добавляют или вычитают это из основной области. Альтернативно, Вы можете быть в состоянии установить меру (сделанный из калиброванного прута или почты) на берегу так, чтобы Вы могли легко прочитать глубину воды и вычислить площадь поперечного сечения потока. Вы должны будете повторить скоростную процедуру потока каждый раз, как бы то ни было.


Вы можете быть в состоянии коррелировать свои данные об обзоре с долгосрочными данными об осаждении для Вашей области, или данными о потоке от соседних рек, получить оценку долгосрочных, низких сезонных, высоко, и средние потоки для Вашего потока. Помните, что, независимо от того что объем потока в любой момент, Вы можете быть в состоянии по закону отклонить только определенное количество или процент потока. Также попытайтесь определить если там любые планы относительно развития или изменений в землепользовании вверх по течению от Вашего сайта. Действия, такие как заготовка леса могут очень изменить потоки потока.


ПОТЕРИ В СИСТЕМАХ ТРУБОПРОВОДА


В реальных потоках жидкости потери происходят из-за сопротивления стен трубы и деталей к этому потоку и приводят к необратимому преобразованию энергии плавной жидкости в высокую температуру. Можно отличить две формы потерь: потери из-за трения и местных потерь.


Потери из-за трения происходят в постричь усилиях между смежными слоями воды, скользящей друг вдоль друга на различной скорости. Очень тонкий слой воды, придерживаясь стена трубы, очевидно, не перемещается, в то время как скорость каждого концентрического слоя увеличивается, чтобы достигнуть максимальной скорости в геометрической оси трубы. Если жидкие частицы проходят гладкие слои, поток называют пластинчатым или вязким, и постригите усилия между слоями, доминируют. В технической практике однако, поток в трубопроводе является обычно бурным, то есть движение частиц в нерегулярных путях и изменяющихся скоростях. Важно использовать трубопроводы достаточного диаметра, чтобы минимизировать потери трения от движущейся воды. Когда возможный трубопровод должен быть похоронен. Это стабилизирует трубу. Местные потери происходят в изменениях поперечных сечений, в клапанах и при изгибах. Эти потери иногда упоминаются как незначительные потери с тех пор в длинных трубопроводах, их эффект может быть небольшим относительно потери трения.


5.6.5.3 Определение Власти

На большинстве мест, что называют пробегом реки, лучший режим работы. Это означает, что власть произведена при постоянном уровне согласно количеству доступной воды. Обычно власть произведена как электричество и может быть в конечном счете сохранена в батареях. Власть может принять другие формы: власть шахты для видения, насоса, дробилки, и т.д. И голова и поток необходимы, чтобы произвести власть. Даже несколько литров в секунду могут быть полезными, если есть достаточная голова. Начиная с власти = Главный Поток x, чем больше Вы имеете также, тем больше власти доступно.


Чтобы вычислить доступную власть, потерю давления из-за трения потока в трубопроводах и конверсионной эффективности используемых машин нужно также рассмотреть. Простая формула для потенциальной выходной мощности следует:


Власть (кВт) = Голова (метры) x Поток (m3
/second) x Сила тяжести (9,81) x Эффективность (0,6).


Голова = Сеть возглавляет = Толстая голова - потери (m)


Здесь полная эффективность была установлена в 60 %.


Для маленьких продукций интереса здесь, и как первое приближение, может быть упрощена формула:


Власть (кВт) = Голова (m) x Поток (литры / второй)/200


Здесь полная эффективность 50 % подразумевается. Вычисление "эмпирического правила" находится поэтому на консервативной стороне.


Для американских единиц простое эмпирическое правило оценить Вашу власть:


Власть (Ватты) = Голова (ноги) x Поток (галлон в минуту)/10


галлон в минуту = галлоны в минуту.


Имейте в виду, что это - власть, которая произведена 24 часа в день. Так 100 W в hydro электростанции эквивалентно системе ОБЪЕМА ПЛАЗМЫ 400-500 ватт, если Солнце светит каждый день. Конечно, вода, возможно, не бежит круглый год также.


Полезные действия (включая полезные действия турбины и генератора), которые были выбраны в вышеупомянутых уравнениях между 50-60 %, зависят от, делают и эксплуатационные режимы (голова и поток). Вообще, низкая голова, колеса воды низкой скорости менее эффективны чем высокая голова, скоростные турбины. Полная эффективность системы может расположиться между 40 % и 70 %. Хорошо разработанная система достигнет средней эффективности 75 %. Производители турбин должны быть в состоянии обеспечить близкую оценку потенциальной выходной мощности для их турбины, учитывая голову и условия потока на Вашем сайте. Также будут потери "линии" в любых линиях электропередачи, используемых, чтобы передать электричество от генератора до места использования.


Турбина/генератор, которая производит 500 ватт непрерывно (12 кВтч в день), и включает батареи для хранения власти, будет достаточна, чтобы ответить требованиям власти небольшого дома для освещения, развлечения, холодильника, и другой кухонной бытовой техники. Помните, что использование энергии консервативно в энергосберегающих приборах может уменьшить энергетические требования значительно.


Оценка ежегодного производства электричества E:


E (кВтч) = Власть (кВт) x Время (часы)


Где время - оцененное число эксплуатационных часов в году. Главным образом это, как предполагается, 5000 часов.


Ручное Правило


В типичной небольшой hydro электростанции каждый литр в секунду (0.001 m3
/s) воды, падающей от 1-метровой высоты, может произвести 20 - 30 кВтч электричества ежегодно.


Коэффициенты преобразования


Вот некоторые из коэффициентов преобразования, в которых Вы, возможно, нуждаетесь, оценивая hydro место власти:


1 кубический фут (cf) = 7,48 галлонов;


1 кубический фут в секунду (кубический фут в секунду) = 448,8 галлонов в минуту (галлон в минуту);


1 дюйм = 2,54 сантиметра; 1 фут = 0,3048 метра;


1 метр = 3,28 фута; 1 cf = 0,028 кубических метров (см); 1 m3 = 35,3 cf;


1 галлон = 3 785 литров; 1 cf = 28.31 литров; 1 кубический фут в секунду = 1698,7 литров в минуту;


1 кубический метр в секунду (m3/s) = 15842 галлона в минуту;


1 фунт за квадратный дюйм (psi) давления = 2,31 фута (напор) воды;


1 фунт (фунт) = 0,454 килограмма (кг);


1 кг = 2 205 фунтов;


1 киловатт (кВт) = 1,34 лошадиных силы (hp); 1 hp = 746 ватт.


5.7 ОКЕАНСКАЯ ВЛАСТЬ

Океаны долго признавались потенциальным источником энергии. Движение океана несет энергию в форме потоков, потоков, и волн. В принципе, часть этой энергии могла использоваться, чтобы выполнить работу и произвести электричество.


5.7.1 ЭНЕРГИЯ ПРИЛИВОВ И ОТЛИВОВ

Периодическая энергия отличается от всех других источников энергии, в которых энергия извлечена из потенциальных и кинетических энергий системы земного лунного солнца. Известные океанские потоки следуют из этого взаимодействия, производя изменения в океанских водных уровнях вдоль берегов всех континентов. Поскольку водный уровень колеблется два раза в день через этот диапазон, он поочередно заполняется и порожняя тара естественные бассейны вдоль береговой линии, предполагая, что втекающие потоки и из этих бассейнов могли использоваться, чтобы вести водные турбины связанными с генераторами и таким образом произвести электричество. Чем выше потоки, тем больше электричества может быть произведено от данного места, и ниже стоимость произведенного электричества. Технология, нанимающая этот источник энергии, очень подобна той из низкой главной гидроэлектроэнергии.


ПОТЕНЦИАЛ


Во всем мире, ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 3000 GW энергии непрерывно доступно от действия потоков. Эксперты оценили, что только 2 % (60 GW), что является приблизительно в 50 раз меньше чем потенциал в мире способности гидроэлектроэнергии, могут потенциально быть восстановлены от потоков для поколения электричества. В настоящее время, только в местах с большим периодическим диапазоном (больше чем 5 метров) может энергия приливов и отливов быть извлеченным экономно. В некоторых местах мировой периодической энергии довольно привлекательно. Для прибрежных зон, обычно во входах в большие устья, резонанс может произойти, приводя намного больше чем средние периодические диапазоны, которые могли относительно удобно быть блокированы. Такие обстоятельства найдены например, в Канаде, со скупым периодическим диапазоном 10,8 метров или в Севернском Устье в Великобритании со скупым диапазоном 8,8 метров, делая крупномасштабные проекты в обоих этих экономичных местоположениях.


РАЗВИТИЕ


За прошлые сорок лет был постоянный интерес к использованию энергии приливов и отливов. Первоначально, этот интерес сосредоточился на устьях, куда большие объемы воды проходят через узкие каналы, производящие скорости тока высокого напряжения. Инженеры чувствовали, что блокирование устий с заграждением и принуждение воды через турбины будут эффективным способом произвести электричество. С технической точки зрения они были правы. Но, все более и более затраты на охрану окружающей среды такого дизайна стали ясными.


Есть три завода энергии приливов и отливов коммерческого масштаба (заграждения) в операции: завод на 240 МВТ, который был закончен на устье Реки Ла Ранса около Св. Мэло, Франция в 1967, завод на 1 МВТ на Белом море в России, законченной в 1969 и завод на 16 МВТ в Новой Шотландии, Канада. Проблемы охраны окружающей среды предотвратили дальнейшее развитие технологии заграждения.


У завода энергии приливов и отливов в Реке Ла Ранса есть турбины, которые могут также служить насосами; таким образом, установка может функционировать как накачанный hydro склад, чтобы выровнять грузы на большом производстве электричества и системе распределения. Таким образом вода, накачанная в бассейн во времена низкого требования власти, увеличивает голову на турбинах в других случаях. Периодический диапазон там составляет до 13,4 метров. Ширина дамбы составляет 760 метров. В приливе дамба заманивает Атлантические воды в ловушку в заливе. В отливе, стоки воды назад к морю. В пути, это проходит через 24 турбины, связанные с генераторами, которые производят 240 мегаватт власти. Это обеспечивает достаточно электричества для города 300.000. В 1997, они начали устанавливать турбины, которые могут вращаться и на поступающих и на коммуникабельных потоках.


5.7.1.1 ТЕХНОЛОГИЯ

Энергия приливов и отливов - доказанная технология: это использовалось в течение многих столетий в маленьких заявлениях типа завода, где естественные условия позволяют. Периодическая энергия может быть преобразована в электроэнергию несколькими способами. Обычные системы, такие как заграждения (или низкие дамбы) хранят воду во входных отверстиях от приливов для выпуска через гидравлические турбины во время более низких потоков. Новейшая технология, которая преобразовывает периодические или прибрежные потоки, чтобы двинуться на большой скорости, кажется, является очень многообещающей, потому что это является менее экологически разрушительным.


Обычная техника (называемый технологией "заграждения") должна ставить заслон периодически произведенное устье или вставлять, позволяя периодический поток расти на океанском побережье дамбы и затем производя власть во время периода прилива нескольких часов. Таким образом это функционирует в Ла Рансе. После того, как водный уровень достигает максимального прилива, клапаны ворот закрыты, и вода конфискована и ждет отлива, когда это выпущено и производит власть. Ворота могут быть открыты или закрыты в последовательности с потоками, разрешающими сток воды только, когда есть достаточная голова, чтобы привести турбины в действие. Основная технология выработки энергии подобна этому для низких главных hydro электростанций, что означает, что глава ведет воду через турбинные генераторы. Основное различие, кроме соленой водной окружающей среды, то, что турбины в периодических заграждениях должны иметь дело с регулярно переменными напорами воды. Турбины разработаны так, чтобы поток воды и в и из бассейна произвел электричество. Из-за неустойчивой природы этого потока эффективный фактор обязанности такой установки составляет меньше чем 100 %. Станция энергии приливов и отливов производит только приблизительно одну треть так много электроэнергии, как был бы гидроэлектростанция той же самой пиковой способности, работающей непрерывно. Периодические заграждения - эффективно заборы, которые полностью блокируют канал устья.


5.7.1.2 ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА

Заграждение легко не расширяется к современным коммерческим уровням способности продукции. Увеличивая размер водоема каждый увеличивает четыре главных отрицательных воздействия на окружающую среду технологии заграждения: навигация заблокирована, перемещению рыбы препятствуют, и рыбы убиты, проходя через турбины, местоположение и природа зоны приливной зоны изменены, и периодический режим изменен вниз по течению. Уменьшенный периодический диапазон разрушил бы большую часть среды обитания, используемой болотными птицами, рыба (такими как лосось) будет неспособна путешествовать вверх по течению, чтобы размножаться, и осадок, пойманный в ловушку позади заграждения, мог быстро уменьшить объем устья. Кажется этим, в то время как есть немного воздействий на окружающую среду, связанных с меньшим периодическим средством, (то есть. Никакое заиливание, никакие негативные воздействия к горизонтам грунтовых вод, рыболовству или перемещению рыбы), большие операции могли потенциально ограничить проход рыбы и млекопитающего и изменить периодические диапазоны, таким образом производя соленое водное вторжение в местные зависимые потоки и воздействуя на порождение лосося.


5.7.1.3 ПЕРИОДИЧЕСКИЕ ТУРБИНЫ

К началу 1990-ых уменьшился интерес к эстуариево полученной энергии приливов и отливов, и ученые и инженеры начали смотреть на потенциал прибрежных потоков, которые могут использоваться периодическими турбинами. Вместо того, чтобы использовать дорогостоящие заграждения и низкие главные турбины определил местонахождение в устьях, может быть возможно использовать кинетическую энергию потоков в быстрых периодических потоках или потоках на подходящих местах, используя относительно простые методы - периодические турбины. Поскольку потоки быстро изменяются, потоки часто производятся в прибрежных водах (довольно часто в областях, далеко удаленных из заливов и устий). Во многих местах форма морского дна вынуждает воду течь через узкие каналы, или вокруг мысов (очень как завывания ветра через узкие долины и вокруг холмов). Однако, у морской воды есть намного более высокая плотность чем воздух (832 раза). Таким образом, у потоков, бегущих в скоростях 5 - 8 узлов (9,25 км/ч - 16,7 км/ч), есть тот же самый энергетический потенциал как место ветряной мельницы с windspeeds 390 км/часов! Кроме того, в отличие от ветра, мчащегося через долину или по вершинам, периодически произведенные прибрежные потоки предсказуемы. Поток входит и каждые двенадцать часов, приводя к потокам, которые достигают пиковой скорости четыре раза каждый день.


Периодические турбины - главное соревнование периодическим заграждениям, но идея пока еще относительно слаборазвита. Будучи похож на подводный ветряной двигатель они предлагают много преимуществ перед периодическими заграждениями. Они являются менее подрывными к дикой природе, позволяют маленьким лодкам продолжать использовать область, и иметь намного более низкие материальные требования чем дамба. Периодические турбины функционируют хорошо, где прибрежные потоки достигают 2-3 мс (более медленные потоки имеют тенденцию быть неэкономными, в то время как большие помещают много напряжения на оборудовании). В таких потоках турбина 20 м. в диаметре произведут так много энергии как ветряную мельницу 60 м. диаметром. Преимущества периодической турбины состоят в том, что она ни не замечена, ни услышана. Целое собрание (кроме трансформатора) ниже ватерлинии.


Есть много мест во всем мире, где периодические турбины были бы эффективны. Прибрежные потоки являются самыми сильными в краях миров большие океаны. Обзор вероятных мест энергии приливов и отливов в конце 1980-ых оценил, что энергетический ресурс был сверх Юго-Восточной Азии на 330.000 МВТ, одна область, где вероятно, что такие потоки могли эксплуатироваться для энергии. В частности китайские и японские побережья, и большое количество проливов между островами Филиппин являются подходящими для развития производства электроэнергии от прибрежных потоков. Во всех этих регионах могут быть развиты подводные турбинные фермы. Идеальное место близко к берегу, в глубинах воды приблизительно 30 м., где на лучших местах потоки могли произвести больше чем 10 мегаватт энергии за квадратный километр. Европейский союз уже идентифицировал 106 мест, которые были бы подходящими для турбин, 42 из них вокруг Великобритании. Первые периодические турбины будут развернуты от Юго-западного побережья Англии. Это будет 12-15 м. в диаметре, и, как ожидают, произведет 300 кВт (достаточно, чтобы привести небольшую деревню в действие). Считается, что стоимость энергии от этих ранних турбин составит 0,10/кВтч USD. Это более дорого чем обычные источники энергии (уголь, газ), но значительно ниже чем, что много островных сообществ уже платят за энергию. Поскольку технология назревает далее, цены, вероятно, продолжат понижаться.


5.7.2 ЭНЕРГИЯ ВОЛНЫ

Значительная часть главного притока энергии к этой планете, солнечной энергии, преобразована естественными процессами, то есть посредством производства ветра, к энергии, связанной с волнами. Волны произведены ветром, поскольку дует ветер через океанскую поверхность. Энергия, таким образом содержавшая, является существенной, в привилегированных широтах с ценностями ПРИБЛИЗИТЕЛЬНО 70 МВТ/КМ фасада волны.


Океанские волны представляют значительный возобновляемый источник энергии. Они путешествуют на большие расстояния без существенных потерь и так акт как эффективный энергетический транспортный механизм через тысячи километров. Волны, произведенные штормом в центральной Атлантики, поедут полностью в побережье Европы без существенной потери энергии. Вся энергия сконцентрирована около водной поверхности с небольшим волновым воздействием ниже 50-метровой глубины. Это делает энергию волн чрезвычайно сконцентрированным источником энергии с намного меньшими почасовыми и ежедневными изменениями чем другие возобновимые ресурсы, такие как ветер или солнечный.


Так как в принципе сотни километров, выровненных с электростанциями, являются мыслимыми, энергия волны могла способствовать значительно мировому энергоснабжению, если экономический способ извлечь эту энергию мог бы быть найден. Самая высокая концентрация энергии волн может быть найдена в областях самых сильных ветров, то есть между широтами 40 градусов и 60 градусов и в северных и в южных полушариях на восточных сторонах океанов. Страны как Соединенное Королевство - таким образом самые привилегированные местоположения в мире для извлечения энергии волн.


5.7.2.1 ТЕХНОЛОГИЯ

Как правило океанские устройства волны захватили энергию волн и преобразовывают их энергию в электричество. Энергетические устройства волны включают гидропьезоэлектрические, колеблющиеся водные колонки, волна, которой управляют (сужался канал), и морские моллюски. Особенно ‘морские моллюски’ вовлекают воздух принуждения волнового воздействия между лезвиями, расположенными на периметре круглой структуры баржи. Воздухом тогда управляют через воздушные турбины, которые вращаются в шахте, связанной с электрическим генератором.


Европа, и в особенности Соединенное Королевство, смотрят на энергию волн. Недавний обзор британским правительством показал, что есть теперь типы устройств энергии волн, которые могут произвести электричество по стоимости менее чем 0,10/кВтч USD, пункту, в котором производство электричества становится экономически жизнеспособным. Самое эффективное из устройств, ”Salter ”Утка может произвести электричество меньше чем за 0,05/кВтч USD. ”Salter ”Утка был развит в 1970-ых профессором Стивеном Сэлтером в Эдинбургском университете в Шотландии и производит электричество, подпрыгивая с волнами. Хотя это может произвести энергию чрезвычайно эффективно, это было эффективно уничтожено в середине 1980-ых, когда отчет Европейского союза неверно оценивал стоимость электричества произведенное фактором 10. В последние несколько лет, ошибка была понята, и интерес к Утке становится интенсивным.


"Моллюск" - другое устройство, которое, Как ”Salter ”Утка может сделать энергией из морской выпуклости. Моллюск - расположение шести воздушных камер, установленных вокруг полого круглого спинного хребта. Поскольку воздействие волн на воздух структуры вызвано между этими шестью сумками через полый спинной хребет, который оборудован самоисправлением турбин. Даже учитывая телеграфирование, чтобы поддержать, вычислено, что Моллюск может произвести энергию приблизительно за 0,06 USD / кВтч.


И Утка и Моллюск производят энергию от волн в море. Это полезно для производства энергии для оффшорных структур и низменных островов. Однако, где острова предлагают подходящие места, установленная утесом колеблющаяся водная колонка (OWC), у генераторов есть много преимуществ, не, наименьшее количество которого является фактом, что генераторы и все телеграфирование являются базирующимися на берегу, делая обслуживание из прежнего и замену намного более простого последнего. OWC работает над простым принципом. Поскольку волна льется в главную палату, воздух повышен труба, которая предоставляет турбине помещение. Поскольку волна отступает, воздух высосан вниз в главную палату снова, прядя турбину в противоположном направлении.


Машины OWC были уже проверены на многих местах, включая Японию и Норвегию. Великобритания находится на краю развертывающейся скопы II, второе поколение OWC. Есть особый интерес к системам OWC из-за большого количества (7 000 МВТ) энергии волны береговой линии, доступной для эксплуатации. Затраты для OWC произведенное машиной электричество, вероятно, начнут в 0,10 USD / кВтч. Система первого поколения, основанная на острове Айлея, использует в своих интересах естественный горный овраг, чтобы вести турбину на 180 кВт приложенной к генератору электричества. Построенный исследователями из университета Королевы Белфаста система поставляет электричество местной сетке, которая связана с материковой единой энергосистемой подводным кабелем Однако, обе OWC-системы и системы океанской волны страдают от попытки использовать жестокие силы. Первый норвежский OWC был разорван от обрыва утеса во время шторма, станция Айлея полностью погружена при штормовых условиях.


PELAMIS


Было несколько предложений использовать океанские волны, чтобы произвести электричество или сделать другие полезные продукты, такие как пресная вода или водород. До настоящего времени ни один из них не был успешно коммерциализирован. Ocean Power Delivery Ltd. развивает новый оффшорный энергетический конвертер волны под названием Pelamis. Компания успешно предложила цену для контракта, чтобы установить пару устройств опытного образца на 375 кВт от Айлея, Шотландии, под 1999 шотландское Обязательство Возобновляемых источников энергии. У устройства есть ежегодный коэффициент использования 38 % на выбранном месте. Это приблизительно 130 метров длиной и 3,5 метра в диаметре. Это, как намечают, будет установлено в начале 2002 и произведет более чем 2,5 миллиона кВтч электричества ежегодно, достаточно чтобы обеспечить власть для 150-200 домов.


Устройство Pelamis - полузатопленная, ясно сформулированная структура, составленная из цилиндрических секций, связанных шарнирными суставами. Вызванному движению волны этих суставов сопротивляются гидроцилиндры, которые качают нефть высокого давления через гидравлические двигатели через сумматоры сглаживания. Гидравлические двигатели заставляют электрические генераторы производить электричество. Власть от всех суставов питается вниз единственный кабель соединение на морском дне. Несколько устройств могут быть связаны вместе и связаны, чтобы поддержать через единственный кабель морского дна. Новая объединенная конфигурация используется, чтобы вызвать tuneable, поперечный двойной резонансный ответ, который очень увеличивает захват власти в небольших морях. Контроль сдержанности относился к суставам, позволяет этому резонансному ответу быть 'вздернутым' в небольших морях, где эффективность захвата должна быть максимизирована или 'вниз превращена', чтобы ограничить грузы и движения в условиях выживания.


Полное устройство гибко пришвартовано, чтобы качаться передней частью к поступающим волнам и получает его 'ссылку' из охвата последовательных гребней волны.


У устройства Pelamis есть много важных преимуществ перед другими существующими или предложенными энергетическими Конвертерами Волны, они включают:


· Ответ Tuneable позволяет захвату власти максимизироваться в небольших морях, ограничивая грузы и движения в чрезвычайных условиях


· Голова на аспекте к серьезным волнам представляет минимальное сопротивление высоким скоростям в чрезвычайных гребнях волны


· Конечная длина устройства оптимизирована, чтобы извлечь власть из более коротких длин волны и неспособна к ссылке против длинных волн, связанных со штормовыми условиями


· Маленький диаметр приводит к местному погружению или появлению в больших волнах, ограничивающих силы и моменты в структуре


· У гибкой системы швартовки есть диапазон движения, которое в состоянии приспосабливать самые большие волны


МОГУЩЕСТВЕННЫЙ КИТ


Marine Science & Technology Centre Японии запустила самое большое в мире оффшорное плавающее устройство энергии волн в июле 1998, и полномасштабный опытный образец будет проверен до 2000 года.


Это плавающее устройство, названное Могущественным Китом, преобразовывает энергию волны в электричество. Меры по устройству 50 метров длиной 30 метрами шириной, и волны использования в Тихом океане, чтобы вести три воздушных турбины (один с номинальной продукцией 50 кВт + 10 кВт и двумя из 30 кВт) на борту платформы, произвести 120 кВт электричества.


Будучи буксированным к его швартовке приблизительно 1,5 км от устья залива Gokasho, Могущественный Кит был поставлен на якорь на дне моря (приблизительно 40 м. глубиной) с шестью линиями швартовки; четыре линии на в сторону моря стороне и два на lee стороне. Пришвартовывающиеся линии разработаны, чтобы противостоять ветрам тайфуна, и единица разработана, чтобы обращаться с волнами 8 м., Могущественный Кит преобразовывает энергию волны в электричество при использовании колеблющихся столбов воды, чтобы вести воздушные турбины. Втекающие волны и из воздушных камер во 'рту' Могущественного Кита делают водный уровень во взлете и падении палат. Вода вызывает воздух в и из палат через носики на вершинах палат. Получающиеся быстродействующие потоки воздуха вращают воздушные турбины, которые ведут генераторы. Могущественный Кит может быть дистанционно управляемым от на суше. В демонстрационном опытном образце произведенная энергия главным образом используется инструментами, которые несут на борту; любой излишек используется, чтобы зарядить аккумуляторную батарею или, когда это полностью заряжено, используется резистором погрузки. Предохранительный клапан защищает воздушные турбины от бурной погоды, отключая поток воздуха, если скорость вращения турбин превышает предопределенный уровень. Так, чтобы это могло использоваться в будущем, чтобы улучшить качество воды, опытный образец также оборудован воздушным компрессором, чтобы обеспечить проветривание.


Поскольку это поглотило и преобразовало большую часть энергии в волне, Могущественный Кит также создает спокойное морское пространство позади этого, и эта особенность может быть использована; например, чтобы сделать области, подходящие для сельского хозяйства рыбы и водных видов спорта. Структура самого могущественного Кита может использоваться в качестве погодной контрольной станции, временной швартовки для маленьких судов или развлекательной рыбацкой платформы.


РЕЗЮМЕ


В настоящее время и поток и энергия волны страдают от проблем ориентации, в том смысле, что никакой метод не строго экономичен в крупном масштабе по сравнению с источниками стандартной мощности. Кроме того, ни один не произведет электричество при устойчивом уровне и таким образом не обязательно во времена максимального спроса. Станции энергии волн страдают даже больше от этих проблем, их темпа производства, являющегося ненадежным. В развитии Норвегии энергии волн был продвинут далее, концентрируясь на маленьких заявлениях на отдаленных островах и т.п., и долгое время небольшой электростанции (500 кВт), которыми управляют успешно в Toftestallen, пока это не было отметено морем.


Неудобства станций энергии волн по сравнению с возможно их самым близким конкурентом - энергией ветра - очевидны: У единицы энергии волн, вероятно, не будет намного больше чем три раза продукции единственного ветряного двигателя, но стоимость строительства, вероятно, произойдет намного выше из-за пришвартовывающихся проблем, большой и сравнительной сложности целой структуры и основанного на воде местоположения. Это займет время - и гораздо больше инвестиций в возобновляемые источники энергии - перед единственной сравнительной премией, факт, что они израсходовали и стирают меньше земли, будет преобладать по экономическим соображениям.


И в то время как энергия волны используется успешно в очень мелкомасштабных заявлениях, таких как двигающиеся на большой скорости маяки или навигационные бакены, ее краткосрочные перспективы, поскольку главный спонсор крупномасштабной выработки энергии, кажется, экономно почти исключен. Так, пока стоимость поддержания существующего темпа выделения углекислого газа не принята во внимание, строя новые электростанции, и политика принята, который зависит менее строго от рыночных сил, вероятности энергии приливов и отливов или энергии волн, играющей главную роль в энергоснабжении западных индустрализированных стран, даже среднесрочное будущее является маленьким.


5.8 Литература - ВЛАСТЬ HYDRO

ПВО, 1988: Оценка Воздействия на окружающую среду Проектов Помощи в целях развития: Контрольные списки для Начального показа Проектов. DUH/NORAD. 29 стр.


Danida, 1988: Экологические проблемы в управлении Водными ресурсами. Danida/Ministry Иностранных дел. 61 стр.


Легкий галоп, L.W., 1983: Исследования Воздействия для Дамб и Резервуаров. Гидроэнергия и Строительство Дамбы.


Всемирный банк, 1984: Качество воды в Гидроэлектрических Проектах: Соображения для Планирования в регионах Тропического леса. Технический документ № 20.


Goldsmith и Hildyard: Социальное и Воздействие на окружающую среду больших дамб. Первая часть (преподобный).., 1987


Goldsmith и Hildyard: Социальное и Воздействие на окружающую среду больших дамб. Часть 11., 1987


Как Вещи Работа, Универсальная Энциклопедия Машин, в соответствии с договоренностью с Bibliographisches Institut AG, Мангейм.


Аллен Р. Инверсин:Micro Составленная из первоисточников книга Гидроэлектроэнергии, NRECA, Вашингтон, 1986: практический справочник по разработке и реализации в развивающихся странах, превосходном описании всех соответствующих аспектов.


Алекс Артер/уели Мейер: Руководство Разработки Гидравлики, СКАТ, Св. Галлен, 1990.


Эмиль Мозоний, развитие Гидроэнергии, венгерский Acad. Наук, Будапешта, 1960.


Вилли Боль: Stromungsmaschinen, Berechnung und Konstruktion, Фогель Ферлаг, Wurzburg, 1980


Аллен Р. Инверсин, Pelton Micro-Hydro Дизайн Опытного образца, Институт развития Соответствующей технологии, Лае, 1980


Книга 1990 Года Разработки Kempes, Morgan Grampion Book Publishing Co. Ltd., Лондон.


6.
АЛЬТЕРНАТИВНЫЕ ВИДЫ ТОПЛИВА ДЛЯ ТРАНСПОРТИРОВКИ

Дорожное движение сегодня зависит почти полностью от транспортных средств, приведенных в действие ископаемым топливом. Больше чем 99 % сегодняшнего энергоснабжения для транспорта прибывают из нефти. Однако автомобили могут бежать на альтернативных видах топлива, основанных на возобновляемых источниках энергии - главным образом, биомасса. Первый автомобиль Генри Форда был сделан бежать на этаноле. Так был первый автомобильный двигатель воспламенения искры, развитый немецким Николасом Отто во второй половине 19-ого столетия. Первый дизельный двигатель, развитый Рудольфом Диселем, использовал арахисовое масло. Во время Второй мировой войны США, Бразилия и много европейских стран полагались на этанол или газ, произведенный из деревянной газификации, которая заменяла разрушенные нефтяные ресурсы. В послевоенный период, однако, нефть была настолько многочисленна и дешева, что биотопливо потеряло свою привлекательность. Сегодня мировая нефтяная ситуация с рынком изменяется. Цены окаменелости базировались, топливо повышается и таким образом еще раз открывает путь к альтернативным видам топлива - главным образом, биотопливо.


Потребление топлива в транспортировке устойчиво растет. Число легковых автомобилей во всем мире в 1985 было 375 миллионами плюс 109 миллионов грузовиков. В 2002, флот легкового автомобиля в мире достиг 530 миллионов. Четверть их используется в США, стране с пятью процентами населения в мире. Считается, что есть приблизительно 600 миллионов транспортных средств на дороге сегодня (2006). В 2005 году один, 63 миллиона автомобилей и легких грузовиков были произведены во всем мире. Предполагается, что к 2020 будет больше чем 1 миллиард автомобилей на дороге во всем мире.


Возрастающее число транспортных средств приводит к устойчивому растущему глобальному потреблению нефти. Поскольку нефтедобыча становится более дорогостоящей из-за менее легко годных для использования запасов, цена на нефть увеличивается. Эта ситуация, как ожидают, не изменится в будущем. Быстро растущие экономические системы Китая и Индии спроектированы, чтобы увеличить их потребление нефти резко в ближайшие десятилетия, когда уровень автомобильной собственности повышается. Все, что приводит к международному поиску развития альтернативных видов топлива.


Альтернативные виды топлива определены здесь как топливо, которое возникает в возобновляемом источнике энергии. Есть также другое топливо, как жидкий газ или природный газ с происхождением ископаемого топлива, которые во многих странах рассматривают как альтернативу нефти. Они не покрыты здесь, потому что развитие основанных на окаменелости источников можно рассмотреть только как краткосрочное решение. Другая группа альтернативных видов топлива представлена электричеством и водородом, который может быть произведен из окаменелости или возобновимых источников. Автомобили используя эти типы топлива, включая топливный элемент приводили транспортные средства в действие, все еще в ранней стадии разработки. Водород или электричество, которое они используют, главным образом, произведены из источников ископаемого топлива.


Потребность в развитии альтернативных видов топлива, основанных на возобновимых источниках, растет из-за экологических проблем <январь компакт-диска F:DIERET 06WHYwhy.html> и боится, что производство нефти <январь компакт-диска F:DIERET 06Oil%20peakoil%20peak.html> больше не будет в состоянии удовлетворить требованию. Такое топливо уже доступно сегодня (биотопливо). В отличие от электричества или водорода (топливные элементы) биотопливо не нуждается в больших изменениях в топливной инфраструктуре или в двигателях внутреннего сгорания. Они могут легко быть приспособлены современными транспортными средствами. У биотоплива есть потенциал, чтобы уменьшить парниковый газ (углекислый газ), эмиссия почти на 100 процентов относительно нефти базировала нефть.


Противоречие об энергетическом балансе биотоплива (главным образом, этанол), кажется, закончено теперь. Есть растущее согласие, что все биотопливо (этанол, биодизель, биогаз) содержит более полезную энергию, чем обязан производить их. Энергия производила: входное отношение в случае этанола зерна (который был особенно спорен) теперь ясно превышает тот. Положительный энергетический баланс - результат улучшенной эффективности использования энергии и в сельском хозяйстве и в очистке этанола.


Другой спорный вопрос - субсидии аграрному сектору. Кажется, что финансовые сбережения от импорта нефти, которого избегают, могут быть огромными для национально произведенного биотоплива. Согласно опыту из Бразилии сбережения между 1975 и 1987 достигли 10.4 миллиардов USD в то время как правительственные расходы на издержки производства этанола 9 миллиардов USD в субсидиях. И сбережения были еще выше позже - до 60 миллиардов USD в течение периода 1976-2004 для импорта нефти, которого избегают.


Европейский союз принял директиву по использованию биотоплива с целью содействия в требования CO2 Киотского протокола и достигнуть большей энергетической безопасности. Директива устанавливает "справочную ценность" для национальных целей 2 % в 2005 и 5.75 % в 2010 (см. направляющий текст <http://www.europa.eu.int/comm/energy/res/legislation/biofuels_en.htm>). Недавний документ, “Стратегия Биотоплива”, принятого ЕС в феврале 2006, описывает потенциал, основанный на рынке, законодательный и меры по исследованию, чтобы увеличить использование биотоплива. Как результат этих усилий Франция и Германия объявили, что планы развивают производство биодизеля и этанола так, чтобы цель (5.75 % биотоплива) была достигнута перед крайним сроком 2010 года.


6.1. БИОДИЗЕЛЬ

Биодизель - название топлива, сделанного из заводов как семена подсолнечника, семена насилия, соевое масло или другие растительные масла или животные жиры. Использование растительных масел в дизельных двигателях почти столь же старо как дизельный двигатель непосредственно. Изобретатель дизельного двигателя, Рудольф Дисель, использовал арахисовое масло в качестве топлива в демонстрационных целях на Международной выставке в Париже в 1900. Биодизель подобен дизельному топливу за исключением того, что это произведено из возобновимой биомассы. Это также безопасно для окружающей среды, разлагаемо микроорганизмами, и производит значительно меньше загрязнения воздуха чем дизельное топливо. Много фермеров в ЕС или США, кто поднимает семена масличной культуры, используют смесь биодизеля в тракторах и оборудовании в рамках проводимой политики, чтобы способствовать производству биодизеля и поднять осведомленность общественности. Биодизель - доказанное топливо с более чем 20 годами опыта использования в Европе и США.


СВОЙСТВА


Со свойствами, очень подобными таковым из дизеля окаменелости, биодизель может пойти почти непосредственно в существующие дизельные транспортные средства, и это смешивается с дизелем окаменелости в любом отношении. Энергетическое содержание приблизительно на 8 % ниже, но у него есть более высокая топливная плотность и лучшее качество воспламенения с его выше cetane число чем обычное дизельное топливо. Биодизель - единственное альтернативное топливо, которое может использоваться любым обычным дизельным двигателем. Смеси 20%-ого биодизеля с 80%-ым нефтяным дизелем (B20) могут вообще использоваться в неизмененных дизельных двигателях. Однако пользователи должны проверить машинное гарантийное заявление. Биодизель может также использоваться в его чистой форме (B100), но это может потребовать, чтобы определенные машинные модификации избежали проблем обслуживания и работы во время использования зимы.


Биодизель может быть сохранен где угодно как нефтяной дизель. Химически биодизель - 11%-ый кислород в развес и не содержит серы. Его использование может расширить жизнь дизельных двигателей, потому что это более смазочно чем обычное дизельное топливо, в то время как потребление топлива, воспламенение, выходная мощность, и машинный вращающий момент относительно незатронуты.


С биодизелем безопасно обращаться и транспортировать и выгода предложений по дизельному топливу, потому что это - намного меньше горючего, с температурой вспышки выше чем 150°C, по сравнению с 77°C для дизеля. Это столь же разлагаемо микроорганизмами как сахар и в 10 раз менее ядовитый чем столовая соль. Когда сожжено в дизельном двигателе, биодизель заменяет выхлопной аромат нефтяного дизеля с более приемлемым запахом кухонных ароматов, подобных Картофелю-фри или жареной кукурузе.


ПРОИЗВОДСТВО


Биодизель - возобновимое топливо, которое может быть произведено от растительных масел, животных жиров, или переработанных жиров ресторана. Масличные растения выращены в большинстве частей мира. Добытая нефть - только один из продуктов от производства биодизеля. Побочные продукты могут использоваться в качестве фуража для животных или как раз когда топливо для нагревания целей. Поэтому производство биодизеля может быть объединено в местном сельском хозяйстве и даже привести к созданию целой новой местной промышленности и рынка. Биодизель может быть произведен внутри страны и таким образом принести экономическую выгоду к аграрному сектору. Это может принести новый источник дохода для фермеров и решить проблемы с перепроизводством еды в некоторых странах.


Биодизель может быть сделан из многих масел и жиров, таких как семя насилия, пальмовое масло, подсолнечник, соя, кукурузное масло, масло, горчица или даже от используемых растительных масел и животных жиров. Все это сырье для промышленности - нетоксичные, разлагаемые микроорганизмами и возобновимые ресурсы. Производство биодизеля начинается с нажима семян завода, который приводит к нефтяной фракции, которая будет позже преобразована в биодизель и побочный продукт, так называемый жмых, который может использоваться в качестве подачи рогатого скота. Сырое нефтяное фильтрование потребностей и esterification - процесс, преобразовывающий структуру большой молекулы с разветвленной цепью в меньшие молекулы, подобные обычному ископаемому топливу, базировали дизель. Жиры или сырые масла химически реагируются с алкоголем (обычно метанол) во время процесса esterification, чтобы произвести methylester (биодизель) и глицерин, другой побочный продукт, используемый в фармацевтических и косметических промышленностях.


Лучшие пять производителей биодизеля в 2005.


Производство (миллион литров)


Германия


1 920


Франция


511


Соединенные Штаты


290


Италия


227


Австрия


83


ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА


Используя биодизель в обычном дизельном двигателе существенно уменьшает эмиссию углеводородов, угарного газа, сульфатов, ароматических углеводородов, и твердых примесей в атмосфере. Что наиболее важно, биодизель уменьшает воздушные яды и вызывающие рак составы (канцерогенные вещества). Чистый биодизель (100%-ый биодизель) может уменьшить риски рака на 94 процента. Смесь 20 процентов биодизеля и 80 процентов нефтяного дизеля (B20) уменьшит тот риск на целых 27 %. Биодизель не содержит серу, таким образом, это не будет способствовать зеленовато-желтой эмиссии диоксида. Есть больше кислорода в биодизеле, который приводит к более полному сгоранию в CO2, поэтому биодизель уменьшает твердую углеродистую фракцию твердых примесей в атмосфере в эмиссии. Поэтому, биодизель работает хорошо с технологиями контроля за эмиссией, такими как дизельные катализаторы окисления. Чистое горение биодизеля уменьшает выделения углекислого газа больше чем на 75 % по нефтяному дизелю. Используя смесь 20%-ого биодизеля уменьшает выделения углекислого газа на 15 %.


Эмиссия от чистого сгорания биодизеля (B100).


Биодизель против минеральной дизельной эмиссии


Угарный газ


- 45 %


Углеводороды


- 56 %


Макрочастицы


- 55 %


Закиси азота


+ 5 %


Канцерогенные вещества


- 80 % - 90 %


Казалось бы очевидным покрыть собственное потребление энергии сельского хозяйства непосредственно через биомассу. Типично сельскохозяйственной машиной можно было управлять на биодизеле, который приведет к непосредственным экологическим усовершенствованиям сельского хозяйства. Между прочим, разрыв и утечка топлива были бы безопасны. В Германии, тракторы, которыми, главным образом, управляют на биодизеле, прежде всего из-за экологических соображений.


Выбросы парниковых газов


Заводы, которые производят семена масел, используемые для того, чтобы сделать кулинарный жир или биодизель, поглощают CO2 от атмосферы, чтобы построить основы, листья, семена и корни. Когда биодизель сожжен, и оставшийся материал завода разлагается, углекислый газ возвращает углерод из топлива, и завод имеют значение для атмосферы снова как углекислый газ (CO2). Эта рециркуляция углерода от CO2 в атмосфере к углероду в материале завода и назад к атмосфере не приводит ни к какому чистому накоплению в атмосфере.


ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС


Основанный на отчете американской САМКИ и USDA, названного ", У Инвентаря жизненного цикла Биодизеля и Нефтяного Дизеля для Использования в Городском Автобусе" биодизель, произведенный из соевого масла, есть энергетический баланс (продукция: входное отношение) 3.2:1. Это означает, что для каждой единицы энергии, помещенной в рост сои и превращение соевого масла в биодизель, мы возвращаем 3.2 единицы энергии в форме биодизеля. Это удается к эффективности использования энергии 320 %. Причина эффективности использования энергии, являющейся больше чем 100 %, состоит в том, что растущая соя поворачивает энергию из солнца в химическую энергию (нефть). С улучшенными энергетическими балансами других зерновых культур, такими как пальмовое масло, ненужные масла, горчица или морские водоросли, этот энергетический баланс обычно еще лучше (см. стол).


Энергетический баланс биодизеля.


Сырье для промышленности


Продукция: Входное отношение


Ссылка


Биодизель (пальмовое масло)


9


(8.66) Azevedo


(~9) Kaltner


(9.66) Azevedo


Биодизель (тратят впустую растительное масло),


5 - 6


(4.85-5.88) Elsayed и др.


Биодизель (соя)


3.2


(1.43-3.4) Azevedo и др.


(3.2) Шиан и др.


Биодизель (рапс, ЕС)


2.5


(1.2-1.9) Azevedo и др.


(2.16-2.41) Elsayed и др.


(2-3) Azevedo и др.


(2.5-2.9) BABFO


(1.82-3.71) Ричардс


(2.7) NTB


(2.99) ADEME/DIREM


Зимнее насилие


Один из многих возможных источников нефти завода для транспортировки - зимнее насилие, которое выращено в Европе. Произведенная нефть полезна и как еда и как топливо, в то время как нажатый пирог - ценный фураж. Зимнее насилие может быть произведено посредством культивирования без пестицидов. В общем культивировании без пестицидов результатов сельскохозяйственных продуктов в крупной полной потере урожая (23%-ое среднее число для зерна), но согласно датскому насилию зимы опыта меньше всего затронут, только с 7%-ой потерей урожая. Зимнее насилие теперь находит место как естественную часть датского органического сельского хозяйства. Производство увеличилось фактором четыре только через два года.


ПРЯМОЕ РАСТИТЕЛЬНОЕ МАСЛО (Нажатый Холод)


Другой метод для того, чтобы управлять дизельным двигателем на растительном масле должен использовать прямое (чистое) растительное масло. Как с другими методами возможно использовать или чистое растительное масло или используемый кулинарный жир. Чтобы гарантировать надежность и долговечность дизельного двигателя, двигатель должен быть немного модернизирован, или в случае bi-топливного автомобильного использования дополнительного топливного бака и клапана, чтобы переключиться между резервуаром дизеля и резервуаром растительного масла. Модификации к двигателю должны гарантировать, что растительное масло нагрето к, по крайней мере, 70°C.


ЗИМА FOLKECENTER НАСИЛУЕТ СЕМЯ НЕФТЯНОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ


Холод нажатая нефть семени насилия представляет экологически лучшую альтернативу дизелю окаменелости с решительно положительной энергией и балансом CO2. Использование нефти семени насилия для транспорта может заменить собственным потреблением топлива сельского хозяйства. Считается, что с обычным культивированием зимнего насилия, полное потребление топлива датского сельского хозяйства могло быть покрыто 10 % сельскохозяйственной области в дополнение к покрытию 20 % потребления фуража белка и 81 % полного грубого потребления энергии сельского хозяйства.


Сельское хозяйство и лесоводство - единственные производственные отрасли промышленности, которые непосредственно основаны на солнечной энергии. Это сделано посредством производства различных форм биомассы, которая может использоваться для еды, непосредственно и косвенно в форме фуража, и для энергии. Из общего рассмотрения устойчивости поэтому было бы естественно для сельского хозяйства внести значительную часть энергоснабжения страны.


Холод нажал дизель замены масленки семени насилия после незначительной модификации двигателя. Нефть не представляет огня и опасностей для здоровья, и это является не загрязняющим окружающую среду. Нефть нажата на недорогом заводе с низким потреблением энергии, и производство может иметь место на единоличном хозяйстве. Это находится в противоречащем производство биодизеля (esterification), который нуждается в производственном процессе с высоким потреблением энергии и дорогим централизованным заводом. Следовательно, холод нажал подарки нефти семени насилия и с точки зрения энергии и с точки зрения окружающей среды лучшая альтернатива дизелю окаменелости. Баланс энергии и CO2 для урожая насилия также решительно положителен.


Энергетический баланс


Независимо от того или грубые или чистые вычисления используются, и независимо от того включен ли вклад от пирога насилия или исключен, заключение состоит в том, что энергетический баланс решительно положителен.


Потребление энергии:


Вычисленный с методом датского Энергетического агентства с исправлением для различий между холодом нажал нефть семени насилия и биодизель, грубое потребление энергии для культивирования и обрабатывающего количества к 10.83 нефти семени насилия MJ/l, соответствуя 3.922 семенам насилия GJ/ton или 12.2 GJ/ha. Из 12.2 GJ/ha 7.0 GJ/ha включают местное потребление энергии в форме 4.9 дизельного топлива GJ/ha и 2.1 электричества GJ/ha; это местное потребление энергии окаменелости может быть заменено возобновляемым источником энергии от урожая в форме нефти семени насилия и электричества, произведенного из соломы насилия.


Энергетический урожай:


Урожай из области 1 ха насилия может уступить:


1) изнасилуйте семя = 3 тонны, который дает:


· изнасилуйте нефть семени = 1 тонна = 1086 нефти семени насилия l, которая соответствует 1032 l дизелям


· пироги насилия = 2 тонны


2) солома насилия = 3.9 тонны


Грубое энергетическое содержание:


изнасилуйте нефть семени: 37.53 MJ/l x 1086 l/ha = 40.76 GJ/ha (30 %)


пироги насилия: 19.32 MJ/kg x 2000 кг/ха = 38.64 GJ/ha (28 %)


солома насилия: 14500 MJ/ton x 3.9 тонны/ха = 56.55 GJ/ha (42 %)


Общее количество: 135.95 GJ/ha (100 %)


Как это появляется, полное грубое энергетическое содержание в урожае - 135.95/12.2 = в 11.16 раз больше чем фактическое потребление энергии общего количества окаменелости. С местным использованием возобновляемого источника энергии содержание полезной энергии в урожае еще выше - в 24.85 раза больше чем фактическое потребление энергии общего количества окаменелости.


Энергетическое содержание в соломе насилия - в 4.5 раза более высокое чем полное грубое потребление энергии. Можно отметить, что, как альтернатива фуражу, энергетическое содержание в пирогах насилия может использоваться для выработки энергии, или на заводе биогаза или как топливо в объединенной высокой температуре и заводе или заводах производства высокой температуры.


6.2. БИОГАЗ


У модернизированного биогаза есть те же самые свойства как природный газ. Поэтому это может использоваться с теми же самыми автомобильными двигателями и конфигурацией транспортного средства как природный газ. Модернизация очистки средств сырого биогаза. Во всем мире были питаемые транспортные средства приблизительно 3.8 миллионов природных газов в 2004 (0.5 % мирового автопарка). Самое большое количество таких автомобилей было в Аргентине, Бразилии, Пакистане и Италии. Все эти автомобили, автобусы и грузовики продемонстрировали, что совместимость транспортного средства не проблема для того, чтобы использовать биогаз в качестве топлива. Благодаря его простой, надежной и доказанной технологии у биогаза есть все преимущества, чтобы все более и более стать одним из самых эффективных и экономичных источников возобновимого топлива.


СВОЙСТВА


Интерес к биогазу как альтернативное топливо прибывает, главным образом, из его чистых горящих качеств и его внутренней материально-сырьевой базы. Из-за газообразной природы этого топлива это должно быть сохранено на борту транспортное средство или в сжатой форме как сжатый природный газ (CNG) в 200-240 атмосферах или как сжижаемая форма как сжиженный газ (LNG) как правило в 1,4 - 10 атмосфер.


Биогаз, произведенный на заводах биогаза или свалках, прежде всего составлен из метана и углекислого газа с меньшим количеством водородного сульфида и аммиака. Количество следа других газов как водород, азот или угарный газ также присутствует в биогазе. Обычно смешанный газ насыщается с водяным паром и может содержать частицы пыли.


Особенности биогаза - где-нибудь сопоставимый природный газ. Энергетическое содержание определено концентрацией метана. 10 % метана в сухом газе соответствуют приблизительно 1 кВтч за m3. Чтобы использовать биогаз в качестве топлива, большинство примесей должно быть удалено. Они могут вызвать коррозию, депозиты и повреждение оборудования. Вещества, которые должны быть удалены, включают водородный сульфид, воду, CO2, составы галогена (хлориды, фториды), siloxanes, ароматические соединения и воздух (кислород, азот).


Для использования биогаза в обычных двигателях Отто (двигатели, бегущие на бензине), биогаз должен быть модернизирован, чтобы содержать по крайней мере 85%-ый метан и 14%-ый азот. Это - минимальное топливное качество, по которому одобрены питаемые транспортные средства природного газа. Также важно, чтобы газовое качество было поддержано в составе затруднительного положения, чтобы предотвратить увеличенную концентрацию NOx. Очистка биогаза прежде всего достигнута удалением углекислого газа. Это увеличивает энергетическую ценность газа.


Водородный сульфид всегда присутствует в биогазе, хотя концентрации меняются в зависимости от сырья для промышленности. Это должно быть удалено, чтобы избежать коррозии в оборудовании транспортного средства как компрессоры, газовые резервуары для хранения и двигатели. Водородный сульфид является чрезвычайно реактивным с большинством металлов, и реактивность увеличена концентрацией и давлением, присутствием водных и повышенных температур. Из-за потенциальных проблем, которые может вызвать водородный сульфид, он обычно удаляется рано в процессе модернизации биогаза.


Причины, почему биогаз (природный газ) используется в качестве альтернативного топлива для транспортных средств, включают:


· Сокращение эмиссии CO2 от транспортного сектора особенно в городах.


· Сокращение топливного импорта (нефть)


· Сокращение выделений метана (10 % глобальных выделений метана прибывают из закапывания мусора).


· Увеличенная занятость в аграрном секторе.


· Сокращение неприятных ароматов.


· Меньше санитарных проблем.


Число природного газа питало транспортные средства в мире (2004)


Число НАНОГРАММА питало транспортные средства


Число топливных станций НАНОГРАММА


Аргентина


1 100 000


1154


Бразилия


686 305


518


Пакистан


475 000


500


Италия


381 250


460


Индия


222 306


192


США


130 000


1300


Китай


79 600


300


Египет


51 997


86


Венесуэла


44 146


149


Украина


45 000


130


В Европе у автопроизводителей есть большой интерес к транспортным средствам природного газа. Так же как Фиат, который был одним из первого природного газа, приводил автопроизводителей в действие, теперь почти все автопроизводители предлагают такие модели. В настоящее время четыре автомобильных производителя двигателей производят 10 различных автобусных моделей двигателя и семь моделей грузовиков. Некоторое время назад двигатели грузовика все еще должны были быть импортированы из США.


Производство и использование биогаза в энергетических целях сильно поддержаны Европейским союзом. Производство биогаза устойчиво увеличивается в ЕС и достигло нефтяного эквивалента на 4.26 миллиона тонн в 2004.


ПРОИЗВОДСТВО


Биогаз - ценное топливо, которое находится во многих странах, произведенных в построенных систематизаторах цели, заполненных сырьем для промышленности, таких как экскременты животных или сточные воды. Систематизаторы располагаются в размере от одного кубического метра для маленькой 'домашней' единицы больше чем к тысяче кубических метров, используемой в большой коммерческой установке или заводах фермы. Вход может быть непрерывным или в партиях, и вывариванию позволяют продолжиться сроком на несколько дней к нескольким неделям. Бактериальная деятельность в сырье для промышленности вырабатывает тепло, но в холодных климатах дополнительная высокая температура обычно обязана поддерживать идеальную температуру процесса по крайней мере 35 градусов Цельсия. Хорошо управляемый систематизатор может произвести 200-400 m3 биогаза с содержанием метана 50 % к 75 % для каждой сухой тонны входа.


Недавно есть больше чем 500 заводов биогаза закапывания мусора в Европе, обеспечивающей почти 40 % полного производства биогаза. Около заводов биогаза закапывания мусора и городских и индустриальных станций очистки сточных вод, есть растущее число сельскохозяйственных установок биогаза (повышение с 1500 в 2001 к больше чем 2000 в 2004). Эти средства используют траты от животноводства. Всего, в ЕС есть больше чем 4000 мест производства биогаза. Однако, только небольшое количество этих заводов производит биогаз как альтернативное топливо для транспортировки. Почти все эти заводы используют биогаз для производства высокой температуры и (или) электричество.


Однако есть огромный потенциал для биогаза как альтернативное и возобновимое топливо. В плотно населенных районах эффект уменьшенной эмиссии от транспортировки приносит более высокие экологические преимущества чем сокращение эмиссии от производства электричества.


Главное препятствие в производстве биогаза как альтернативное топливо - высокая стоимость газового оборудования очистки и модернизации, которое слишком дорого для мелкомасштабных систем. После его производства очищенный биогаз обычно собирается и транспортируется грузовиками к станциям горючего как найдено в Стокгольме. В других местах биогаз транспортируется по специальному газопроводу в город, такой как Linköping, Швеция.


В Швейцарии биогаз транспортируется через сетку природного газа. Заправка в насосе заполнения газа является действительной, то есть клиенты обычно покупают природный газ. Однако, поставщик ведет точный учет на базе данных того, сколько биогаза введено и сколько использовалось в их насосных станциях. В Швейцарии государство делает контроль, потому что биогаз - tax free.


Швеция - один наиболее развитая страна в мире с точки зрения вагонов-электростанций биогаза. Продажи этих автомобилей увеличились на 49 процентов в 2005. Есть больше чем 3000 автомобилей, бегущих на биогазе и 19 станциях дозаправки биогаза в городе одного только Göteborg. Самый большой в мире завод биогаза и первый поезд, бегущий на биогазе также, работают в Швеции. У завода, который будет построен в городе Göteborg, будет способность производства 1 600 кубических метров биогаза в час.


ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА


Было продемонстрировано, что питаемые грузовики коммерчески доступного сверхпрочного природного газа производят более чем 90%-ое сокращение угарного газа (КО) и твердые примеси в атмосфере и больше чем 50%-ое сокращение окисей азота (NOx) по сравнению с общими грузовиками, жгущими дизельное топливо.


6.3. ЭТАНОЛ

Alcohols может использоваться в качестве жидкого топлива в двигателях внутреннего сгорания или как чистый алкоголь или смешан с бензином. Поэтому, у них есть потенциал, чтобы изменить и (или) увеличить поставку и использование топлива для транспорта в большинстве стран мира. Есть несколько широко доступного сырья, из которого может быть сделан алкоголь, и технология была успешно продемонстрирована во многих странах. У алкоголя есть благоприятные особенности сгорания - чистое горение и высокая работа с рейтингом октана. Из-за его особенностей и высоких цен на нефть, глобальное топливное производство этанола, более чем удвоенное между 2000 и 2005 (мировое потребление нефти увеличилось на 7 % в этот период).


СВОЙСТВА



Двигатели внутреннего сгорания, оптимизированные для операции на спиртовых топливах, являются на 20 процентов более энергосберегающими чем тогда, когда управляющийся на бензине, и двигатель, специально разработанный, чтобы бежать на этаноле, может быть на 30 процентов более эффективным. Кроме того, есть многочисленные экологические преимущества, особенно относительно низкого лидерства, CO2, SO2, макрочастиц, углеводородов и эмиссии КО.


Так как у этанола есть различные химические свойства чем бензин, он требует немного отличающейся обработки. Например, изменения этанола от жидкости до газа (испаряется) с меньшей готовностью чем бензин. Это означает, что в чистых (100%-ых) применениях этанола, холодные запуски могут быть проблемой. Однако, этот вопрос может быть решен посредством машинного дизайна и топливной формулировки. Изменения в машинном дизайне могут также учесть большую эффективность. Хотя один литр этанола имеет о двух третях энергетического содержания литра бензина, изменения в машинном дизайне могут учесть большую эффективность. Кроме того, так как этанол - органический продукт, должно там быть пролитие, он разложится более быстро и легко чем бензин.


ПРОИЗВОДСТВО


Этанол - самое важное спиртовое топливо и может быть произведен, преобразовывая содержание крахмала сырья для промышленности биомассы (например, зерно, картофель, свеклы, сахарный тростник, пшеница) в алкоголь. Процесс брожения - по существу тот же самый процесс, используемый, чтобы сделать алкогольные напитки. Здесь дрожжи и высокая температура используются, чтобы сломать сложный сахар в более простой сахар, создавая этанол. Есть относительно новый процесс, чтобы произвести этанол, который использует часть целлюлоз сырья для промышленности биомассы как деревья, травы и сельскохозяйственные траты. Целлюлоза - другая форма углевода и может быть разломана на более простой сахар. Этот процесс относительно нов и еще не коммерчески доступен, но потенциально может использовать намного более широкое разнообразие богатого, недорогого сырья для промышленности.


Сахарный тростник - самый большой в мире источник для брожения этанола. Это - один из большинства фотосинтетических эффективных заводов - фотосинтетическая эффективность на приблизительно 2.5 % на ежегодной основе при оптимальных сельскохозяйственных условиях. Дальнейшее преимущество состоит в том, что выжимки, побочный продукт производства сахарного тростника, могут использоваться в качестве топлива для производства электричества в некоторых средствах. Вершины и листья завода тростника могут также использоваться для производства электричества. Эффективный ликероводочный завод этанола, используя побочные продукты сахарного тростника может поэтому быть самостоятельным и также произвести излишек электричества.


Производство этанола брожением вовлекает четыре главных шага:


1. рост, урожай и поставка сырья в завод алкоголя;


2. предварительная обработка или преобразование сырья к основанию, подходящему для брожения к этанолу;


3. брожение основания к алкоголю, и очистки дистилляцией; и


4. обработка остатка брожения, чтобы уменьшить загрязнение и возвратить побочные продукты.


Технология брожения и эффективность улучшились быстро в прошлое десятилетие и подвергаются цепи технических новшеств, нацеленных на использование новых альтернативных материалов и сокращение затрат. Технические достижения окажут, однако, менее полное влияние на рост рынка чем доступность и затраты сырья для промышленности и стоимость конкурирующих жидких топливных вариантов.


Многие и различное сырье для производства биоэтанола могут быть удобно классифицированы в три типа:


1. сахар от сахарного тростника, сахарной свеклы и фруктов, которые могут быть преобразованы в этанол непосредственно;


2. крахмалы от зерна и корнеплодов, которые должны сначала гидролизироваться к способному к брожению сахару действием ферментов; и


3. целлюлоза от леса, сельскохозяйственные траты и т.д., которые должны быть преобразованы в сахар, используя или кислый или ферментативный гидролиз.


Последний процесс в настоящее время - новый на демонстрационной стадии и все еще рассмотренный неэкономным. Из главного интереса сахарный тростник, кукуруза, лес, маниока и сорго обыкновенное. Этанол также произведен из лактозы от ненужной сыворотки; например в Ирландии, чтобы произвести пригодный для питья алкоголь и также в Новой Зеландии, чтобы произвести топливный этанол. Проблемой все еще, чтобы быть преодоленной является сезонное производство зерновых культур, что означает, что довольно часто альтернативный источник, как должны находить, держит завод, управляющий круглогодичным раундом.


Урожай биотоплива отличается для различного сырья для промышленности вполне значительно (см. картину ниже). Сахарный тростник для производства этанола и пальмовое масло для биодизеля, кажется, производят большинство топлива за гектар.


В настоящее время, приблизительно 6 миллиардов литров этанола производятся каждый год в США. Во всем мире, способность брожения к топливному этанолу увеличилась восьмикратный с 1977 приблизительно до 20 миллиардов литров ежегодно. Латинская Америка, во власти Бразилии, является самой большой в мире производственной областью для этанола. Страны, такие как Бразилия и Аргентина уже производят большое количество, и есть много других стран, таких как Боливия, Коста-Рика, Гондурас и Парагвай, среди других, которые серьезно рассматривают выбор этанола. Спиртовые топлива также настойчиво преследовались во многих африканских странах, в настоящее время производящих сахар - Кения, Малави, Южная Африка и Зимбабве. Другие с большим потенциалом включают Маврикий, Свазиленд и Замбию. У некоторых стран есть модернизированная сахарная промышленность с низкими издержками производства. Главные цели крупномасштабного производства этанола: разнообразие промышленности сахарного тростника, сокращение энергетического импорта, лучшего использования ресурса, и косвенно, лучше экологическое управление. Эти условия, объединенные с относительно низким полным спросом на жидкое транспортное топливо, делают топливный этанол привлекательным в развивающихся странах. Глобальный интерес в топливном этаноле увеличился значительно за прошлые несколько лет из-за резкого увеличения цен на нефть. Другие причины увеличивают экологическую проблему и возможность решения некоторых более широких социально-экономических проблем, таких как использование пахотной земли и продовольственные излишки. В интересе развивающихся стран к спиртовым топливам произошел главным образом из-за низких сахарных цен на мировом рынке, и также по стратегическим причинам. Поскольку ценность этанола все более и более признается, все больше политики поддержать развитие и выполнение этанола, поскольку топливо вводится.


Главные Топливные Производители Этанола в 2005.


Производство
(миллион литров)


Бразилия


16 500


Соединенные Штаты


16 230


Китай


2 000


Европейский союз


950


Индия


300


Издержки производства этанола и бензина (2006).


ЕВРО за литр эквивалентного бензина


Этанол от сахарного тростника (Бразилия)


0.20 - 0.30


Этанол от зерна (США)


0.30 - 0.50


Бензин (оптовая торговля)


0.30 - 0.55


Этанол от зерна (ЕС)


0.40 - 0.65


Этанол от целлюлозы


0.65 - 1.00


ОКРУЖАЮЩАЯ СРЕДА


Используя этанол даже в смесях низкого уровня (например. E10 - который является 10%-ым этанолом, 90%-ым бензином), может иметь экологические преимущества. Тесты показали, что E10 производит меньше угарного газа (КО), зеленовато-желтый диоксид (SO2) и углекислый газ (CO2) чем повторно сформулированный бензин (RFG). Однако E10 производит более изменчивые органические соединения (VOC), макрочастицы, и окись азота (NOx) эмиссия чем RFG. Более высокие смеси (E85, который является 15%-ым бензином), или даже чистый этанол-E100 - горят с меньше фактически всеми упомянутыми выше загрязнителями.


ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ БАЛАНС


Энергетический баланс (энергия производила: входное отношение), отличается для различного сырья для промышленности. Согласно американским данным производство этанола является энергосберегающим, поскольку это приводит почти на 25 процентов к большему количеству энергии, чем используется в росте зерна, сборе урожая этого, и дистилляции этого в этанол. Новые результаты (2006) шоу, что топливный этанол зерна является энергосберегающим и приводит к энергетической продукции: входное отношение 1.5-1.6. Лучшие результаты могут быть достигнуты с этанолом от сахарного тростника или этанолом целлюлоз (см. стол ниже).


Сырье для промышленности


Продукция: Входное отношение


Ссылка


Этанол целлюлоз


2 - 36


2.62 Лоренца и Моррис


(5 +) САМКА


(10.31) Ван


(35.7) Elsayed и др.


Этанол (сахарный тростник)


2 - 8


(2.09) Gehua и др.


(8.3) Macedo и др.


Этанол (пшеница)


2 - 4


(2.05) ADEME/DIREM


(2.02-2.31) Elsayad и др.


(2.81-4.25) Gehua


Этанол (сахарные свеклы)


2


(1.85-2.21) Elsayad и др.


(2.05) ADEME/DIREM


Этанол (зерно)


1,5


(1.34) Shapouri 1995


(1.38) Ван 2005


(1.38) Лоренц и Моррис


(1.3-1.8) Ричардс


Бразилия


Так как это было сначала введено в 1975, бразильская Программа Этанола (ProAlcool) остается до настоящего времени самым большим коммерческим применением биомассы для выработки энергии и использования в мире. Это преуспело в том, чтобы демонстрировать техническую выполнимость крупномасштабного производства этанола от сахарного тростника и его использования, чтобы питать автомобильные двигатели.


Бразилия сначала использовала этанол в качестве транспортного топлива в 1903, и теперь имеет самую большую программу этанола в мире. Начиная с создания Национальной Программы ProAlcool в 1975, Бразилия произвела более чем 90 миллиардов литров этанола от сахарного тростника. В 2005 более чем 16 миллиардов литров были произведены, который заменял приблизительно 250 000 баррелей ввозимой нефти день.


В 1979 было почти 5 миллионов автомобилей, питаемых чистым этанолом и еще 9 миллионов управлений на 20-процентной смеси алкоголя и бензина. С 1976 до 1987 общий объем инвестиций в ProAlcool достиг 7 миллионов USD, и общие сбережения до сих пор для бразильской экономики достигли 400 миллиардов USD в импорте, которого избегают. В 1988 почти 100 % новых автомобилей были приведенным в действие этанолом. После снижения цены на нефть (ревут 20 USD/баррели) программа этанола в Бразилии уменьшилась значительно (не было почти никаких новых автомобилей этанола, проданных в 1997 и 1998. С "высокими" ценами на нефть более чем 40 USD/баррели (с 2005) был новый экономический стимул для расширения программы этанола. Сегодня Бразилия управляет почти 50 % их транспортных средств на чистом этаноле с остальными бегущими на смесях. 10%-ая смесь не требует никаких машинных модификаций вообще.


Кроме главной цели ProAlcool сокращения импорта нефти, другие цели программы были:


· защищать промышленность плантации сахарного тростника,


· увеличить использование внутренних возобновляемых источников энергии,


· развивать сектор средств производства алкоголя и технологию процесса для производства и использования технических спиртов,


· достигнуть большего социально-экономического и регионального равенства посредством расширения пригодных для обработки земель для производства алкоголя,


· поколение занятости.


Хотя ProAlcool был запланирован центрально, алкоголь произведен полностью частным сектором в децентрализованной манере. Программа ProAlcool ускорила темп технологического развития и уменьшила затраты в пределах сельского хозяйства и других отраслей промышленности. Бразилия развила модем и эффективное сельское хозяйство, способное к конкуренции с любым из его коллег за границей. Промышленность алкоголя теперь среди самых больших промышленных секторов Бразилии, и бразильские фирмы экспортируют технологию алкоголя во многие страны. Другая промышленность, которая расширилась очень из-за создания ProAlcool, является сектором химии этанола. Основанные на этаноле химические заводы являются более подходящими для многих развивающихся стран чем нефтехимические заводы, потому что они меньше по своим масштабам, требуют меньшего количества инвестиций, могут быть настроены в сельскохозяйственных областях и использовать сырье, которое может быть произведено в местном масштабе.


СОЦИАЛЬНОЕ РАЗВИТИЕ


Сельское создание рабочих мест было кредитовано как главная выгода ProAlcool, потому что производство алкоголя в Бразилии является очень трудоемким. Были созданы приблизительно 700 000 прямых рабочих мест с, возможно, три - четыре раза этим числом косвенных рабочих мест. Инвестиции, чтобы произвести одну работу в промышленности этанола изменяются между 12 000 USD и 22 000 USD, приблизительно в 20 раз меньше чем в химической промышленности, например.


7 ЕДИНИЦЫ

Энергетические Единицы


1 J (джоуль) = 1 Ws = 4,1868 cal


1 GJ (gigajoule) = 109
J


1 TJ (terajoule) = 1012
J


1 PJ (petajoule) = 1015
J


1 (час киловатта) кВтч = 3.600.000 джоуля


1 палец ноги (эквивалентная нефть тонны)


= 7,4 баррелей сырой нефти в основной энергии


= 7,8 баррелей в полном заключительном потреблении


= 1270 м. природного газа


= 2,3 метрических тонны угля *)


1 Mtoe (нефтяной эквивалент на миллион тонн) = 41.868 PJ


Власть


Электроэнергия обычно измеряется в ватте (W), киловатт (кВт), мегаватт (МВТ), и т.д.


Власть - энергетическая передача за единицу времени.


1 кВт =1000 W


1 МВТ = 1.000.000 W


1 GW = 1.000 МВТ


1 ТВТ = 1.000.000 МВТ


Власть (например, в W) может быть измерена в любом пункте вовремя, тогда как энергия (например, в кВтч) должна быть измерена во время определенного периода, например, секунда, час, или год.


Сокращения единицы


m = метр = 3,28 фута.


s = второй


h = час


W = Ватт


HP = лошадиная сила


J = Джоуль


cal = калория


палец ноги = тонны нефтяного эквивалента


Гц = Герц (циклы в секунду) 10-12
= p pico = 1/1000.000.000.000


10-9
= n nano = 1/1000.000.000


10-6
= µ микро = 1/1000.000


10-3
= м. mili = 1/1000


103
= k килограмма = 1.000 = тысячи


106
= М. мега = 1.000.000 = миллионы


109
= Г giga = 1.000.000.000


1012
= T tera = 1.000.000.000.000


1015
= P peta = 1.000.000.000.000.000


Скорости ветра


1 мс = 3,6 км/ч = 2 187 миль в час = 1 944 узла


1 узел = 1 морская миля в час = 0,5144 мс = 1 852 км/ч = 1 125 миль в час

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: 1 Почему мы нуждаемся в возобновляемых источниках энергии? 6

Слов:102502
Символов:837773
Размер:1,636.28 Кб.