Посібник "Відновлювальні джерела енергії (досвід Пoльщі для України)" показує перспективи та шляхи впровадження відновлювальної енергетики в Полі щі га на Україні. У посібнику надаються теоретичні основи використання відновлювальних джерел енергії, енергетичний потенціал України, загальний та територіальний розподіл ресурсів, сучасний стан розвитку. Зроблено огляд існуючих технологій щодо використання кож ion і конкретного виду відновлювальної енергетики. Показано типові проекти, що застосовуються на даний момент у Польщі і можуть бути корисними для України. Зроблено огляд законодавчих актів та проектів країни по кожному з видів відновлювальної енергетики. Приведено приблизні технологічні та економічні розрахунки проектів з відновлювальної енергетики. Рекомендовано до використання при вивченні дисциплін "Енергетичний менеджмент", "Енергоощаджения та відновлювальні джерела енергії", "Енергетична безпека" та ін. студентами економічних спеціальностей аграрних вищих навчальних закладів. Зміст Умовні позначення та одиниці їх виміру.......................................... 16 Список скорочень................................................................................. 20 Передмова ...................................................................................... 24 Вступ ................................................................................................ 26 1. СОНЯЧНА ЕНЕРГІЯ 1.1. Способи виробництва електричної енергії з сонячного випромінювання ................................................................. 71 1.1.1. Потенціал сонячної енергії України...................................... 72 1.1.2. Геліотермічний метод ........................................................... 74 1.1.3. Геліоелектричний метод........................................................ 76 1.1.4. Проекти з комбінованим використанням сонячної енергії 78 1.2. Розвиток фотоелементів і сонячних колекторів у світі.......... 79 1.2.1. Сонячні колектори.................................................................... 81 1.3. Фотоелементи ............................................................................. 83 1.3.1. Загальні відомості І оптоелектроніки ................................... 83 1.3.2. Будова та принцип роботи фотоелементів ......................... 85 1.3.3. Аналіз роботи фотоелемента ................................................. 86 1.3.4. Результати вимірів у Краківській лабораторії ОШЕ №1 … 90 1.3.5. Результати вимірів у лабораторії ВДЕ Полтавської державної аграрної академії................................................................... 93 1.4. Новітні технологічні рішення в виробництві фотоелементів ....... 97 1.4.1. Штучні матеріали для виробництва фотоелектричних батарей ..... 97 1.4.2. Приклади застосування фотоелементів................................. 100 1.5. Конструкції плоских фоомодулів ......................................... 102 1.5.1. Фотобатарея Shell серії S ..................................................... 102 1.5.2. Фотобатареї Shell серії Power Max Ultra............................... 102 1.6. Геліоустановки, виконані у формі круглих модулів ............ 103 1.7. Параметри фотобатарей і ціни фірми Solaris........................... 104 1.8. Технічні параметри додаткового обладнання.......................... 105 1.8.1. Регулятори навантаження....................................................... 105 1.8.2. Генератори синусоїдального сигналу (інвертори) ............. 106 1.9. Підбір фотоелементів................................................................. 106 1.10. Приклади структурних с кем геліоустановок.......................... 108 1.11. Попередні обчислення п ір; метрів та кількості фотоелементів для приватного будинку ......................................... 109 1.12. Використання електроенорг ії з фотоелементів для електролізу води………………………………………………………….112 1.13. Паливні елементи (fuel сells)....................................................... 112 1.14. Результати вимірів, здійснених в лабораторії ВДЕ в ОШЕ № І …114 1.15. Отримання водню ...................................................................... 114 1.16. Сонячні колектори ..................................................................... 116 1.16.1. Будова плоских колекторів ....................................................... 117 1.16.2. Плоский вакуумний колектор ................................................ 118 1.16.3. Будова трубчастих вакуумних сонячних колекторів ........ 120 1.16.4. Загальна характеристика вакуумних колекторів.................. 126 1.17. Концентруючі сонячні колектори .............................................. 127 1.17.1. Віддзеркалюючий вакуумний сонячний колектор, слідкуючий за сонцем ........................................................................... 128 1.18. Сонячні опалювальні установки................................................. 129 1.18.1. Сонячні колектори безпосередньої дії ............... 130 1.18.2. Сонячні колектори непрямої дії .................... 130 1.18.3. Технічні параметри геліоустановки для ГВП.......... 132 1.18.4. Геліоустановка для гарячого водопостачання та часткового опалення будівлі ....................... 133 1.18.5. Схеми і при -щип дії обігрівальних систем фірми InsBud 137 1.18.6. Геліоустановки фірми Hewalex ..................... 139 1.19. Типові елементи геліоустановки для систем опалення ......... 141 1.19.1. Бойлер - загальна характеристика................... 141 1.19.2. Акумулятори тепла геліоустановки.................. 142 1.19.3. Насос і панель управління ......................... 145 1.19.4. Циркуляційний насос і контрольна панель GECO ..... 146 1.19.5. Регулятори Frisko SR24-SOLMAX, SOREL TDC2, безперебійне джерело живлення UPS ................ 146 1.19.6. Регулятори SORELTDC2 .......................... 147 1.19.7. Безперебійне джерело живлення UPS ............... 148 1.19.8. Додаткове обладнання геліоустановок ............... 148 1.19.9. Кріплення колектора на покрівлі і конструкції ........ 149 1.19.10. Монтаж і установка колекторів ..................... 150 1.19.11. Розрахунок параметрів геліоустановки............... 152 1.20. Ефективність робо™ сонячних колекторів ................... 155 1.21. Наповнення системи...................................... 157 1.22. Приблизні ціни комплектів сонячних колекторів .............. 158 1.23. Установки великої потужності.............................. 159 1.24. Дослідження результатів функціонування сонячних колекторів у лабораторії ВДЕ в ЭШЕ № 1 ............................. 160 1.24.1. Аналіз результатів функціонування сонячних колекторів 161 1.24.2. Вибрані результати досліджень..................... 162 1.24.3. Аналіз роботи геліоустановки ...................... 169 1.25. Комп'ютерні моделюючі програми.......................... 170 1.26. Геліосистеми змонтовані у Полтавській області фірмою "Екотехнології та сервіс" ................................. 178 1.27. Технічна інформацію норми та правила монтажу плоских колекторів (на прию аді даних, отриманих від фірми Solar-Pro) . . 183 1.27.1. Загальна інформація .............................. 183 1.27.2. Етапи монтажу колектора.......................... 183 1.27.3. Правила безпеки ................................. 185 1.27.4. Запуск системи .................................. 188 1.27.5. Гарантія і обслуговування (обстеження).............. 189 1.28. Інструкція для монтажу трубчастих вакуумних колекторів на похилому даху і на плоскій поверхні (фірми Eco Schubert) ... 190 1.28.1. Інструкція ...................................... 190 1.28.2. Загальні правила безпеки .......................... 191 1.28.3. Невиконання гарантійних зобов'язань ................ 193 1.28.4. Розміщення колектора - загальна інформація .......... 193 1.28.5. Монтаж колекторів ................................ 194 1.28.6. Монтаж колекторів на похилому даху................. 194 1.28.7. Монтаж колекторів на плоскій поверхні............... 196 1.28.8. Гідравліка....................................... 199 1.29. Зразок проектної документації на геліоустановку ............. 201 1.30. Контрольні запитання до розділу ........................... 203 2. ГЕОТЕРМАЛЬНА ЕНЕРГІЯ 2.1. Вступ ................................................. 205 2.1.1. Геотермальні запаси................................ 206 2.1.2. Джерела геотермальної енергії....................... 206 2.1.3. Гейзери як джерела геотермальної енергії ............. 207 2.1.4. Гарячі сухі породи - наступне джерело геотермальної енергії...................................................................................... 207 2.1.5. Переваги використання геотермальної енергії.......... 210 2.1.6. Недоліки використання геотермальної енергії.......... 210 2.2. Геотермальна енергія у світі ............................... 210 2.3. Геотермальні ресурси України.............................. 213 2.4. Використання геотермальної енергії ........................ 216 2.5. Геотермальні теплоелектроцентралі......................... 220 2.6. Геотермальна енергія в Польщі............................. 223 2.6.1. Об'єкти використання геотермальної енергії........... 224 2.6.2. Функціонуючі геотермальні і бальнеологічні установи в Польщі ......................................... 225 2.6.3. Використання геотермальної енергії і: Польщі в 1995-2010 роках ................................. 226 2.6.4. Функціонуючі геотермальні ТЄПЛОЦЄР тралі ............ 228 2.6.5. Установка у Мшчонові ............................ 228 2.6.6. Теплоцентраль у Пижицях......................... 229 2.6.7. Геотермальна енергія на Підгаллі ................... 229 2.6.8. Перша геотермальна установка в Польщі ............. 230 2.6.9. Схема добування геотермальної води в місцевості Банська Нижня .................................. 232 2.6.10. Каскадна система з використанням геотермальної енергії.......................................... 233 2.6.11. Геотермальна енергія в Унєйові..................... 234 2.6.12. Система використання низькотемпературної геотермальної води для опалення і використання споживачами в місті Сломніки . . . ....................................................... 234 2.7. Перспективи розвитку геліоенергетики в Україні.............. 235 2.8. Висновки ....................................................................... 236 2.9. Теплові насоси ................................................ 240 2.9.1. Геотермальні теплові насоси. Енергетичний потенціал ґрунту та ґрунтових вод в Україні ....................240 2.9.2. Загальна інформація про теплові насоси...............243 2.9.3. Конструкція та принцип дії теплових насосів ..........246 2.9.4. Загальні умови інсталяції теплових насосів............247 2.10. Вибір теплового насосу для системи опалення ...............250 2.10.1. Визначення загальної потреби будівлі у тепловій енергії . 250 2.10.2. Приблизне визначення ЗПТЕ ........................251 2.10.3. Приблизна ЗПТЕ згідно з показниками................252 2.10.4. Визначення робочої системи опалення................252 2.10.5. Моновалентна система .............................252 2.10.6. Система бівалентна-альтернативна..................253 2.10.7. Бівалентна система - паралельна моноенергетична .....253 2.10.8. Бівалентна система- частково-паралельна.............254 2.10.9. Система опалення з використанням теплового насосу . . . 255 2.11. Вхідний контур теплового насосу (WQA) ....................255 2.11.1. Повітряні системи .................................255 2.11.2. Горизонтальні ґрунтові системи (розсольна мінеральна вода/вода) ................................................................256 2.11.3. Вертикальні ґрунтові колектори......................261 2.11.4. Теплова енергія ґрунтових вод.......................262 2.11.5. Джерело теш а вихідного контуру....................263 2.11.6. Вибрані приклади обладнання для установки теплових насосів...............................................................263 2.12. Економічні аспекти застосування теплових насосів порівняно з іншими нагріваючими установками........................278 2.13. Приклад роботи установки з тепловим насосом...............279 2.14. Сучасний стан використання теплових насосів в Україні .......279 2.15. Поглинальні теплові насоси ...............................281 2.15.1. Принцип роботи ..................................281 2.15.2. Співпраця теплового насоса з сонячними колекторами .. 282 2.16. Переваги та недоліки теплових насосів ......................283 2.17. Використання теплових насосів. Підсумки ...................284 2.18. Контрольні запитань я до розділу ...........................285 3. ЕНЕРГІЯ ВІТРУ 3.1. Вступ ................................................287 3.2. Потенціал вітрової енергії.................................288 3.2.1. Енергетичний потенціал вітрової енергетики в Україні .. 289 3.2.2. Вплив природних умов на ефективність роботи вітрових електростанцій....................................................289 3.2.3. Роза вітрів..............................................................292 3.2.4. Шорсткість території...............................................294 3.3. Принцип роботи вітрової установки.........................296 3.3.1. Основні відомості про криву потужності ..............297 3.3.2. Параметри роботи вітроелектростанцій ...............297 3.3.3. Вітрові турбіни...................................................... 298 3.3.4. Екологічність вітроенергетики ......................... 300 3.4. Конструкція вітрової електростанції ........................ 302 3.4.1. Методи регулювання вихідної і потужності вітрових електростанцій.................................... 303 3.4.2. Генератори ....................................... 306 3.4.3. Коротка характеристика нових інструкцій ВЕУ ....... 308 3.5. Вітрові електростанції в світі .............................. 309 3.6. Сучасний стан вітрової енергетики в У<раїні ................. 313 3.7. Етапи реалізації проекту будування вітрової електростанції в Польщі................................................ 314 3.7.1. Підготовчий етап.................................. 314 3.7.2. Етап збору уточнених даних......................... 315 3.7.3. Економічний етап.................................. 317 3.7.4. Етап реалізації інвестиції і розробки технічно--юридичного і фінансового прсектів інвестиції......... 317 3.7.5. Ціни на вітрові турбіни ............................ 318 3.8. Розміщення діючих електростанцій в Польщі ................ 318 3.8.1. Призначення вітрової електростанції................. 319 3.9. Системи керування у вітровій електростанції фірми Vestas...... 321 3.9.1. Регулятори ....................................... 321 3.9.2. Дистанційне управління ............................ 324 3.10. Малі вітрові електростанції - характеристика................. 326 3.10.1. Підприємство Доктор Зонбер (Эг Zaber)............... 327 3.10.2. Вітрова турбіна потужністю 1,5 кВт компанії Eco Schubert ...................................... 328 3.10.3. Результати досліджень вітрової електростанції ЕСО-Н-1,5 кВт .................................. 329 3.10.4. Малі вітроустановки в Україні....................... 332 3.10.5. Ціни на малі вітроустановки в Україні ................ 334 3.10.6. Малі вітрові електростанції з вертикальною віссю обертання.......................................... 334 3.11. Програми для моделювання роботи вітрових електростанцій .... 338 3.12. Перспективи розвитку вітроенергетик і в Україні.............. 338 3.13. Висновки.............................................. 340 3.14. Запитання і контрольні завдання до розділу .................. 341 4. ЕНЕРГІЯ ВОДИ 4.1. Вступ ....................... ........................ 343 4.2. Гідроенергетика України і її роль в енергетичному балансі держави 344 4.3. Потенціал малої гідроенергетики України.................... 346 4.4. Стан малої гідроенергетики України ....................... 347 4.5. Характеристика гідроелектростанцій ....................... 352 4.6. Будова гідроелектростанцій............................... 352 4.6.1. Гідротехнічні споруди, елементи гідроелектростанцій, механічні пристрої................................ 352 4.6.2. Накопичувальні та припливні електростанції...........354 4.6.3. Коротка характеристика деяких гідроелектростанцій ... 357 4.7. Мала гідроенергетик і ....................................359 4.8. Конструкція гідротурбін ..................................361 4.8.1. Конструкція турбін Френсіса.......................362 4.8.2. Конструкції турбін Каплана........................363 4.8.3. Конструкції турбін Пельтона .......................364 4.9. Електрогенератори .......................................365 4.9.1. Будова і принцип дії асинхронних (індуктивних) генераторів......................................365 4.9.2. Синхронні електрогенератори (гідрогенератори).......369 4.10. Регулятори гідротурбін....................................370 4.11. Процеси запуску та зупинки МГЕС ......................... 371 4.12. Автоматизація технологічних процесів МГЕС ................374 4.13. Способи передачі обертального моменту з турбіни до генератора 377 4.14. Допоміжне механічно обладнання ..........................380 4.14.1. Грати на водозаборах і їх очистка ...................380 4.14.2. Закриття подачі води до турбін .....................380 4.14.3. Оснащення 5удівель електростанції вантажопідйомними кранами ........................................ 381 4.15. Структура МГЕС ........................................381 4.15.1. Аварійний захист електрообладнання................383 4.15.2. Аварійний захист асинхронних електрогенераторів потужністю 0,0 250 КВа та напругою живлення до 1000 В 383 4.15.3. Аварійний захист модулю "асинхронний електрогенератор - трансформатор із потужністю до 250 КВА"..................................... 384 4.15.4. Безпека роботи турбіни............................384 4.15.5. Аварійний захист від ураження електричним струмом . . 385 4.15.6. Захист від блискавки..............................387 4.15.7. Протипожежна охорона ...........................387 4.15.8. Безпека пра п при роботі з електроприладами ........387 4.15.9. Надання першої допомоги при ураженні струмом......388 4.15.10. Системи сигналізації .............................388 4.15.11. Вимірювальна апаратура ..........................388 4.15.12. Забезпечення власних потреб електростанції..........390 4.15.13. Заземлення ......................................390 4.16. Вибрані елементи документації малої гідроелектростанції Закопане - Ольча ....................................