Практична робота № 2 Розрахунок потенціалу альтернативних джерел в Україні

Назва: 
Практична робота № 2 Розрахунок потенціалу альтернативних джерел в Україні

Скачати

 

ПРАКТИЧНА РОБОТА № 2

 

РОЗРАХУНОК ПОТЕНЦІАЛУ АЛЬТЕРНАТИВНИХ ДЖЕРЕЛ В УКРАЇНІ

 

Схематично покажемо, які переваги та недоліки мають звичайні енергоджерела та які наслідки для довкілля спричинює їх використання. Як бачимо, немає жодного ідеального енергоджерела. Проте існує велика різниця між енергоджерелами з огляду їх безпеки для навколишнього середовища.

 

Енергоджерело

Переваги

Недоліки

 

 

 

 

Поновлювані

 

 

 

 

Сонце

Поновлюваність Доступність

Нестабільність

Дорожнеча сонячних батарей

Вітер

Поновлюваність

Шум

Великі площі, які займають вітрові електростанції

Біомаса

Доступність

Простота застосування

Необхідність транспортування біомаси Споживання води у виробництві біомаси

Вода

Низька вартість води як сировини

Низька вартість роботи з

нею

Національні кордони

Водосховища займають великі площі

сільськогосподарських земель

 

 

 

 

Непоновлювані

 

 

 

 

Вугілля

Стабільність

Доступність

Непоновлюваність Забруднення довкілля Проблеми зберігання відходів

Нафта

Висока технологічність Простота використання

Обмежений доступ Непоновлюваність Забруднення довкілля Небезпека виникнення пожеж

Газ

Відносна безпека для довкілля

Простота використання

Обмежений доступ Непоновлюваність Вибухонебезпека

Викиди СО2

Ядерна енергія

Доступність

Дешевизна

Великі кількості

Забруднення довкілля

Непоновлюваність

Проблема захоронення відходів

Ризик розповсюдження ядерної зброї

Важкі наслідки нещасних випадків

 

Потенціал сонячної енергії в Україні

Середньорічна кількість сумарної сонячної радіації, що поступає на 1 м­2 поверхні, на території України знаходиться в межах: від 1070 кВт.год/кв.м в північній частині України, і до 1400 кВт.год/кв.м і вище в АР Крим.

Потенціал сонячної енергії в Україні є достатньо високим для широкого впровадження як теплоенергетичного, так і фотоенергетичного обладнання практично в усіх областях. Термін ефективної експлуатації геліоенергетичного обладнання в південних областях України – 7 місяців (з квітня по жовтень), в північних областях 5 місяців (з травня по вересень). Фотоенергетичне обладнання може достатньо ефективно експлуатуватися на протязі всього року.

В кліматометеорологічних умовах України для сонячного теплопостачання ефективним є застосування плоских сонячних колекторів, які використовують як пряму, так і розсіяну сонячну радіацію. Концентруючі сонячні колектори можуть бути достатньо ефективними тільки в південних регіонах України.

Перетворення сонячної енергії в електричну енергію в умовах України слід орієнтувати в першу чергу на використання фотоелектричних пристроїв. Наявність значних запасів сировини, промислової та науково-технічної бази для виготовлення фотоелектричних пристроїв може забезпечити сповна не тільки потреби вітчизняного споживача, але й представляти для експортних поставок більше двох третин виробленої продукції.

Потенціал геотермальної енергії в Україні

Геотермальні ресурси України представляють собою перш за все термальні води і тепло нагрітих сухих гірських порід. Крім цього, до перспективних для використання в промислових масштабах можна віднести ресурси нагрітих підземних вод, які виводяться з нафтою та газом діючими свердловинами нафтогазових родовищ.

Найбільш поширеним і придатним в даний час до технічного використання джерелом геотермальної енергії в Україні є геотермальні води.

Енергетичний потенціал теплової енергії стічних вод в Україні

Основними джерелами низькопотенціальної скидної теплоти техногенного походження є вентиляційні викиди та охолоджуюча вода технологічного та енергетичного обладнання підприємств, промислові та комунально-побутові стоки. Досвід провідних країн свідчить, що найбільш ефективним є використання теплової енергії стічних вод за допомогою теплових насосів. В Україні загальний річний об’єм комунально-побутових стоків становить близько 3740 млн. м3. Температура стоків становить 12–20оC залежно від сезону.

    Енергетичний потенціал теплоти ґрунту та ґрунтових вод в Україні

Температура грунту та гірських порід біля поверхні Землі визначається балансом теплової енергії, що надходить від Сонця та тепловим випромінюванням земної поверхні. Теплова енергія, що надійшла від Сонця, акумулюється в шарі ґрунту осадових та гірських порід на глибинах до ізотермічної поверхні. Шар ґрунту між глибиною промерзання та ізотермічною поверхнею може розглядатися як природний сезонний акумулятор теплової енергії, причому енергія, відведена в зимовий період буде відновлюватись в теплий період року; це стосується і ґрунтових вод, що насичують вищевказаний шар ґрунту та осадових порід. 

В Україні експлуатується 9,3 млн. садибних будинків з загальною площею 515,8 млн. м2. Для їх теплопостачання можна влаштовувати ґрунтові теплообмінники з теоретичним запасом теплової енергії 525855 тис. МВт.год. на рік. Це і є теоретичні ресурси теплової енергії ґрунту та ґрунтових вод, що значно перевищують потреби енергії для опалення садибних житлових будинків.

 

Завдання 1. Розрахувати необхідну площу сонячних панелей, які потрібно встановити на території окремої області для повного заміщення органічного палива.

а) розрахувати потенційну кількість енергії ЕС, яку можна отримати з 1 м2 сонячної панелі, враховуючи дані таблиці 1 та те, що ефективність сонячної панелі складає  q = 10 %.

Таблиця 1 – Сумарний річний потенціал сонячної енергії на території України

№ п/п

Області

Потенціал сонячної енергії, PC,  ГДж/м2

1.

Вінницька

4,2

2.

Волинська

3,0

3.

Дніпропетровська

5,1

4.

Донецька

4,5

5.

Житомирська

4,5

6.

Закарпатська

2,25

7.

Запорізька

4,8

8.

Івано-Франківська

2,25

9.

Київська

3,45

10.

Кіровоградська

4,05

11.

Луганська

4,5

12.

Львівська

3,45

13.

Миколаївська

4,5

14.

Одеська

6,3

15.

Полтавська

4,5

16.

Рівненська

3,0

17.

Сумська

3,75

18.

Тернопільська

2,25

19.

Харківська

4,95

20.

Херсонська

5,4

21.

Хмельницька

3,3

22.

Черкаська

3,3

23.

Чернівецька

1,5

24.

Чернігівська

4,8

25.

АР Крим

4,99

 

 

б) розрахувати кількість енергії, яка виділяється при спалюванні всієї кількості палива N, яке використовується в окремій області (табл. 2)

,

де n – кількість енергії, яка виділяється при спалюванні 1 т умовного палива (29300 МДж). 1 т вугілля = 1 т у.п., 1000 м3 прир. газу = 1,1 т у. п., 1 т мазуту = 1,27 т у.п.

 

Таблиця 2 – Споживання палива на території України

№ п/п

Області

Споживання органічного палива N, млн. т у. п.

Комунальний сектор

Всього

1.

Вінницька

0,097

7,777

2.

Волинська

0,054

3,064

3.

Дніпропетровська

0,203

27,023

4.

Донецька

0,285

33,795

5.

Житомирська

0,079

2,399

6.

Закарпатська

0,065

1,175

7.

Запорізька

0,108

14,568

8.

Івано-Франківська

0,076

6,916

9.

Київська

0,258

16,458

10.

Кіровоградська

0,065

2,855

11.

Луганська

0,150

10,630

12.

Львівська

0,144

8,604

13.

Миколаївська

0,070

5,22

14.

Одеська

0,136

7,046

15.

Полтавська

0,092

10,492

16.

Рівненська

0,062

2,282

17.

Сумська

0,072

5,122

18.

Тернопільська

0,060

2,560

19.

Харківська

0,168

15,298

20.

Херсонська

0,065

3,455

21.

Хмельницька

0,079

2,579

22.

Черкаська

0,079

4,819

23.

Чернівецька

0,048

1,348

24.

Чернігівська

0,072

3,672

25.

АР Крим

0,133

2,193

 

 

в) розрахувати необхідну площу сонячних панелей:

 

Завдання 2. Розрахувати кількість палива, яке можна замінити при використанні 100 сонячних панелей, площею 1 м2 кожна.

Розрахувати кількість умовного палива NC, при спалюванні якого можна отримати кількість енергії, еквівалентну ЕС:

,

де Sп – загальна площа сонячних панелей відповідно до умови.

 

Завдання 3.

а) Розрахувати кількість палива, яке можна замінити при використанні потенціалу відходів лісу.

Дані наведені у табл. 3. При спалюванні 1 м3 відходів лісу виділяється 4,93 МДж енергії (qл = 4,93 МДж/м3).

,

де ЕЛ – кількість енергії, яка виділяється при спалюванні всього об’єму відходів лісу:

,

де V – об’єм відходів лісу (табл. 3), м3.

 
Таблиця 3 – Енергетичний потенціал відходів лісу в Україні

п/п

Області

Усереднений  об'єм відходів для використання у вигляді палива, тис.м3/рік

1.

 Вінницька

207

2.

 Волинська

274

3.

 Дніпропетровська

44

4.

 Донецька

69

5.

 Житомирська

563

6.

 Закарпатська

485

7.

 Запорізька

10

8.

 Івано-Франківська

199

9.

 Київська

394

10.

 Кіровоградська

110

11.

 Луганська

164

12.

 Львівська

309

13.

 Миколаївська

37

14.

 Одеська

61

15.

 Полтавська

99

16.

 Рівненська

257

17.

 Сумська

319

18.

 Тернопільська

114

19.

 Харківська

240

20.

 Херсонська

67

21.

 Хмельницька

216

22.

 Черкаська

215

23.

 Чернівецька

307

24.

 Чернігівська

441

25.

 АР Крим

46

 

 

б) Розрахувати кількість відходів лісу, якими можна замінити паливо на підприємстві.

.

 

Завдання 4. За формулою із попереднього завдання розрахувати кількість палива NГ, яке можна замінити при використанні потенціалу геотермальної енергії.

Дані наведені у табл. 4.

 
Таблиця 4 – Енергетичний потенціал геотермальної енергії в Україні

п/п

Області

Тепловий потенціал термальних вод, МВт

1.

 Вінницька

2.

 Волинська

3.

 Дніпропетровська

4.

 Донецька

5.

 Житомирська

6.

 Закарпатська

490

7.

 Запорізька

8.

 Івано-Франківська

9.

 Київська

10.

 Кіровоградська

11.

 Луганська

12.

 Львівська

13.

 Миколаївська

2820

14.

 Одеська

2350

15.

 Полтавська

9,2

16.

 Рівненська

17.

 Сумська

15,8

18.

 Тернопільська

19.

 Харківська

1,3

20.

 Херсонська

4230

21.

 Хмельницька

22.

 Черкаська

23.

 Чернівецька

24.

 Чернігівська

58,3

25.

 АР Крим

37600

 

 

Завдання 5. Заповнити порівняльну таблицю потенціалу альтернативних джерел енергії в Україні.

 

№ п\п

Область

Сонячна енергетика

Енергія

відходів лісу

Геотермальна енергетика

Теплова енергія стічних вод

Теплова енергія ґрунту та ґрунтових вод

Споживання орг. палива

Комунальний сектор/

% заміщення орг. палива за рахунок ВДЕ

Всього/

% заміщення орг. палива за рахунок ВДЕ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Використати дані таблиць 5-6.

 
Таблиця 5 – Енергетичний потенціал стічних вод в Україні

п/п

Області

Потенціал теплової енергії стічних вод, тис. т у.п./рік

1.

 Вінницька

29

2.

 Волинська

18

3.

 Дніпропетровська

223

4.

 Донецька

189

5.

 Житомирська

23

6.

 Закарпатська

18

7.

 Запорізька

71

8.

 Івано-Франківська

42

9.

 Київська

235

10.

 Кіровоградська

21

11.

 Луганська

61

12.

 Львівська

121

13.

 Миколаївська

30

14.

 Одеська

80

15.

 Полтавська

39

16.

 Рівненська

24

17.

 Сумська

21

18.

 Тернопільська

17

19.

 Харківська

130

20.

 Херсонська

21

21.

 Хмельницька

25

22.

 Черкаська

36

23.

 Чернівецька

12

24.

 Чернігівська

22

25.

 АР Крим

59

 
 
Таблиця 6 – Енергетичний потенціал теплоти ґрунту та ґрунтових вод в Україні

п/п

Області

Потенціал теплоти грунту та грунтових вод, тис. т  у.п./рік

1.

 Вінницька

63

2.

 Волинська

36

3.

 Дніпропетровська

52

4.

 Донецька

327

5.

 Житомирська

53

6.

 Закарпатська

10

7.

 Запорізька

44

8.

 Івано-Франківська

6,3

9.

 Київська

24

10.

 Кіровоградська

10

11.

 Луганська

241

12.

 Львівська

25

13.

 Миколаївська

14

14.

 Одеська

24

15.

 Полтавська

20

16.

 Рівненська

28

17.

 Сумська

29

18.

 Тернопільська

24

19.

 Харківська

19

20.

 Херсонська

21

21.

 Хмельницька

21

22.

 Черкаська

59

23.

 Чернівецька

15

24.

 Чернігівська

18

25.

 АР Крим

25

 

Скачати

Формат: 
doc
Розмір: 
258 кБ