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.

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 12–20^оC 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 Е_С, 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

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

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 N_C, при спалюванні якого можна отримати кількість енергії, еквівалентну Е_С:

,

де S_п – 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 (q_л = 4,93 МДж/м³).

,

де Е_Л – 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

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

.

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

Дані наведені у табл. 4.

Таблиця 4 – Енергетичний потенціал геотермальної енергії в Україні

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

Використати дані таблиць 5-6.

Таблиця 5 – Енергетичний потенціал стічних вод в Україні

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

Скачати