ДП Навродская Е.Ю. (1217450), страница 6

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 6)

4 ПРИМЕНЕНИЕ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ПИТАНИЯ ДЛЯ ПИТАНИЯ Ж/Д ПЕРЕЕЗДОВ

В настоящее время в мире экономический потенциал возобновляемых источников энергии оценивается в 20 млрд. т.у.т. в год, что в 2 раза превышает объем годовой добычи всех видов ископаемого топлива. Данный факт указывает нам дальнейший путь развития энергетики будущего.

Основными преимуществами возобновляемых источников энергии - экологическая чистота и неисчерпаемость. Их применение никак не меняет электроэнергетическое равновесие земли. Такие качества стали причиной бурного развития возобновляемой энергетики за границей и весьма оптимистических прогнозов их развития в ближайшие десятилетия.

Применение нетрадиционных решений с целью обеспечения энергией отдельных потребителей позволит повысить социально-культурный уровень жизни работников, уменьшить антропогенное воздействие на окружающую среду, уменьшить издержки производства, повысить качество и надежность энергоснабжении на базе местных ресурсов.

4.1 Применение светодиодного освещения

В темное время суток в каждом дворе горят светодиодные фонари для уличного освещения территории частных домов. Они имеют различную форму и могут быть по-разному закреплены, но основной их задачей является обеспечение безопасности освещаемого участка. Уличным освещением пользуются не только в частном секторе, но и на автомагистралях и второстепенных дорогах. Светодиодные фонари помогают автомобилистам держать дистанцию, а также сигнализировать другим участникам движения о вашем присутствии на дороге. Правильно освещенный участок снизит риск возникновения опасных ситуаций, таких как вандализм, когда речь идет о частной жизни, и дорожно-транспортных происшествиях, когда мы говорим о дорогах.

Кроме того, такое освещение применяется на стадионах и автомобильных стоянках, возле общественных объектов, в тоннелях и парках, на железнодорожных переездах, а также на приусадебных участках. В каждом из этих случаев фонари могут выступать элементами декора, а так же для ландшафтного дизайна.

Исходя из назначения и особенности объекта, уличные осветительные приборы подбираются индивидуально. Так, если речь идет об освещении дорог, расположенных в черте города, или заправочных станций, лучше отдать предпочтение консольным светильникам. Такие светильники обладают широкой кривой силы света, что позволяет получать на выходе равномерное освещение.

Правильно изучив исходные данные, можно выбрать подходящую модель фонаря и тип крепления. Например, оптимальной высотой опоры для освещения переезда является 6 – 8 метров, а достаточная мощность светильника будет 40 – 80 Вт.

Таблица 4.1 – Сравнение современных ламп

Окончание таблицы 4.1

Из таблицы 4.1 видно, что светодиодное уличное освещение по сравнению с другими лампами имеет ряд преимуществ.

Их главное преимущество по праву – экономичность. Так, при одинаковом создаваемом световом потоке, такое освещение потребляет энергии в 10-12 раз меньше, чем обычные лампы накаливания и фонари с ними. А в сравнении с аналогами люминесцентных ламп светодиодные устройства экономичнее в 1,5 – 2 раза. Их использование для уличного освещения не приведет к перегрузке электросети, что способствует отсутствию обусловленных этим отказов оборудования в питающей цепи и бесперебойному электроснабжению.

Следующим критерием является высокая прочность. В светильниках и фонарях установлено от одного до нескольких десятков светодиодов, каждый из которых заключен в прозрачный пластиковый корпус, выполняющий одновременно функции линзы. Благодаря этому и отсутствию в конструкциях такого хрупкого компонента, как стеклянная колба, светильники стойки к всевозможным механическим повреждениям и вибрациям. Даже падение с небольшой высоты не приведет к разрушению самих светодиод, и светильник или фонарь будут работать, как будто ничего не случилось, хотя могут потребоваться ремонт или замена каких-либо других деталей светильника.

Еще одним критерием светодиодных ламп является то, что они дают освещение чистого цвета, который можно сравнить с естественным дневным светом. Такой цвет оптимален для человеческого глаза, так как не искажает реальность, обеспечивает восприятие предметов в наиболее истинной цветовой гамме. Спектр излучения определяется составом кристалла, из которого выполнен полупроводник светодиода. Из-за этого можно не применять дополнительные светофильтры, чтобы получить любой цвет.

Светодиодные осветительные приборы имеют ничтожную инерционность, то есть они сразу включаются на полную мощность и им не нужен «разогрев». Благодаря этому их можно использовать тогда, когда важна скорость подачи освещения. У них на момент включения пусковой ток незначительно превышает рабочий, то есть он мал. Вследствие этого перегрузки системы электроснабжения минимальны даже в ночное время.

Основной и едва ли не единственный значительный недостаток – высокая цена. Но значительные первоначальные затраты оправдывают себя, так как они окупятся максимум за несколько лет в связи с низким электропотреблением, в последующие годы эксплуатации светодиодные светильники и лампы принесут уже чистую экономическую выгоду. Помимо того, за счет непрерывного совершенствования технологии их изготовления, цена на эти осветительные приборы постепенно и плавно снижается.

4.2 Автономные энергонезависимые устройства уличного освещения

В связи с низким энергопотреблением светодиодных фонарей их можно использовать при производстве автономных энергонезависимых устройств уличного освещения. В них светильник работает от встроенного аккумулятора, который заряжается днем от солнечной батареи. Еще бывают автономные светодиодные фонари, в которых производится зарядка от ветрогенератора. Свет автоматически включается с наступлением темного времени суток и отключается с приходом рассвета. При помощи управляющего контроллера настраивают продолжительность его эксплуатации ночью, и при каком уровне естественной освещенности светильник начинает и прекращает работать. За годы эксплуатации автономных светильников затраты состоят только в их приобретении.

В зависимости от интенсивности естественного дневного освещения, а в устройствах с ветрогенератором – и от наличия ветра – заряда батареи хватает на бесперебойную работу светильника в течение 3 – 10 часов. Существуют так же модели автономных светодиодных фонарей, в которых устанавливают дополнительный аккумулятор, обеспечивающий работу ламп в течение пяти ночей, в то время как дневные погодные условия неблагоприятны и не позволяют полностью зарядить 1 батарею. Есть и такие устройства, в которых происходит автоматическое переключение на подведенную сеть переменного тока.

Нецелесообразно устанавливать ветрогенератор без резервного источника питания. В случае безветренной погоды в течение нескольких дней, аккумуляторы без подзарядки сильно разряжаются, и тем самым сокращается их срок службы. Аккумуляторная батарея может разрядиться настолько, что система не будет давать электричество для потребления. В связи с этим система должна иметь резервный источник питания – для этого можно использовать подключение к общей электросети, жидкотопливные генераторы или солнечные панели. Солнечные панели являются оптимальным решением, поскольку не требуют топлива или расходов на содержание, а также наиболее эффективны в летний период, когда скорость ветра обычно ниже.

Гибридная ветро–солнечная система автономного электроснабжения включает в себя: ветрогенератор, солнечную панель, контроллер заряда, инвертер и аккумулятор. Мощность каждого компонента рассчитывается в зависимости от нужд потребителя.

Перед тем, как установить ветрогенератор необходимо проведение оценку потенциала энергии ветра в точке планируемой установки. Длительность измерений: от месяца до года.

Таблица 4.2 – Средняя скорость ветра по месяцам

Средняя скорость ветра в городе — 6,2 м/с.

4.3 Использование энергии ветра

Как и всякое движущееся тело, воздушный поток обладает кинетической энергией. Одним из видов использования кинетической энергии является превращение ее в механическую работу.

Кинетическая энергия воздушного потока, определяется по выражению (4.1):

где m – масса движущегося воздушного потока; – скорость воздушного потока, м/с.

где V – объем массы воздуха, м³, протекающего за секунду через сечение F, м², со скоростью м/с; – плотность воздуха, кг/м³.

Количество энергии ветра, протекающего через поперечное сечение:

Энергия ветра изменяется пропорционально кубу его скорости и поперечного сечения [12].

Характерным свойством ветра является его повсеместность. Во многих случаях, из-за низкой плотности воздуха, техническое использование энергии ветра крайне затруднено. Для того, что бы получить значительную мощность необходимо ветроколесо очень больших размеров, т.к. ветроагрегат может преобразовывать только часть потенциальной энергии, определяемой коэффициентом использования энергии ветра . При этом частота вращения ветроколеса должна регулироваться из-за непостоянства скорости ветра во времени и вырабатываемая мощность, изменяясь пропорцио­нально третьей степени скорости ветра, будет иметь большую амплитуду коле­баний. Мощность, развиваемая ветроколесом, определяется как кинетическая энер­гия ветра, действующая в единицу времени, с учетом коэффициента ее использования найдем по формуле (4.4):

где – коэффициент использования энергии ветра; А – поверхность ометаемая крыльями ветроколеса, м², определяется по формуле (4.5):

где D – диаметр ветроколеса, м.

При плотности воздуха кг/м³ мощность, развиваемую ветроколесом, можно определить по выражению (4.6):

Таким образом, мощность, развиваемая ветроколесом, определяется ометаемой площадью ветроколеса, скоростью ветра и величиной коэффициента использования энергии ветра.

4.4 Коэффициент использования энергии ветра

Ветроколесо преобразует в механическую энергию только часть полной энергии потока. Воздушный поток при прохождении через поперечное сечение, ометаемое ветроколесом.

Характеристики

Список файлов ВКР