Конспект лекций ташкент- 2015

Принцип работы ветрогенератора

Ветроколесо крыльчатого ветродвигателя работает за счет подъемной силы R, возникающей на крыле при попадании на него воздушного потока (рис. 7.3).
Эта сила аналогична силе, возникающей на крыле самолета при движении его в воздухе под действием винта, вращаемого мотором. Силу R можно разложить на две: силу Ру перпендикулярную потоку, другую – Рх по потоку. Силу Р, направленную вверх, называют подъемной силой, а силу Рx направленную по потоку, называют силой сопротивления. Подъемная сила Ру несет полезную работу, сила же Рх никакой полезной работы не дает, а наоборот, вызывает потери энергии воздушного потока. Поэтому необходимо стремиться получить такое крыло, которое в работе могло бы давать возможно большую подъемную силу Ру и минимальную силу сопротивления Рх. Это соотношение между Ру и Рх будет зависеть от формы крыла и угла наклона α его поверхности к потоку.

Рис.7.3. Подъемная сила на крыле
Ветрогенераторы современных конструкций позволяют экономически эффективно использовать энергию ветра. С помощью ветрогенераторов сегодня можно не только поставлять электроэнергию в «сеть» (рис. 7.4), но и решать задачи электроснабжения локальных или островных объектов большой мощности.

Рис. 7.4. Схема электроснабжения на основе ветрогенератора
Контрольные вопросы:
1. Что относится к ветровой энергетике?
2. Принцип работы турбины ветрогенератора?
3. Принцип работы ветрогенератора?
4 . Как получается подъёмная сила на крыле ветрогенератора?
8-Лекция
ЭНЕРГИЯ БИОМАССЫ
План:

1. 
   Первичная биомасса, продукты преобразования энергии
   
2. 
   Химический состав биомассы
   
3. 
   Энергия биогаза
   
4. 
   Технология получения биогаза
   
5. 
   Биогазовая установка
   

Первичная биомасса является продуктом преобразования энергии солнечного излучения при фотосинтезе. Коэффициент полезного действия (КПД) фотосинтеза весьма низок (0,2–0,5%). В зависимости от свойств образованного в процессе фотосинтеза «органического сырья» возможны различные технологии его энергетического использования.

Существует огромный потенциал биомассы, который может быть задействован в случае улучшения использования существующих ресурсов и увеличения продуктивности растений. Биоэнергетика может быть модернизирована путем использования современных технологий для преобразования исходной биомассы в современные и удобные для использования виды энергоносителей (такие, как электроэнергия, жидкие и газообразные топлива и подготовленное твердое топливо). В результате значительно большее количество энергии, чем сегодня, могло быть извлечено из биомассы. Это могло бы принести существенную социальную и экономическую пользу как сельскому, так и городскому населению. Существующее в настоящее время ограничение доступа к удобным ресурсам ограничивает качество жизни миллионов людей в мире, в частности, в сельских районах развивающихся стран. Выращивание биомассы представляет собой сельскохозяйственный процесс, требующий больших трудовых ресурсов. В случае его развития могут быть созданы многочисленные рабочие места в сельскохозяйственных районах и ограничена миграция сельского населения в города. В то же время, выращивание биомассы может обеспечить развивающуюся в сельских районах промышленность удобным энергоносителем.
Биомасса растительного происхождения обычно содержит поглощенную и конденсированную влагу, различные типы органических и некоторые неорганические соединения. Состав биомассы зависит от ее происхождения (рис. 8.1).

Рис.8.1. Получение энергии из биомассы

Для растительной ткани характерно наличие в стенках клеток клетчатки, или целлюлозы, а также больших полостей (вакуолей). Протоплазма живых клеток, например, зеленой листвы, содержит некоторые протеины и значительное количество воды. Влага снижает эффективность и транспортабельность топлива.

Химический состав биомассы (рис.8.2) может различаться в зависимости от ее вида. Обычно растения состоят из 25% лигнина и 75% углеводов и/или сахаридов. Углеводородная фракция состоит из множества молекул сахаридов, соединенных между собой в длинные полимерные цепи. К наиболее важным категориям углеводородов можно отнести целлюлозу.
Технология прямого сжигания представляет собой наиболее очевидный способ извлечения энергии из биомассы. Она проста, хорошо изучена и доступна. Существует множество типов и размеров систем прямого сжигания, в которых можно сжигать различные виды топлива: помет животных, соломенные тюки, дрова, муниципальные отходы, старые автомобильные шины и пр. Тепло, получаемое при сжигании биомассы, может использоваться для отопления и горячего водоснабжения, для производства электроэнергии и в промышленных процессах. Одной из проблем, связанных с непосредственным сжиганием, является его низкая эффективность. В случае использования открытого пламени большая часть тепла теряется.
Например, сжигание древесины может быть разбито на несколько фаз.
Кипение воды, содержащейся в древесине. Даже древесина, высушенная в течение нескольких лет, содержит от 15 до 20% воды в клеточной структуре. При горении осуществляется выделение газовой (летучей) составляющей. Очень важно, чтобы эти газы сгорали, а не «вылетали в трубу».

Рис.8.2. Химический состав биомассы (без учета воды)