Нетрадиционные возобновляемые источники энергии
(IstEnergy)

НЕТРАДИЦИОННЫЕ И ВОЗОБНОВЛЯЕМЫЕ
ИСТОЧНИКИ ЭНЕРГИИ

АННОТАЦИЯ

Рабочая программа, методические указания и контрольные задания по дисциплине «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» предназначены для студентов ИДО, обучающихся по специальностям 140101 «Тепловые электрические станции»
и 140104 «Промышленная теплоэнергетика». Данная дисциплина изучается в одном семестре.

Приведено содержание основных тем дисциплины, указаны перечень лабораторных работ и темы практических занятий. Приведены варианты заданий для контрольной работы. Даны методические указания по выполнению контрольной работы.

1. ЦЕЛИ И ЗАДАЧИ ИЗУЧЕНИЯ ДИСЦИПЛИНЫ

1.1. Цель преподавания дисциплины

Ограниченные запасы жидкого и газового топлива в ближайшие десятилетия будут истощаться, топливная составляющая себестоимости электрической и тепловой энергии будет возрастать. Себестоимость энергии, получаемой на возобновляемых и нетрадиционных энергоисточниках, наоборот, снижается с накоплением опыта и совершенствованием новых установок. Уже сейчас возможно приближение ее к себестоимости энергии традиционных ТЭС и АЭС.

Целью изучения дисциплины «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» является формирование у студентов знаний в области перспектив развития и имеющегося мирового и отечественного опыта освоения источников энергии, альтернативных по отношениюк традиционным (тепловая и атомная энергетика).

Дисциплина «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии», наряду с другими специальными дисциплинами, указаннымив учебном плане, дает комплекс знаний, являющийся основой деятельности студентов специальностей 140101 «Тепловые электрические станции» и 140104 «Промышленная теплоэнергетика», работа которых неразрывно связана с ТЭС и АЭС. Студенты применяют знания по нетрадиционным и возобновляемым источникам энергии для сопоставлений и оценки альтернативных и конкурентных путей энергоснабжения в обществе.

1.2. Задачи изложения и изучения дисциплины

Задачи дисциплины – изучение основных возобновляемых энергоресурсов, основных принципов их использования, конструкций и режимов работы соответствующих энергоустановок, мирового и отечественного опыта их эксплуатации, перспектив развития энергетики на нетрадиционных и возобновляемых энергоисточниках.

После изучения данной дисциплины студент должен:

иметь представление:

· о нетрадиционных и возобновляемых источниках энергии;

· о нетрадиционных методах получения и преобразования энергии;

знать:

· основные альтернативные источники энергии;

· принципы процессов получения конечных видов энергии из нетрадиционных и возобновляемых источников энергии;

· методы преобразования природной энергии и энергии вторичных источников в тепловую и электрическую энергию;

иметь навыки:

· производить расчеты по оценке параметров энергетических источников энергии, плотности потоков энергии;

· расчетов по определению возможной мощности энергетических установок, получения основных конструктивных параметров для оценки возможности их сооружения;

· составлять принципиальные схемы установок использования возобновляемых источников энергии.

1.3. Перечень дисциплин, усвоение которых необходимо при изучении данной дисциплины

Данная дисциплина основывается на дисциплинах естественно-научного и общепрофессионального циклов, таких, как:

· «Теоретические основы теплотехники» (раздел техническая термодинамика): циклы установок преобразования энергии; 1-й и 2-й законы термодинамики; расчет параметров состояния пара, воды, воздуха, других рабочих тел.

· «Гидрогазодинамика»: основные уравнения и теоремы идеальной жидкости и газа, динамика вязкой жидкости, одномерные течения вязкой сжимаемой жидкости, гидродинамический пограничный слой.

· «Основы инженерного проектирования»: основы расчета на прочность и жесткость детали для передачи вращательного движения; опоры осей и валов; соединения.

· «Инженерная графика»: линии, поверхности, основные позиционные задачи, аксонометрия, элементы технического черчения.

· «Математика».

1.4. Перечень дисциплин, при усвоении которых необходимо знание данной дисциплины

Материалы дисциплины «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» используются при изучении следующих дисциплин:

· «Тепловые и атомные электростанции».

· «Охрана окружающей среды на ТЭС и АЭС».

· При выполнении выпускных квалификационных работ.

2. СОДЕРЖАНИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

2.1. Введение

Топливно-энергетический баланс РФ в начале ХХI века. Оценки запасов ископаемого топлива. Перспективы развития атомной энергетики. Вредные воздействия традиционной энергетики на окружающую среду. Традиционные и нетрадиционные источники энергии.

Место нетрадиционных источников в удовлетворении энергетических потребностей человека.

2.2. Возможности использования энергии Солнца

Солнечная энергия как первоисточник энергетических ресурсов Земли. Солнечная постоянная, баланс лучистой энергии на поверхности Земли. Распределение интенсивности солнечной энергии по планетеи регионам РФ. Мировой опыт использования солнечной энергии.

Физические основы процессов преобразования солнечной энергии. Безмашинные преобразователи солнечной энергии. Фотоэлектрические преобразователи.

Типы коллекторов. Принципы их действия и методы расчетов.

Космические СЭС. Паротурбинные СЭС. Гелиостаты. Солнечные системы теплоснабжения. Солнечные теплоаккумуляторы. Солнечные электростанции.

2.3. Использование энергии ветра

Ресурсы энергии ветра в регионах России. Мировой опыт в области ветроэнергетики. Типы ветроэнергетических установок. Конструкции ветродвигателей и ВЭС, зависимость мощности ВЭС от скорости ветра и диаметра ветроколеса. Расчет идеального и реального ветряка.

Режимы работы ветроэлектростанций. Работа ВЭС в энергосистеме. Перспективы развития ветроэнергетики в России.

2.4. Геотермальная энергия

Тепловой режим земной коры. Источники геотермального тепла. Методы и способы использования геотермального тепла для выработки электроэнергии и в системах теплоснабжения.

Геотермальные ресурсы РФ. Одноконтурные ГеоТЭС, проблемы сепарации пара. Двухконтурные ГеоТЭС на водяном паре, на низкокипящих рабочих телах.

Модульные энергоблоки для ГеоТЭС. Геотермальное теплоснабжение. Экологические показатели геотермальных ТЭС.

2.5. Использование энергии океана

Энергетические ресурсы океана. Принципиальные схемы установок по использованию энергии океана. Практическая невозможность ее освоения в паротурбинных и термоэлектрических установках.

2.6. Биотопливо

Фотосинтез как естественный аккумулятор солнечной энергии. Топливная древесина, полевые культуры, отходы лесоперерабатывающей и целлюлозно-бумажной промышленности как энергоносители. Синтетическое жидкое топливо. Биосинтез (метановое брожение), использование биогаза очистных сооружений и городских свалок. Котельные установки для сжигания биотоплива.

2.7. Вторичные энергетические ресурсы и энергосбережение

Совершенствование процессов потребления и передачи энергии. Развитие систем аккумулирования энергии. Роль нормативно-правовых документов для энергосбережения. Закон РФ об энергосбережении.

Понятие вторичных энергетических ресурсов. Способы использования и преобразования ВЭР. Отходы производства и сельскохозяйственные отходы, способы и возможности их использования для получения электрической и тепловой энергии.

Использование вторичных энергоресурсов в промышленности и жилищно-коммунальном хозяйстве. Тепловые насосы.

3. СОДЕРЖАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОГО РАЗДЕЛА ДИСЦИПЛИНЫ

3.1. Тематика практических занятий

Практические занятия посвящены приобретению умений и навыков решения задач по основным разделам курса, а также умения анализировать полученные результаты.

1. Расчет солнечной электростанции с плоскими параболическими концентраторами – 2 часа.

2. Расчет ветроэнергетической установки – 2 часа.

3. Расчет двухконтурной геотермальной электрической станции – 2 часа.

3.2. Перечень лабораторных работ

Лабораторные работы посвящены приобретению умений и навыков решения задач по основным разделам курса, а также умения анализировать полученные результаты.

1. Исследование характеристик солнечного элемента – 2 часа.

2. Исследование ветроустановки – 2 часа.

3.

4. РЕЙТИНГ-ПЛАН

по курсу Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

№ п/п

Задания

Баллы

1

Задача №1

20

2

Задача №2

20

3

Задача №3

20

4

Промежуточный контроль 1

10

5

Промежуточный контроль 2

10

6

Итоговый контроль

20

ИТОГО:

100


5. УЧЕБНО-МЕТОДИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДИСЦИПЛИНЫ

5.1. Литература обязательная

1. Губин В.Е. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии / В.Е. Губин, А.А. Матвеева, А.С. Матвеев. – Томск: Изд-во ТПУ, 2011. – 216 c .

2. Губин В.Е. Малоотходные и ресурсосберегающие технологии в энергетике / В.Е. Губин, С.А. Косяков. – Томск: НТЛ, 2002. – 252 с.

3. Лабейш В.Г. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. – СПб.: СЗТУ, 2003. – 80 с.

5.2. Литература дополнительная

4. Скалкин Ф.В. Энергетика и окружающая среда / Ф.В. Скалкин, А.А. Канаев, И.З. Копп. – Л.: Энергоиздат, 1981. – 280 с.

5. Ревелль П. Среда нашего обитания. Кн. 3. Энергетические проблемы человечества / П. Ревелль, Ч. Ревелль. – М.: Мир, 1995. – 291 с.

6. Гидроэнергетика и комплексное использование водных ресурсов / под ред. П.С. Непорожнего. – М.: Энергоиздат, 1982. – 559 с.

6. ИНТЕРНЕТ ИСТОЧНИКИ

Компании и Ассоциации по нетрадиционной энергетике

  1. Лаборатория геотермальной энергетики ЭНИН им.Кржижановского РАО ЕЭС "России".
  2. CADDET (Centre for Analysis and Dissemination of Demonstrated Energy Technologies).
    Информация о технологиях в области возобновляемой энергетики и энергосбережения, применяемых в разных странах мира.
  3. Energy Efficiency
    Энергосбережение, новости энергетики, нетрадиционные и возобновляемые источники энергии.
  4. Fachhochschule Nordhausen - University of Applied Sciences
    Сайт Fachhochschule Nordhausen, где с сентября 2003 г. открыта специальность "Нетрадиционная и возобновляемая энергетика".

Солнечная энергетика

  1. ИНТЕРСОЛАРЦЕНТР
    Центр солнечной энергетики. Много полезной информации по нетрадиционной энергетике. Иллюстрированный справочник по возобновляемой энергетике.
  2. Solar Home
    ЗАО "Ваш солнечный дом".

Ветроэнергетика

  1. The American Wind Energy Assocication (AWEA)
    The American Wind Energy Assocication
  2. The European Wind Energy Assocication (EWEA)
    The European Wind Energy Assocication
  3. "ВЕТРОМОТОРЫ" Россия, г. Челябинск
  4. Электронный журнал "Wind Power Monthly"
    Электронный журнал, посвященный проблемам ветроэнергетики. Вполне приличный.

7. КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА

Energy: solar, wind, geothermal, ocean. Secondary energy resources and energy efficiency, biofuels, conventional and unconventional energy sources.

Энергия: Солнца, ветра, геотермальная, океана. Вторичные энергетические ресурсы и энергосбережение, биотопливо, традиционные и нетрадиционные источники энергии.

8. ИНФОРМАЦИЯ О ПРЕПОДАВАТЕЛЕ

Матвеев Александр Сергеевич

Энергетический институт

Кафедра атомных и тепловых электростанций

Учебный корпус № 4, 234.   тел. 42-08-37

Доцент

e-mail: matveev@tpu.ru

Copyright ©2011. Tomsk Polytechnic University,
All rights reserved.