ݺߣ

ݺߣShare a Scribd company logo

Погорельцев Дмитрий

•Download as DOCX, PDF•
•
Школьная лига РОСНАНО
Школьная лига РОСНАНО

В рамках конкурсной программы "Школьной лиги РОСНАНО"

1 of 5
Download to read offline
«Использование альтернативной энергетики в моей школе» Цель: выявить целесообразные альтернативные источники энергии для МБОУ – лицей №10 г.Белгорода. Задачи: выявить существующие альтернативные источники энергии, которые смогут обеспечить МБОУ –лицей №10 электрической энергией , учитывая факторы стоимости , экологичности и окупаемости проекта. Ход работы: Проведя некоторые расчеты, мы составили таблицу по расходу электроэнергии МБОУ – лицей №10 за 2013год: Месяц кВтч Сумма руб.,( с учетом НДС) Январь 9 525 35 609,89 Февраль 23 523 97 876,67 Март 16 653 69 243,79 Апрель 7 854 31 391,89 Май 11 640 47 655,10 Июнь 10 284 41 974,65 Июль 5 010 22 517,,81 Август 5 700 26 110,46 Сентябрь 11 880 52 319,48 Октябрь 31 740 140 176,84 Ноябрь 18 450 79 438,02 Декабрь 13 020 57 526,24 Итого: 165 279 701 840,84 Исходя из данных по школе о потреблении энергии и ее мощности , получаем что с запасом мощность установки должна быть 200кВт/ч и в год установка должна вырабатывать примерно 200 000 кВт. Проведя исследования по альтернативным источникам энергии, можно выделить несколько вариантов , которые могут быть использованы в нашей школе, а также подтвердили уже свою целесообразность использования:  Энергия на солнечных батареях;  Ветровые электростанции;  Биогазовая ТЭС; Следует рассмотреть все «за» и «против» по каждому альтернативному источнику энергии и выбрать более подходящий для нашей школы, обращая внимание на окупаемость, стоимость, мощность, а так же на природные факторы по территориальному признаку. 1)Ветровые электростанции - устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим ее преобразованием в электрическую энергию. Оптимальная скорость ветра для максимальной мощности генератора должна составлять 12 м/с.
Использование ветрогенератора экономически эффективно в местности со среднегодовой скоростью ветра от 4 м/с. Белгородская область находится в синей полосе ветров, т.е. средняя скорость ветра 3.5 – 4 м/c, что составит всего 15 – 20 % от максимальной мощности генератора. Получаем, что мощность всей ветряной установки должна быть примерно 1МВт, на 2014 год стоимость 1 кВт мощности составляет 1200 Евро, т.е. стоимость всей установки будет приблизительно 1.2 млн. евро. Для школы это естественно нецелесообразно и невозможно, но для точности проведем расчеты срока окупаемости проекта: Из таблицы по электропотреблению видно, что средний счет за электроэнергию на 2014 год составляет 700 000р, тогда простым делением с учетом курса евро получаем , что проект окупится через 84 года, и это еще без учета инфляции и расходов на обслуживание. Таким образом, вид альтернативного источника электроэнергии - ветряная установка, не подходит для нашей школы. 2) Солнечные батареи Будет целесообразно, если все расчеты по солнечным батареям мы будем вести на основании продукта от компании Hevel solar, которая является партнером РОСНАНО, также в свою очередь РОСНАНО является учредителем этой компании.
Итак, по заверениям производителя солнечные модули Hevel имеют больший КПД по сравнению с другими производителями. Электрические характеристики при стандартных тестовых условиях* Номинальная пиковая мощность (±3%) [Wp] 120 125 Напряжение при номинальной мощности [V] 99 100 Сила тока при номинальной мощности [A] 1,22 1,25 Напряжение открытого контура [V] 130 131 Ток короткого замыкания [A] 1,44 1,45 * электрические характеристики даны при стандартных тестовых условиях (СТУ): 1000 Вт/м², ВМ (воздушная масса) 1,5 температура модуля 25 °C, прямой свет, оптимальный угол наклона, модуль в стабилизированном состоянии. Наша местность находится далеко от линии тропика, поэтому день несколько короче, причем пик потребления энергии приходится на зиму, поэтому объем вырабатываемой энергии будет несколько ниже. Поэтому примем мощность модуля равную 100 Вт/ч. Теперь можно рассчитать количество требуемых модулей : 200 000/100 = 2000 модулей. Один модуль на 2014 год стоит 10000р, получаем, что вся установка будет стоить 20 млн.р. Но это с запасом, а также этот расчет ведется на полный переход школы на солнечную электроэнергию, и такая установка сможет в среднем вырабатывать 60000 – 70000 кВт в месяц в своем пиковом режиме. Если мы хотим получить установку, которая бы обеспечивала школу электроэнергией, но не имела бы запаса мощности, то стоимость установки снизится примерно до 10 млн.р. И окупаемость такой установки 15 лет. Это достаточно удовлетворительные цифры, поэтому сейчас многими странами ведется частичный переход на солнечную энергетику. 3) Биогазовая установка. Биогазовая станция (Биогазовая установка) – это комплекс оборудования по переработке органических отходов с производством удобрений и биогаза, который используется в энергоустановках для выработки электроэнергии и тепла. Работу станции можно разделить делится на два технологических процесса:
 Анаэробное метановое брожение отходов для получения биогаза.  Сжигание биогаза в энергетической установке для получения электрической энергии и тепла. Анаэробное метановое брожение отходов - это разложение биомассы до простейших составляющих с получением метана, двуокиси углерода и воды под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Органические отходы, пригодные для производства биогаза: Субстрат Выход биогаза Доля метана Количество энергии [нм3 /т субстрата] [% об объема биогаза] [кВтч с тонны субстрата] Навозная жижа КРС 25 56 55,84 Свиные стоки 28 61 68,12 Навоз КРС 80 55 175,49 Птичий помет 140 64 357,36 Кукурузный силос 200 53 422,77 Травяной силос 180 54 387,67 Свекловичный жом 68 72 195,27 Чистый жир 1300 87 4 510,88 Также для производство биогаза пригодны: навоз, птичий помёт зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха , трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля. Наша область славится почти что не единственно в стране до последнего времени ( еще в Москве построили ) биогазовой ТЭС «Лучки». Она работает на отходах свиноводческого комплекса и комплекса мясопереработки. В среднем станция вырабатывает 19,6 млн кВт/ч в год. Стоимость всей установки на 150 кВт/ч равна 15 млн.р., что привлекает в нас в этом проекте, то абсолютная экологичность и новшество в этой сфере. При установке такого оборудования биомассу мы будем получать : 1. Ил из реки, у нас на протяжении многих лет ведется чистка водоемов, а весь ил увозится за город, поэтому можно использовать его. 2. Также можно использовать отходы городской канализации, которые в нашем квартале тоже свозятся далеко за город.
3. Также неподалеку от нашего лицея есть пищевой комбинат, где отходы производства могли бы привозится и утилизироваться у нас, что достаточно менее проблематично для самого комбината. Окупаемость такой станции примерно 15 – 20 лет, но ведь помимо получения электроэнергии мы решаем ряд экологических проблем города. ВЫВОД: Таким образом, для альтернативного источника энергии в нашей местности, а именно в нашей школе МБОУ – ЛИЦЕЙ № 10 Г. Белгород , можно использовать солнечную энергию и как экологический , новый и перспективный метод получения электроэнергии Биогазовая ТЭС. Работу выполнили обучающиеся МБОУ – лицея №10 г. Белгорода: Криволапова Анастасия Погорельцев Дмитрий Рядинский Михаил

More Related Content

Погорельцев Дмитрий

  • 1. «Использование альтернативной энергетики в моей школе» Цель: выявить целесообразные альтернативные источники энергии для МБОУ – лицей №10 г.Белгорода. Задачи: выявить существующие альтернативные источники энергии, которые смогут обеспечить МБОУ –лицей №10 электрической энергией , учитывая факторы стоимости , экологичности и окупаемости проекта. Ход работы: Проведя некоторые расчеты, мы составили таблицу по расходу электроэнергии МБОУ – лицей №10 за 2013год: Месяц кВтч Сумма руб.,( с учетом НДС) Январь 9 525 35 609,89 Февраль 23 523 97 876,67 Март 16 653 69 243,79 Апрель 7 854 31 391,89 Май 11 640 47 655,10 Июнь 10 284 41 974,65 Июль 5 010 22 517,,81 Август 5 700 26 110,46 Сентябрь 11 880 52 319,48 Октябрь 31 740 140 176,84 Ноябрь 18 450 79 438,02 Декабрь 13 020 57 526,24 Итого: 165 279 701 840,84 Исходя из данных по школе о потреблении энергии и ее мощности , получаем что с запасом мощность установки должна быть 200кВт/ч и в год установка должна вырабатывать примерно 200 000 кВт. Проведя исследования по альтернативным источникам энергии, можно выделить несколько вариантов , которые могут быть использованы в нашей школе, а также подтвердили уже свою целесообразность использования:  Энергия на солнечных батареях;  Ветровые электростанции;  Биогазовая ТЭС; Следует рассмотреть все «за» и «против» по каждому альтернативному источнику энергии и выбрать более подходящий для нашей школы, обращая внимание на окупаемость, стоимость, мощность, а так же на природные факторы по территориальному признаку. 1)Ветровые электростанции - устройство для преобразования кинетической энергии ветрового потока в механическую энергию вращения ротора с последующим ее преобразованием в электрическую энергию. Оптимальная скорость ветра для максимальной мощности генератора должна составлять 12 м/с.
  • 2. Использование ветрогенератора экономически эффективно в местности со среднегодовой скоростью ветра от 4 м/с. Белгородская область находится в синей полосе ветров, т.е. средняя скорость ветра 3.5 – 4 м/c, что составит всего 15 – 20 % от максимальной мощности генератора. Получаем, что мощность всей ветряной установки должна быть примерно 1МВт, на 2014 год стоимость 1 кВт мощности составляет 1200 Евро, т.е. стоимость всей установки будет приблизительно 1.2 млн. евро. Для школы это естественно нецелесообразно и невозможно, но для точности проведем расчеты срока окупаемости проекта: Из таблицы по электропотреблению видно, что средний счет за электроэнергию на 2014 год составляет 700 000р, тогда простым делением с учетом курса евро получаем , что проект окупится через 84 года, и это еще без учета инфляции и расходов на обслуживание. Таким образом, вид альтернативного источника электроэнергии - ветряная установка, не подходит для нашей школы. 2) Солнечные батареи Будет целесообразно, если все расчеты по солнечным батареям мы будем вести на основании продукта от компании Hevel solar, которая является партнером РОСНАНО, также в свою очередь РОСНАНО является учредителем этой компании.
  • 3. Итак, по заверениям производителя солнечные модули Hevel имеют больший КПД по сравнению с другими производителями. Электрические характеристики при стандартных тестовых условиях* Номинальная пиковая мощность (±3%) [Wp] 120 125 Напряжение при номинальной мощности [V] 99 100 Сила тока при номинальной мощности [A] 1,22 1,25 Напряжение открытого контура [V] 130 131 Ток короткого замыкания [A] 1,44 1,45 * электрические характеристики даны при стандартных тестовых условиях (СТУ): 1000 Вт/м², ВМ (воздушная масса) 1,5 температура модуля 25 °C, прямой свет, оптимальный угол наклона, модуль в стабилизированном состоянии. Наша местность находится далеко от линии тропика, поэтому день несколько короче, причем пик потребления энергии приходится на зиму, поэтому объем вырабатываемой энергии будет несколько ниже. Поэтому примем мощность модуля равную 100 Вт/ч. Теперь можно рассчитать количество требуемых модулей : 200 000/100 = 2000 модулей. Один модуль на 2014 год стоит 10000р, получаем, что вся установка будет стоить 20 млн.р. Но это с запасом, а также этот расчет ведется на полный переход школы на солнечную электроэнергию, и такая установка сможет в среднем вырабатывать 60000 – 70000 кВт в месяц в своем пиковом режиме. Если мы хотим получить установку, которая бы обеспечивала школу электроэнергией, но не имела бы запаса мощности, то стоимость установки снизится примерно до 10 млн.р. И окупаемость такой установки 15 лет. Это достаточно удовлетворительные цифры, поэтому сейчас многими странами ведется частичный переход на солнечную энергетику. 3) Биогазовая установка. Биогазовая станция (Биогазовая установка) – это комплекс оборудования по переработке органических отходов с производством удобрений и биогаза, который используется в энергоустановках для выработки электроэнергии и тепла. Работу станции можно разделить делится на два технологических процесса:
  • 4.  Анаэробное метановое брожение отходов для получения биогаза.  Сжигание биогаза в энергетической установке для получения электрической энергии и тепла. Анаэробное метановое брожение отходов - это разложение биомассы до простейших составляющих с получением метана, двуокиси углерода и воды под воздействием трёх видов бактерий. В цепочке питания последующие бактерии питаются продуктами жизнедеятельности предыдущих. Первый вид — бактерии гидролизные, второй — кислотообразующие, третий — метанообразующие. В производстве биогаза участвуют не только бактерии класса метаногенов, а все три вида. Органические отходы, пригодные для производства биогаза: Субстрат Выход биогаза Доля метана Количество энергии [нм3 /т субстрата] [% об объема биогаза] [кВтч с тонны субстрата] Навозная жижа КРС 25 56 55,84 Свиные стоки 28 61 68,12 Навоз КРС 80 55 175,49 Птичий помет 140 64 357,36 Кукурузный силос 200 53 422,77 Травяной силос 180 54 387,67 Свекловичный жом 68 72 195,27 Чистый жир 1300 87 4 510,88 Также для производство биогаза пригодны: навоз, птичий помёт зерновая и меласная послеспиртовая барда, пивная дробина, свекольный жом, фекальные осадки, отходы рыбного и забойного цеха , трава, бытовые отходы, отходы молокозаводов — соленая и сладкая молочная сыворотка, отходы производства биодизеля — технический глицерин от производства биодизеля из рапса, отходы от производства соков — жом фруктовый, ягодный, овощной, виноградная выжимка, водоросли, отходы производства крахмала и патоки — мезга и сироп, отходы переработки картофеля. Наша область славится почти что не единственно в стране до последнего времени ( еще в Москве построили ) биогазовой ТЭС «Лучки». Она работает на отходах свиноводческого комплекса и комплекса мясопереработки. В среднем станция вырабатывает 19,6 млн кВт/ч в год. Стоимость всей установки на 150 кВт/ч равна 15 млн.р., что привлекает в нас в этом проекте, то абсолютная экологичность и новшество в этой сфере. При установке такого оборудования биомассу мы будем получать : 1. Ил из реки, у нас на протяжении многих лет ведется чистка водоемов, а весь ил увозится за город, поэтому можно использовать его. 2. Также можно использовать отходы городской канализации, которые в нашем квартале тоже свозятся далеко за город.
  • 5. 3. Также неподалеку от нашего лицея есть пищевой комбинат, где отходы производства могли бы привозится и утилизироваться у нас, что достаточно менее проблематично для самого комбината. Окупаемость такой станции примерно 15 – 20 лет, но ведь помимо получения электроэнергии мы решаем ряд экологических проблем города. ВЫВОД: Таким образом, для альтернативного источника энергии в нашей местности, а именно в нашей школе МБОУ – ЛИЦЕЙ № 10 Г. Белгород , можно использовать солнечную энергию и как экологический , новый и перспективный метод получения электроэнергии Биогазовая ТЭС. Работу выполнили обучающиеся МБОУ – лицея №10 г. Белгорода: Криволапова Анастасия Погорельцев Дмитрий Рядинский Михаил