Рабочая программа дисциплины «Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии» Цель дисциплины - изучение возможностей применения нетрадиционных и возобновляемых источников энергии в системах энергоснабжения промышленных предприятий; систем преобразования солнечной радиации в электрическую и тепловую энергию, использования энергии ветра, морских течений и теплового градиента температур для получения электрической энергии; возможностей применения биомассы и твердых бытовых отходов для производства электрической и тепловой энергии. Рабочая программа разработана доцентом кафедры теплоэнергетических систем В.А. Агеевым на основании примерной типовой программы дисциплины "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии", рекомендованной Минобразованием России для направления подготовки дипломированного специалиста 650800 - Теплоэнергетика (специальность 140106 "Энергообеспечение предприятий"). Учебный план Курс | Семестр | Лекции, ч | Практические занаятия, ч | Лабораторные работы, ч | Самостоятельная работа, ч | Отчетность | 4 | 8 | 32 | 16 | 16 | 56 | Экзамен | Темы лекционных занятий Состояние и перспективы развития альтернативных источников энергии. Традиционные и нетрадиционные источники энергии. Запасы и динамика потребления энергоресурсов, политика России в области нетрадиционных и возобновляемых источников энергии. Основные объекты нетрадиционной энергетики России. Преобразование солнечной энергии в электрическую. Интенсивность солнечного излучения. Фотоэлектрические свойства p-n перехода. Вольт-амперная характеристика солнечного элемента. Конструкции и материалы солнечных элементов. Системы солнечного теплоснабжения. Классификация и основные элементы гелиосистем. Концентрирующие гелиоприемники. Плоские солнечные коллекторы. Тепловое аккумулирование энергии. Энергетический баланс теплового аккумулятора. Классификация аккумуляторов тепла. Системы аккумулирования. Тепловое аккумулирование для солнечного обогрева и охлаждения помещений. Энергия ветра и возможности ее использования. Происхождение ветра, ветровые зоны России. Классификация ветродвигателей по принципу работы. Работа поверхности при действии на нее силы ветра. Работа ветрового колеса крыльчатого ветродвигателя. Теория идеального ветряка. Понятие идеального ветряка. Классическая теория идеального ветряка. Теория реального ветряка. Работа элементарных лопастей ветроколеса. Первое уравнение связи. Второе уравнение связи. Момент и мощность всего ветряка. Потери ветряных двигателей. Тепловой режим земной коры. Источники геотермального тепла. Тепловой режим земной коры. Подземные термальные воды (гидротермы). Запасы и распространение термальных вод. Состояние геотермальной энергетики в России. Использование геотермальной энергии для выработки тепловой и электрической энергии. Прямое использование геотермальной энергии. Геотермальные электростанции с бинарным циклом. Использование геотермальной энергии для теплоснабжения жилых и производственных зданий. Теплоснабжение высокотемпературной сильно минерализованной термальной водой. Теплоснабжение низкотемпературной маломинерализованной термальной водой. Энергетические ресурсы океана. Баланс возобновляемой энергии океана. Основы преобразования энергии волн. Преобразователи энергии волн: отслеживающие профиль волны, использующие энергию колеблющегося водяного столба, подводные устройства. Использование энергии приливов и морских течений. Общие сведения об использовании энергии приливов. Мощность приливных течений и приливного подъема воды. Использование энергии океанских течений. Общая характеристика технических решений. Преобразование тепловой энергии океана. Ресурсы тепловой энергии океана. Схема ОТЭС, работающей по замкнутому циклу. Схема ОТЭС, работающей по открытому циклу. Использование перепада температур океан-атмосфера. Прямое преобразование тепловой энергии. Понятие и классификация биотоплива. Биотопливо. Классификация биотоплива. Состав и свойства экскрементов животных и птиц. Выход биогаза из сельскохозяйственных отходов. Сырьевая база для производства биогаза. Использование биотоплива для энергетических целей Производство биомассы для энергетических целей. Пиролиз (сухая перегонка). Термохимические процессы. Спиртовая ферментация (брожение). Биоэнергетические установки. Биореактор. Подготовка и подача сырья в биореактор. Поддержание постоянной температуры в биореакторе. Система перемешивания сырья в биореакторе. Система хранения и использования биогаза. Экологические проблемы использования альтернативных источников энергии. Проблема взаимодействия энергетики и экологии. Экологические последствия развития солнечной энергетики. Влияние ветроэнергетики на природную среду. Возможные экологические проявления геотермальной энергетики. Экологические последствия использования энергии океана. Экологическая характеристика использования биоэнергетических установок. Темы практических занятий Расчет систем солнечного теплоснабжения. Расчет ветроэнергетических установок. Расчет систем геотермального теплоснабжения. Расчет параметров ОТЭС. Расчет биоэнергетических установок. Темы лабораторных работ Темы для самостоятельной работы Подготовка к лекциям, лабораторным и практическим занятиям. Расчетные работы. Самостоятельное изучение тем дисциплины: Охлаждение воздуха и опреснение воды при помощи солнечной энергии. Солнечные пруды. Биологическое, химическое и механическое аккумулирование энергии. Производство механической работы с помощью энергии ветра. Ветропарки в составе энергоситем. Двухконтурные геотермальные электростанции. Ледниковые электростанции. Усиление приливов. Гидроаккумулирующие станции. Фотосинтез. Темы расчетных работ Расчет долгосрочных характеристик систем солнечного теплоснабжения. Расчет характеристик ветроэнергетических установок. Расчет параметров океанской теплоэлектростанции. Учебно-методическое обеспечение дисциплины Рекомендуемая литература Алферов Ж.И., Бородин А.В. Земные профессии солнца. - М.: Сов. Россия, 1981. - 88 с. Андерсон Б. Солнечная энергия: (Основы строит. проектирования)/ Пер. с англ. А.Р. Анисимова: Под ред. Ю.Н. Малевского. - М.: Стройиздат, 1982. - 375 с. Андреев В.М., Грилихес В.А., Румянцев В.Д. Фотоэлектрическое преобразование концентрированного солнечного излучения. - Л.: Наука, 1989. - 310 с. Андреев В.М. Фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии. // Соросовский образовательный журнал. – 1996. – №7. – С. 93-98. Ахмедов Р.Б. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. - М.: О-во "Знание", 1988. Бекман У.А.и др. Расчет систем солнечного теплоснабжения / У. Бекман, С. Клейн, Дж. Даффи: Сокр. пер. с англ. Г.А. Гухман, С.Н. Смирнова. - М.: Энергоиздат, 1982. - 79 с. Богословский В.Н., Сканави А.Н. Отопление: Учеб. для вузов. - М.: Стройиздат, 1991. - 735 с. Бойлс Д. Биоэнергия: технология, термодинамика, издержки. - М. Агропромиздат, 1987. Бринкворт Б. Солнечная энергия для человека. Пер. с англ. В.Н. Оглоблева. Под ред. и предисл. Б.В. Тарнижевского. - М.: Мир, 1976. - 291 с. Валов М.И. Системы солнечного теплоснабжения. - М.: Изд-во МЭИ, 1991. Васильев Ю.С., Хрисанов Н.И. Экология использования возобновляющихся энергоисточников. - Л.: Изд-во Ленингр. ун-та. 1991. - 343 с. Васильев Л.Л., Гракович Л.П., Хрусталев Д.К. Тепловые трубы в системах с возобновляемыми источниками энергии. - Минск: Наука и техника, 1988. - 159 с. Веников В.А. Теория подобия и моделирования. - М.: Колос, 1976. Волновые энергетические станции в океане / В.И. Сичкарев, В.А. Акуличев. - М.: Наука, 1989. - 132 с. Гелиотехника: [Сборник]. - М.: Знание, 1983. - 63 с. Дворов И.М. Геотермальная энергетика. - М.: Наука, 1976. Дубровский В.С., Виестур У.Э. Метановое сбраживание сельскохозяйственных отходов. - Рига: Зинатие, 1988. Захидов Р.А. Технологии и испытания гелиотехнических концентрирующих систем. - Ташкент: Фан, 1978. Использование солнечной энергии в народном хозяйстве СССР. [Сборник статей. Отв. ред. д.т.н. В.А.Баум]. - М. Наука, 1965. Калашников Н.П. Альтернативные источники энергии. - М.: О-во "Знание", 1987. Калинин Ю.Я., Дубинин А.Б. Нетрадиционные способы получения энергии. - Саратов: СПИ, 1983. - 70 с. Колтун М.М. Селективные оптические поверхности преобразователей солнечной энергии. - М.: Наука, 1979. Коробков В.А. Преобразование энергии океана. - Л.: Судостроение, 1986. - 280 с. Лабунцов Д.А. Физические основы энергетики. - М.: Изд-во МЭИ, 2000. Лигачев В.А., Попов А.И. Лабораторная работа "Спектральная чувстви-тельность и вольт-амперная характеристика солнечного элемента" по кур-су "Физика и технология приборов на основе некристаллических полупро-водников". - М.: Изд-во МЭИ, 1999. - 15 с. Марочек В.И., Соловьев С.П. Пасынки энергетики. - М.: Знание, 1981. - 64 с. Мировая энергетика: прогноз развития до 2020 г.: Пер. с англ. - М.: Энергия, 1980. - 255 с. Муругов В.П., Каргиев В.М. Методология развития автономных энергосистем в сельском хозяйстве с использованием возобновляемых источников энергии. Санкт-Петербург, 1993г. Непорожний П.С., Обрезков В.И. Введение в специальность. Гидроэнергетика. - М.: Энергоиздат. - 303 с. Нетрадиционные источники энергии. - М. МЭИ, 1983. Нетрадиционные источники энергии. - М. Знание, 1985. - 95 с. Нетрадиционные источники энергии: рекоменд. библиогр. обзор/ сост. Л.М. Кузнецова. - М.: Книга, 1984. Общие и теоретические вопросы теплоэнергетики. Гелиоэнергетика. - М. 1972. Плешка М.С., Вырлан П.М., Стратан Ф.И. и др. Теплонасосные гелиосистемы отопления и горячего водоснабжения зданий. - Кишинев: Штиинца, 1990. - 122 с. Проблемы и перспективы развития мировой энергетики. - М.: Знание, 1982. - 48 с. Расчет долгосрочных характеристик системы солнечного теплоснабжения: Метод. указания к выполнению расчет. работы по дисциплине "Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии" / Сост. В.А. Агеев. - Саранск: Изд-во Мордов. ун-та, 2004. - 16 с. Селиванов Н.П. Энергоактивные солнечные здания. - М.: Знание, 1982. Скалкин Ф.В. и др. Энергетика и окружающая среда. - Л.: Энергоиздат, 1981. - 280 с. Соколов Д.Я. Использование водной энергии. - М.: Колос, 1965. Солнечные энергетические установки. - М.: ЭНИН, 1974. - 308 с. Соминский М.С. Солнечная электроэнергия. Полупроводники и Солнце. - М.: "Наука" Ленингр. отд-ние, 1965. Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. - М.: Энергоатомиздат, 1990. - 392 с. Удел Свен. Солнечная энергия и другие альтернативные источники энергии. - М.: Знание, 1980. Умаров Г.Я., Ершов А.А. Солнечная энергетика. - М.: Знание, 1974 Фатеев Е.М. Ветродвигатели и ветроустановки. - М.: Сельхозгиз, 1948. - 544 с. Фаворский О.Н. Установки для непосредственного преобразования тепловой энергии в электрическую. – М.: Высшая. школа, 1965. – 288 с. Хайнрих Г. и др. Теплонасосные установки для отопления и горячего водоснабжения / Г. Хайнрих, Х. Найорк, В. Нестлер; Пер. с нем. Н.Л. Кораблевой, ЕШ. Фельдмана; Под ред. Б.К. Явнеля. - М.: Стройиздат, 1985. - 351 с. Шершнев В., Дударев Н. Солнечные системы теплоснабжения // Строительная инженерия. - 2006. - №1. - http://www.stroing.ru/. Энергетика. - Киев: "Вища школа", 1971. Энергоактивные здания. - М.: Стройиздат, 1988. Энергосбережение в системах теплоснабжения, вентиляции и кондиционирования воздуха: Справ. пособие/ Л.Д. Богуславский, В.И. Ливчак, В.П. Титов и др.; Под ред. Л.Д. Богуславского и В.И. Ливчака. - М.: Стройиздат, 1990. - 624 с. Янтовский Е.И. Потоки энергии и эксергии. - М.: Наука, 1988. - 144 с. Справочная литература ГОСТ Р 51594-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Термины и определения. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. ГОСТ Р 51595-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Общие технические условия. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. ГОСТ Р 51596-2000. Нетрадиционная энергетика. Солнечная энергетика. Коллекторы солнечные. Методы испытаний. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2000. ГОСТ Р 51237-98. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Термины и определения. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 1999. ГОСТ Р 51997-2002. Нетрадиционная энергетика. Ветроэнергетика. Установки ветроэнергетические. Общие технические требования. - М.: ИПК Изд-во стандартов, 2003. ВСН 52-86. Установки солнечного горячего водоснабжения. Нормы проектирования. - М.: Госгражданстрой, 1988. ВСН 56-87. Геотермальное теплохладоснабжение жилых и общественных зданий и сооружений. Нормы проектирования. - М.: Стройиздат, 1989. РД 34.20.115-89. Методические указания по расчету и проектированию систем солнечного теплоснабжения. - М.: СПО Союзтехэнерго, 1990. |