Международный государственный экологический институт имени А. Д. Сахарова Белорусского государственного университета

Демонстрационная площадка возобновляемых источников энергии

     Гордость филиала «Ресурсный центр ЭкоТехноПарк – ВОЛМА» УО «РИПО» – демонстрационная площадка с образцами установок, использующих для производства  энергии возобновляемые энергетические ресурсы. Это ветроэнергетические установки, солнечные батареи (дар Земли Форарльберг (Австрия);  микро-ГЭС и котельная на древесном биосырье (установлены при финансовой поддержке Земли Форарльберг (Австрия и посредничестве Института им. Отто Хуга (Мюнхен, Германия). Демонстрационная площадка служит реализации одного из актуальных направлений подготовки будущих специалистов-экологов в области использования экологически чистых возобновляемых энергетических ресурсов.

волма3

Она позволяет обеспечить:

  • обучение и проведение практики и лабораторных работ студентов по  специализации «Энергоэффективные технологии и энергетический менеджмент»;
  • повышение квалификации технических кадров предприятий среднего и малого бизнеса, энергетики и сельского хозяйства;
  • накопление и систематизацию новых знаний в области использования возобновляемых источников энергии (база данных), консультирование специалистов и населения по этим вопросам;
  • проведение научно-исследовательских работ по совершенствованию и оценке сравнительной эффективности использования в условиях Республики Беларусь установок, работающих на возобновляемых источниках энергии;
  • Объект 1. Роторная ветроэнергетическая установка ВЭУ-250 »

    • Объект 1. Роторная ветроэнергетическая установка ВЭУ-250

          Ветроэнергетическая установка ВЭУ-250, преобразующая энергию ветра в электрическую, предназначена для параллельной работы с трехфазной сетью 0,4 кВ, напряжением 220/380В, частотой 50 Гц. Установка работает в составе комплекса, включающего в себя саму установку, трансформаторную подстанцию 10/0,4 кВ и центральный пульт управления. Преобразование энергии ветрового потока в электрическую энергию происходит за счет появления подъемной силы на роторах при их принудительном вращении.

    Установка состоит из следующих основных узлов:

    • опора с фундаментом;
    • платформа поворотная;
    • центральный вал со ступицей для крепления роторов;
    • фермы с роторами;
    • редуктор-мультипликатор;
    • генераторы;
    • муфта предохранительная (от перегрузки генератора);
    • редуктор поворота платформы;
    • датчик угла поворота платформы;
    • датчики скорости и направления ветра;
    • система автоматизированного управления.

    Для работы ВЭУ в долговременном круглосуточном режиме без вмешательства обслуживающего персонала установлена система автоматизированного управления. На систему возложены следующие задачи:

    • отслеживать среднюю скорость ветрового потока и осуществлять вывод ее на эксплуатационный режим работы;
    • следить за направлением и скоростью ветрового потока, и соответственно, ориентировать ветроколесо и менять обороты роторов для получения максимального КПД энергоустановки;
    • проверять состояние исполнительных механизмов, в случае несоответствия их заданным командам пытаться устранить несоответствие или останавливать работу установки;
    • следить за параметрами отдаваемой электрической энергии в общую энергосеть и для оптимальной работы подключать один из двух установленных генераторов;
    • отображать текущую информацию на удаленном видеотерминале в удобном для наблюдения за работой ВЭУ виде;
    • в критических случаях (резкого усиления скорости ветра и др.) выводить установку из рабочего режима и фиксировать в энергонезависимой памяти программируемого контролера данные за последние 2 минуты работы, предшествующие отключению;
    • при уменьшении средней скорости ветрового потока ниже рабочей переводить ВЭУ в режим ожидания;
    • отключать инвертор, если средняя скорость ветрового потока длительное время не возвращается в рабочий диапазон.

          Вырабатываемая ВУ-250 электроэнергия поставляется от «Объекта нетрадиционной энергетики» в общую электросеть «Энергоснабжающей организации» согласно заключенному договору между МГЭУ им. А.Д. Сахарова и РУП «Минскэнерго». Оплата за электроэнергию производится по специальному тарифу, установленному для энергоснабжающих организаций концерна «Белэнерго» в соответствии с Постановлением Министерства экономики Республики Беларусь от 31 мая 2006 г. № 91 с применением коэффициента 0,85. Для объектов нетрадиционной и возобновляемой энергетики, построенных без использования средств государственной поддержки коэфициент – 1,3.

  • Объект 2. Автономная лопастная ветроэнергетическая установка фермерского типа ВЭУ-6 »

    • Объект 2. Автономная лопастная ветроэнергетическая установка фермерского типа ВЭУ-6

    волма4    Ветроэнергетическая установка ВЭУ-6 производства фирмы «Аэролла» (Республика Беларусь) номинальной мощностью 6 кВт предназначена для автономного использования вырабатываемой электроэнергии на территории комплекса и в лабораториях Центра.

          Конструкция ВЭУ-6 позволяет генератору при скорости ветра более 2 м/с начать зарядку блока аккумуляторных батарей. Потребители соединены с блоком через инвертор, который преобразует энергию, запасенную в аккумуляторах (24 В, 760 А/ч, 10 кВт/ч), в стандартное для большинства потребителей напряжение 220 В, 50 Гц. Такая схема позволяет в произвольное время, независимо от наличия и скорости ветра в данное время, обеспечивать потребителей электроэнергией.

         Вырабатываемая электрическая энергия используется для освещения территории парка. В 2009 году ВЭУ-6 произвела около 2100 кВт/ч электроэнергии, что позволило уменьшить затраты на сумму около 850 тыс. рублей.

  • Объект 3. Микрогидроэлектростанция »

    • Объект 3. Микрогидроэлектростанция
            На территории филиала «Ресурсный центр ЭкоТехноПарк – ВОЛМА» УО «РИПО» находятся два пруда, через которые протекает речка Волмянка. На одном пруду стоит небольшая плотина высотой 1,2 м и шириной 2,3 м. Через нее за 1 мин. проходит 50 л воды. Кинетическая энергия падающей воды на рабочее колесо с лопастями невелика, и поэтому на данной плотине применяется напорный гидроагрегат.
    волма5  Гидроагрегат состоит из энергоблока, водозаборного устройства и устройства автоматического регулирования. Используются микро-ГЭС как источники электроэнергии для дачных поселков, фермерских хозяйств, хуторов, а также для небольших производств в труднодоступных районах – там, где прокладывать сети невыгодно.

          Возможная выработка энергии микро-ГЭС за определенный период – величина переменная, зависящая от расхода воды в реке.

           Микро-ГЭС разработана НПО «РАНД» (Россия) и служит для освещения самой плотины, а также для демонстрационных и учебных целей. Она состоит из гидроагрегата МГА-1-0,25 и подводящих устройств, включающих водоприемник, водовод и два дисковых затвора с ручным управлением от редуктора. Для удобства обслуживания один затвор оснащен устройством дистанционного управления. В водоприемнике предусмотрена сороудерживающая решетка. Общая длина водовода –11,4 м. Гидроагрегат МГА-1-0,25 состоит из гидротурбины и генератора электрического тока, объединенных в едином блоке. Гидротурбина преобразует механическую энергию потока воды в механическую энергию вращения ротора, являясь приводным двигателем генератора.

         Особенностью эксплуатации микрогидроэлектростанции является то, что по причине несоответствия расхода воды в реке за тот или иной период требуемому количеству энергии необходимо регулировать сток воды с верхнего бьефа, то есть накапливать воду в период с небольшой нагрузкой, чтобы в дополнение к естественному стоку израсходовать этот запас в период, когда нагрузка увеличивается (на Волме эту функцию выполняет искусственный водоем запрудного типа). Следует, однако, отметить, что гидроэлектростанции в целом не всегда обеспечивают гарантированную выработку энергии, являясь сезонными энергоагрегатами. Зимой их производительность резко падает: снежный покров и ледовые явления (лед и шуга), также как и летнее мелководье и пересыхание рек, могут вообще приостановить их работу.

  • Объект 4. Солнечная фотоэлектрическая система »

    • Объект 4. Солнечная фотоэлектрическая система

      волма6Постоянный рост цен на традиционные энергоносители заставляет полнее использовать потенциал местных и доступных  возобновляемых энергоресурсов. В поисках путей снижения традиционного энергопотребления сельских объектов наиболее привлекательным является использование экологически чистой энергии  солнечного излучения, которую можно с высокой эффективностью непосредственно преобразовывать в тепловую и электрическую энергию. Доступность этого ресурса предоставляет возможность организации тепло- и электроснабжения автономных и сезонных объектов.

         Для отработки технологии получения электрической энергии с помощью фотоэлектрических модулей и передачи ее в местную электросеть в филиале «Ресурсный центр ЭкоТехноПарк – ВОЛМА» УО «РИПО» смонтирована на крыше здания фотоэлектрическая система, состоящая из 14 модулей КС 125GH-2 фирмы «Кyocera» (Япония). Длина каждого модуля –1425 мм, ширина – 652 мм, толщина – 36 мм, вес – 12,2 кг. Максимальная мощность – 125 Вт. Общая максимальная мощность всех модулей –1,75 кВт.
    Вырабатываемая электроэнергия используется для независимого энергоснабжения потребителей Филиал «Ресурсный центр ЭкоТехноПарк – ВОЛМА» УО «РИПО».

  • Объект 5. Котельная на древесном биосырье »

    • Объект 5. Котельная на древесном биосырье

         Важнейшим элементом в системе теплоснабжения филиала «Ресурсный центр ЭкоТехноПарк – ВОЛМА» УО «РИПО» является теплоэнергетическая установка на древесном биосырье фирмы «КОВ» (Австрия) Pyrot 250 мощностью 250 кВт. Установка Pyrot разработана для сжигания сухих древесных отходов деревообрабатывающей промышленности и успешно применяется при обогреве больших зданий. Метод ротационного сжигания, используемый в ее конструкции, позволяет применять в качестве топлива разнообразный спектр материалов, что обеспечивает высокий КПД их работы (до 95 %) и низкое содержание в дымовых выбросах остаточных газов (приближается к оборудованию для сжигания природного газа).

         Установка Pyrot 250 представляет собой новое поколение теплоэнергетической техники, в которой процесс горения происходит при недостатке вохдуха, при повышенной температуре (780–950°С) и длительном времени сгорания. Это обеспечивается удлинением пути движения горючих газов за счет спиралевидной конструкции высокотемпературной камеры установки.

         Таким образом, благодаря более глубокому сжиганию, эмиссия CO и NO в атмосферу значительно ниже, чем при сжигании нефти. Кроме этого, древесина, в отличие от нефти и природного газа, CO2-нейтральна и возобновляема. Применение в конструкции Pyrot новых способов сжигания древесины позволяет также увеличить коэффициент полезного действия до 90%.

      Кроме оборудования с автоматизированной подачей древесного биосырья на базе УНК «Волма» смонтирована теплоэнергетическая установка Pyromat ECO 150 мощностью 150 кВт с ручной загрузкой дров длиной до 1 метра или прессованных из опилок брикетов.

          Представленные выше установки поставляются в комплекте с бойлерами для горячей воды.

          Принцип работы системы отопления на основе представленных выше котлов заключается в следующем:

    • с помощью одного из котлов (второй резервный) вода в бойлерах (общая емкость 5000 л) нагревается до температуры не выше 95°С. При достижении указанной температуры котел автоматически отключается;
    • теплоноситель (вода), находящийся в бойлерах-накопителях, при помощи насосов нагнетается по трубопроводам котельной и теплотрассам из предварительно изолированных труб в теплообменные пункты зданий;
    • установленные в каждом из зданий высокоэффективные теплообменники осуществляют нагрев воды в системе отопления. С помощью насосов обеспечивается циркуляция воды и нагрев батарей до необходимой температуры.

        В отопительные сезоны 2008–2010 гг котельная обеспечивала теплом здания котельной и учебно-гостиничного комплекса. Было произведено более 240000 кВт·ч тепловой энергии, что позволило уменьшить затраты на сумму более 8,5 млн рублей.

  • Объект 6. Тепловой насос »

    • Объект 6. Тепловой насос

    волма7   Тепловой насос представляет собой термодинамическую установку, в которой благодаря затрате механической энергии теплота от низкопотенциального источника передается потребителю при более высокой. Парокомпрессионный тепловой насос состоит из испарителя, компрессора, посредством которого происходит сжатие паров рабочей жидкости (холодильного агента), конденсатора, в котором осуществляется переход парообразного холодильного агента в жидкое состояние, и дроссельного вентиля, осуществляющего необратимое расширение жидкости с понижением давления и температуры.

    волма8   Таким образом, в тепловом насосе часть жидкости превращается в пар, при этом ее энтальпия остается неизменной.

      В испарителе поддерживаются более низкие, а в конденсаторе более высокие температуры и давление холодильного агента. Холодильный агент в конденсаторе превращается в жидкость, затем в дроссельном вентиле его давление понижается и он частично превращается в пар. Теплота, отводимая от конденсатора, используется для нагревания теплоносителя.

        Тепловой насос мощностью 10,2 кВт производства австрийской фирмы Vaillant передан Австрийским энергетическим агентством Международному государственному университету имени А.Д. Сахарова в рамках подписанного Меморандума о взаимопонимании и сотрудничестве. Монтаж насоса планируется в 2010 году, тепловая энергия будет использоваться для отопления теплицы.

Информация о  лабораториях, созданных на базе филиала «Ресурсный центр ЭкоТехноПарк – ВОЛМА» УО «РИПО» – центра возобновляемых источников энергии