Енергоефективність застосування двигунів Стирлінга з концентратором сонячного випромінювання

Abstract

Дипломна робота присвячена розрахунку та оцінці енергоефективності застосування двигунів Стирлінга з параболоциліндричними концентраторами сонячного випромінювання. У ході роботи проведено аналіз ефективності складових СЕС. Таких як сонячний концентратор, вакуумна трубка, теплопровід, двигун Стирлінга та генератора змінної напруги. Проаналізовано вплив погоди на ефективність такої СЕС по метеорологічним даним протягом року. Розраховано кількість генерованої електроенергії та розподілено по місяця для зручності подальшого аналізу. Відповідно до розрахунку кількості генерованої електроенергії обчислено економічну ефективність для СЕС у цілому. Результатом роботи є готовий аналіз доцільності та можливості встановлення СЕС на базі двигуна Стирлінга з параболоциліндричними концентраторами сонячної енергії на території Тернопільської та Херсонської областей.

ПЕРЕЛІК УМОВНИХ ПОЗНАЧЕНЬ...6 ВСТУП...7 1. ЛІТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД...11 1.1. Перспективи та напрямки розвитку сонячної енергетики в Україні та світі...11 1.2. Основні типи сонячних концентраторів, їх переваги та недоліки...21 1.3. Двигун Стирлінга, основні типи та параметри...25 1.4. Параметри діючих СЕС на базі двигуна Стирлінга...34 1.5. Висновки...38 2. ОСНОВНА ЧАСТИНА...39 2.1. Розрахунок параболічного концентратора...39 2.2. Розрахунок енергоефективності вакуумної трубки та сонячного концентратора на її базі загалом...45 2.3. Ефективність роботи двигуна Стирлінга...49 2.4. Ефективність перетворення механічної енергії у електричну генератором змінної напруги...55 2.5 . Механізм трекінгу за положенням Сонця...57 2.6. Розрахунок втрат у теплопроводі...59 2.7. Висновки...62 3. СПЕЦІАЛЬНА ЧАСТИНА...64 3.1. Оцінка доцільності встановлення СЕС на основі двигуна Стирлінга з параболоциліндричними концентраторами за метеоданими на рік...64 3.2. Розрахунок теоретично можливої кількості річної генерації електроенергії СЕС на базі двигуна Стирлінга з параболоциліндричними концентраторами...68 3.3. Висновки...70 4. ОБҐРУНТУВАННЯ ЕКОНОМІЧНОЇ ЕФЕКТИВНОСТІ...71 4.1. Методи розрахунку економічної ефективності...71 4.2. Розрахунок річних доходів заснованих на теоретично можливій кількості річної генерації електроенергії СЕС...73 4.3. Розрахунок річних витрат пов’язаних з експлуатацією СЕС...76 4.4. Розрахунок економічної ефективності СЕС на базі двигуна Стирлінга з параболоциліндричними концентраторами...77 5. ОХОРОНА ПРАЦІ ТА БЕЗПЕКА В НАДЗВИЧАЙНИХ СИТУАЦІЯХ...80 5.1. Охорона праці...80 5.1.1. Технічні засоби безпеки...80 5.1.2. Фізичні основи електробезпеки...82 5.1.3. Вимоги пожежної безпеки при гасінні електроустановок...84 5.2. Безпека в надзвичайних ситуаціях...86 5.2.1. Протипожежна стійкість електротехнічних систем електроспоживання під час надзвичайних ситуацій техногенного та природного характеру...86 5.2.2. Дія електричного струму на персонал, що експлуатує об’єкти енергетики. Перша допомога при електротравмах...88 6. ЕКОЛОГІЯ...91 6.1. Основні шляхи стабільного енергопостачання та зменшення впливу на довкілля...91 6.2. Екологічний аналіз застосування двигуна Стирлінга з концентраторами сонячної енергії...94 ВИСНОВКИ...96 ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ...100

The thesis is devoted to the calculation and evaluation of the energy efficiency of the use of Stirling engines with parabolic cylindrical concentrators of solar radiation. In the course of the work the efficiency of the SES components was analyzed. Such as solar concentrator, vacuum tube, heat conduit, Stirling engine and AC generator. The influence of weather on the effectiveness of such SES on meteorological data during the year is analyzed. The amount of electricity generated was calculated and distributed by month for convenience of further analysis. According to the calculation of the amount of electricity generated, the economic efficiency for the SES as a whole is calculated. The result of the work is a ready-made analysis of the feasibility and feasibility of installing a SES on the basis of a Stirling engine with parabolic-cylindrical concentrators of solar energy in the Ternopil and Kherson regions.