Preview

Альтернативная энергетика и экология (ISJAEE)

Расширенный поиск
Доступ открыт Открытый доступ  Доступ закрыт Доступ платный или только для Подписчиков
№ 6 (2022)
Скачать выпуск PDF

ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. СОЛНЕЧНАЯ ЭНЕРГЕТИКА

12-19 24
Аннотация

В работе исследованы температурные зависимости электропроводности необлученных и облученных гамма квантами монокристаллов In0,99Sm0,01Se и In0,99Er0,01Se в температурном интервале 125-300К. Из экспериментальных данных выявлено, что при облучении монокристаллов ã-квантами с дозой 100 крад происходит лечение неконтролируемых дефектов и увеличивается концентрация неравновесных носителей заряда. То есть, радиация приводит к совершенству кристаллов, что является важным фактором для эффективного использования этих материалов в промышленной электронике. Исследования электропроводности позволяет определит энергетические уровни дефектов в необлученных и облученных гамма квантами монокристаллах In0,99Sm0,01Se и In0,99Er0,01Sе.

Установлено, что при облучении монокристаллов твердых растворов In0,99Sm0,01Se и In0,99Er0,01Se с дозой 100 крад при низких температурах зависимость óТ(ã) (темновая электропроводность) не связаны разогревом носителей заряда электрическим полем. Различие температурной зависимости между необлученными и облученными кристаллами при низких температурах зависит от термического опустошения дефектных центров, а при высоких температурах происходит увеличение концентрации дефектных центров.

Из температурных зависимостей электропроводности определены энергии активации для необлученного и облученного с дозой 100крад монокристаллов твердых растворов In0,99Sm0,01Se и In0,99Er0,01Se. Установлено, что для необлученного и облученного с дозой 100крад монокристалла твердого раствора In0,99Sm0,01Se энергии активации составляли, соответственно Еанеоб =1,1эВ и Еаоб=0,56эВ. Для монокристаллов твердых растворов In0,99Er0,01Se энергия активации после облучения не изменяется. Определенные из наклона температурных зависимостей электропроводности энергии активации необлученных и облученных In0,99Er0,01Se кристаллов одинаковые и составляет Еанеоб = Еаоб=0,63эВ.

ВОЗОБНОВЛЯЕМАЯ ЭНЕРГЕТИКА. ЭНЕРГОКОМПЛЕКСЫ НА ОСНОВЕ ВИЭ

20-32 18
Аннотация

В работе рассматривается задача создания инструментальной системы для оптимизации обмена активной мощностью магистральной и распределительной сетей с учетом ценовых показателей электроэнергии (ЭЭ) в совместном и раздельном режиме функционирования.

В рамках разработки имитационной модели АСУ локальной интеллектуальной энергосистемы (ЛИЭС) MicroGrid представлены результаты моделирования обмена активной мощностью энергообъединения, состоящего из магистральной сети МЭС Юга и распределительной сети кампуса вуза.

Созданный по результатам моделирования модуль обмена активной мощностью в составе программного комплекса РЕТРЕН позволит применять данный комплекс для автоматизации управления ЛИЭС. 

ВОДОРОДНАЯ ЭКОНОМИКА

33-49 155
Аннотация

Растущие энергетические потребности человечества приводят к необходимости поиска и разработки технологий возобновляемых источников энергии. Наряду с этим, актуальным остается вопрос об утилизации большого количества органических отходов, образующихся в результате человеческой деятельности. Широкое распространение получили методы биодеградации отходов с одновременным получением биотоплива, основанные на процессах анаэробного сбраживания. Недавно был открыт процесс прямого межвидового переноса электронов (DIET) между синтрофными бактериями и метаногенными археями, не зависящий от промежуточных продуктов метаболизма. Также стало известно, что можно стимулировать перенос электронов между микроорганизмами при помощи электропроводящих материалов абиогенной природы, повышая общий выход биометана. Предыдущие исследования показали возможность увеличения эффективности двухстадийного анаэробного сбраживания при разложении органических отходов с получением биогаза за счет использования разнообразных стимулирующих материалов. В данной работе была исследована модель двухстадийного анаэробного сбраживания в одном реакторе при разделении стадий во времени за счет обогащения микробного сообщества термофильной водородпродуцирующей бактерией Thermoanaerobacterium thermosaсcharolyticum SP-H2. Для стимуляции водородной продукции в среду вносили 10 мг/л сульфата железа (II), а для активации прямого межвидового переноса электронов (DIET) - 10 г/л гранулированного активированного угля (GAC). Целью данной работы было опробование способа последовательной продукции водорода и метана в одном реакторе за счет одновременного поддержания низкого pH для снижения активности метаногенов, и внесения растворимого сульфата железа (II) и GAC для активации, соответственно, гидрогеназ и DIET. Эксперимент проводили в герметичных стеклянных флаконах объемом 120 мл при температуре 55оС (термофильный температурный режим). В качестве инокулятов использовались термофильно сброженный осадок сточных вод, полученный с Люберецких и Череповецких очистных сооружений (метаногенный), и культура анаэробной термофильной бактерии T. thermosaccharolyticum SP-H2 (водородогенный). Во флаконах, содержащих одновременно GAC и сульфат железа (II), наблюдалась последовательная продукция водорода и метана. Эффективность протекания процесса была проанализирована с использованием модифицированного уравнения Гомперца. Согласно данным, полученным при сканирующей электронной микроскопии, на частицах гранулированного активированного угля, отобранных из флаконов GAC-Fe наблюдалось активное биообрастание, охватывающее все полости и выступы поверхности. На основании полученных данных, можно предположить протекание синтрофного разложения продуктов метаболизма, а также положительное влияние сульфата железа (II) на работу гидрогеназ. Таким образом опробованная оригинальная стратегия последовательной продукции водорода и метана в одном реакторе за счет разделения стадий во времени является перспективной для дальнейшего изучения и применения, в том числе с использованием реального субстрата.

50-65 160
Аннотация

Среди возобновляемых источников энергии водород и метан представляют собой газообразные виды топлива, которые имеют более высокую удельную энергию, чем бензин и дизельное топливо, полученные из нефти. В последние годы все больший интерес вызывает переход существующих систем одностадийного анаэробного сбраживания на двухстадийный процесс, который приводит к производству водорода на первой стадии, а затем образование метана на второй стадии. В этом исследовании была проведена оценка энергетических выходов двухстадийного процесса мезофильно-термофильного анаэробного сбраживания нативной творожной сыворотки. Разбавленная молочная сыворотка с исходными концентрациями 6,8, 9,2 и 13,8 г ХПК/л подавалась в мезофильный кислотогенный реактор с гидравлическим временем удерживания 10 часов. Эффлюент кислотогенного реактора затем подавали в три метаногенных реактора, работа которых отличалась гидравлическим временем удерживания: 72 часа, 48 часов и 24 часа. Для иммобилизации анаэробного кислотогенного и метаногенного ила использовали пенополиуретан. Теплота сгорания определялась согласно методике измерений с применением калориметра сжигания с бомбой для режимов с наибольшим содержанием метана и с наибольшим содержанием водорода, а также расчетным методом по содержанию горючих газов в биогитане. Полученные отклонения расчетной величины теплоты сгорания биогитана от определенной экспериментально (4,84–7,60%) могли быть связаны с тем, что теплота сгорания биогитана, вероятно, не равняется сумме теплот сгорания водорода и метана с учетом их относительного содержания в биогитане. При этом увеличение содержания водорода в биогитане приводило к снижению отклонения расчетных и экспериментальных значений теплоты сгорания биогитана. Максимальный объемный энергетический выход составил 53,2 кДж/(л·сут) при концентрации 13,8 г ХПК/л в инфлюенте, гидравлическом времени удержания (ГВУ) в кислотогенном реакторе 10ч и ГВУ в метаногенном реакторе 48 ч. Максимальный удельный энергетический выход (14,42 кДж/г ХПК) наблюдался при концентрации 9,2 г ХПК/л в инфлюенте, ГВУ в кислотогенном реакторе 10ч и ГВУ в метаногенном реакторе 72 ч.

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ. ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩИЕ ТЕХНОЛОГИИ, СИСТЕМЫ, МАТЕРИАЛЫ И ПРИБОРЫ

66-74 21
Аннотация

Актуальность исследования обусловлена высоким энергопотреблением установок кондиционирования воздуха прецизионного типа.

В данном исследовании рассматривается вопрос автоматического регулирования и управления системами кондиционирования прецизионного типа и его взаимодействие с тепловыми процессами, происходящими в обслуживаемом помещении. Исходя из проектирования как существующих, так и вновь вводимых систем кондиционирования в здании всегда предполагает ту или иную оптимизацию принимаемых инженерных решений. Однако особую важность эта проблема приобретает в последнее время в связи с резким повышением требований к материалам и энергоемкости СКВ и степени обеспеченности заданных параметров воздушной среды при переменных внешних и внутренних воздействиях. Кроме того, значительное расширение возможностей выбора оборудования для СКВ, приводящее в ряде случаев к затруднениям в поиске оптимального варианта, также требует новых подходов к расчету, проектированию и эксплуатации СКВ и систем их автоматического регулирования.

Существующие методики расчета и анализа состояния воздушной среды в помещении имеют ряд недостатков, так как-либо не учитывают некоторых существенных факторов, влияющих на тепло-влажностный баланс помещения, либо громоздки и потому малопригодны для инженерной практики. Кроме того, и те, и другие пока не отражают связи динамических характеристик технических средств автоматики и аппаратов СКВ с процессами в помещении.

Расчет нестационарного теплового режима помещения при учете автоматического регулирования элементов СКВ осложняется взаимосвязью и взаимовлиянием переходных физических процессов как в самом помещении, так и в обслуживающих его элементах СКВ и средствах автоматики.

Поэтому необходима разработка таких приемов расчета теплового режима помещения, СКВ и САР, которые были бы относительно простыми при использовании и в то же время в достаточной степени учитывали взаимосвязь процессов, происходящих при регулировании СКВ.

Также немаловажным фактором является рост требований к ежегодному снижению энергетических ресурсов для государственных предприятий, так как происходит постоянное повышение стоимости теплоэлектроэнергии, потребляемой инженерными системами жилых и общественных зданий, что приводит к необходимости оптимизации проектных решений и алгоритмов управления системами кондиционирования и вентиляции воздуха. По данным различных исследований потребность энергии на кондиционирование и вентиляцию при обеспечении нормативного воздухообмена составляет более 60 % от общего энергопотребления.

Анализ возможных вариантов решения должен базироваться на результатах решения оптимизационной задачи целевой функции, которая представляет собой свертку эксплуатационных и капитальных затрат.

В связи с этим, данная статья направлена на раскрытие возможностей регулирования вентиляторной агрегатов системы кондиционирования воздуха.

Основным подходом к исследованию данной проблемы является разработка систем качественного регулирования систем кондиционирования воздуха.

75-84 33
Аннотация

Актуальность исследования обусловлена низкой эффективностью использования теплоты сгорания топлива в современных промышленных, энергетических и отопительных установках.

Данная статья направленна на повышение энергоэффективности при проектировании тринегерационных установок, а также усовершенствования существующих систем тригенерации.

Существующая установка имеет высокоэффективный подход в энергетике, который направлен на одновременное производство электричества, тепла и холода от локального централизованного места. Популярным технологическим решением для создания систем тригенерации является комбинация газопоршневых электростанций и абсорбционных чиллеров, при которой энергия отработанных газов используется для выработки холода.

В связи с этим, данная статья направлена на раскрытие возможностей использования теплоты уходящих газов когенерационной установки, в том числе скрытой теплоты образования водяных паров, содержащихся в дымовых газах.

В данном исследовании ключевой составляющей является способ утилизации горячих выхлопных газов газотурбинной системы, который в свою очередь заключается в передаче теплоты от горячих газов по средству парокомпрессионного теплового насоса, который обеспечивает рекуперативный теплообмен.

Температура горячих газов, которые выходят из газовой турбины, может быть около 450oC, и эти газы обычно содержат достаточное количество тепла, что делает экономически оправданным рекуперацию теплоты. Как правило, выходные газы подаются в теплообменник с косвенным контактом, содержащий воду, которая испаряется. Образующийся водяной пар подается на паровую турбину, соединенную с генератором, который производит электричество, а расширенный пар выходит из турбины. Расширенный пар конденсируется в конденсаторе, в который обычно подается охлаждающая вода из водоема, связанного, например, с градирней.

Во время холодной погоды температура воздуха может упасть ниже температуры замерзания воды, приводя к замерзанию охлаждающей воды и парового конденсата, таким образом препятствуя функционированию конденсатора и градирни. Когда это происходит, то работа цикла рекуперации тепла должна прекратиться.

Основным подходом к решению данной проблемы, является утилизация теплоты уходящих газов когенерационной установки с использованием парокомпрессорного теплового насоса, что в свою очередь повышает энергоэффективность тригенерации когенерационной установки за счет снижения эксергетических потерь. Для анализа эффективности цикла применен метод эксергетического анализа.

Материалы статьи представляют практическую ценность для проектировщиков систем комплексного теплоснабжения.

ИНФОРМАЦИЯ В ОБЛАСТИ АЭЭ



ISSN 1608-8298 (Print)