Возможности использования альтернативных источников энергии на ЮЗОС.

Для начала необходимо определиться с габаритами одной установки. Поскольку пиковая мощность фотомодуля составляет 150 Вт, а их количество 24 то тип фотоэлектрической батареи ФСМ 150-24. Один фотомодуль имеет габариты 1350x945x40 мм. Двадцать четыре таких фотомодуля займут площадь около 5,7х4,5 м2. Диаметр ветроколеса ветроэлектрического агрегата равен 5,5 м, и с учетом того, что между установками должно быть какое-то минимальное расстояние, одна гибридная СВЭУ займет площадь 6х6 м2.
Установки можно разместить на территории ЮЗОС, не занятой различными строениями и сооружениями, а также асфальтированными дорогами. План ЮЗОС приведен на рис.3.4., часть его в более крупном масштабе – на рис.3.5. На небольшом участке (А), показанном на рис.3.5. можно разместить 8х7 таких установок.

Рис.3.4. План ЮЗОС

Рис.3.5. Участок (А) территории ЮЗОС
Таким образом, можно разместить на территории ЮЗОС около 2 тыс. подобных установок. Они обеспечат очистные сооружения электроэнергией приблизительно на 8,73 %.

Контрольная работа №2
Определение основных параметров малой гидроэлектростанции
Исходные данные
Мгновенный расход воды при выходе с ЮЗОС Q=14 м3/с
Глубина канала Р = 3,5 м
Бытовая глубина (глубина уровня в нижнем бьефе) hб = 1,5÷2,5 м
Коэффициент потерь напора в открытом гидроканале К = 0,85
КПД гидротурбины ηт = 82%
КПД гидрогенератора ηэ = 95%
1. Определение мощности малой ГЭС
Электрическая мощность гидроэнергетической установки рассчитывается по формуле (12):
(12)
где К - коэффициент потерь напора в гидроканале,
- КПД гидротурбины
- КПД гидрогенератора
= 1000 кг/м3 - плотность воды,
g = 9,8 м/с2 - ускорение силы тяжести,
H - напор (разность уровней воды верхнего и нижнего бьефов), м,
Q - расход воды, м3/с.
Все данные, кроме напора воды (Н), нам известны.
1.1. Расчет мощности ГЭС на выпуске №1 (после УФ-цеха) – открытый водоток
Ширина водослива b=2,5 м, ширина порога (толщина стенки водослива) d=0,2 м. Схема малой ГЭС приведена на рис.3.4.

Рис.3.4. Схема малой ГЭС (вид сбоку в разрезе)
Из рисунка следует, что водослив на ГЭС по форме сливного порога (гребня водослива) является водосливом с тонкой стенкой, по расположению порога водослива в плане – прямым. Предполагая в первом приближении водослив незатопленным (σ=1) и не учитывая бокового сжатия (ε=1), величина полного напора была определена по формуле (13):
(13)
где m – коэффициент расхода (в первом приближении принимается равным 0,32). Таким образом, Н0 = 2,5 м.
Коэффициент бокового сжатия ε вычисляется по формуле (14):
(14)
В нашем случае ε=0,9.
Водослив не затоплен, поскольку hб < Р, поэтому σ = 1.
Значение коэффициента расхода m определяется по формуле (15):
(15)
В нашем случае .
Уточненное значение полного напора Н0 было вычислено по формуле (16):
(16)
И составило: м.
Геометрический напор на пороге водослива определяется по формуле (17):
(17)
где – подходная скорость, вычисляемая по формуле (18):
(18)
В нашем случае подходная скорость м/с, и геометрический напор на пороге водослива Н = 2,45 м.
Таким образом, электрическая мощность гидроэнергетической установки, рассчитываемая по формуле (12), составила: N = 225003,6 Вт.
Следовательно, такая малая ГЭС способна выработать за 1 час 802820 кДж энергии, а за 1 год – 7,033 млрд. кДж. Годовой расход, как было сказано ранее, составляет 500 млн. кВтч, или 1 800 млрд. кДж, соответственно, эта малая ГЭС обеспечит очистные сооружения электроэнергией на 0,4%.
1.2. Расчет мощности ГЭС на выпуске №2 (после выпуска №1) – закрытый водоток
Диаметр трубы (d) равен 2 м.
Мощность такой ГЭС также рассчитывается по формуле (12), напор – по формуле (19):
(19)
где v – максимальная скорость, определяемая по формуле (20):
(20)
где - площадь сечения трубы, вычисляемая по формуле (21):
(21)
Подставив (20) и (21) в (19), получаем (22):
(22)
Таким образом, напор в трубе будет равен Н = 1,01 м, и мощность МГЭС составит N = 91953,41 Вт. Следовательно, такая малая ГЭС способна выработать за 1 год 2,900 тДж энергии. В сумме обе установки смогут вырабатывать 9,933 тДж, то есть обеспечить ЮЗОС электроэнергией на 0,6%.
По сообщению РИА Новости: http://eco.rian.ru/shortage/20091020/189781554.html