Повышение эффективности систем теплоснабжения за счет внедрения ветроэнергетических установок

Современный рост потребления энергии, который напрямую связан с использованием большого количества ископаемых видов топлива и, как следствие, вызывающий загрязнение окружающей среды, требует поиска путей, направленных на энергосбережение и экономное расходование традиционных энергетических ресурсов, а также сохранение экологического благополучия. В такой ситуации хорошим решением данной проблемы может быть применение технологий производства энергии, основанных на использовании нетрадиционных и возобновляемых  источников  энергии  и,  в  частности,  энергии  ветра. В системах теплоснабжения ветровая энергия может вовлекаться в технологии производства теплоты и далее расходоваться на нужды отопления городов и поселков. Рассмотрен способ теплоснабжения зданий за счет применения комбинированной системы источников энергии, состоящей из котельной и ветроэнергетических установок. Разработаны методические основы алгоритма работы такой системы, теплоснабжение от которой базируется на том, что котельная включается в работу, дополняя ветроустановки, только при условии слабого ветра или его отсутствии. В остальных случаях теплоснабжение осуществляется за счет работы ветроустановок, а котельная находится в ожидании отопительной нагрузки. Приведена  оценка  возможного  применения  ветроэнергетических  установок  совместно с котельной в обеспечении графика отопительной  нагрузки  потребителей,  расположенных в районе с повышенным потенциалом ветра, среднегодовая скорость которого составляет ~7 м/с. Продолжительность отопительного сезона в этом районе 9–10 месяцев в году. Установлено, что совместное использование  котельной  и  ветроэнергетических  установок для целей теплоснабжения в течение года может обеспечить снижение доли участия котельной в теплоснабжении потребителей на 50–70 % и более.

1. Amasyali, K. A Review of Data-Driven Building Energy Consumption Prediction Studies / К. Amasyali, N. M. El-Gohary // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. P. 1192–1205. https://doi.org/10.1016/j.rser.2017.04.095

2. A Review on Applications of ANN and SVM for Building Electrical Energy Consumption Forecasting / A. S. Ahmad et al. // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2014. Vol. 33. P. 102–109. https://doi.org/10.1016/j.rser.2014.01.069

3. Awad, A. H. Hydrogen Versus Synthetic Fossil Fuels / A. H. Awad, T. Vezirğolu // Int. J. Hydrogen Energy. 1984. Vol. 9, N 5. P. 355-366. https://doi.org/10.1016/0360-3199(84)90055-7

4. British Petroleum // BP Energy Outlook 2018 Edition [Electronic resource]. Mode of Access: https://www.bp.com/content/dam/bp/en/corporate/pdf/energy-economics/energy-outlook/bp-energy-outlook-2018.pdf. Date of Access: 20.06.2018.

5. Ramos, A. Co-Gasification and Recent Developments on Waste-to-Energy Conversion: A Review / A. Ramos [et al.[ // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2018. Vol. 81. P. 380–398.

6. Оценка эффективности работы солнечной электростанции на крыше здания в Ханое / Т. Н. Нгуен [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 1. С. 30–41. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-1-30-41.

7. Dyreson, A. Night Sky Cooling for Concentrating Solar Power Plants / A. Dyreson, F. Miller // Applied Energy. 2016. Vol. 180. P. 276–286. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2016.07.118.

8. Wu, D. W. Combined Cooling, Heating and Power: A Review / D. W. Wu, R. Z. Wang // Progress in Energy and Combustion Science. 2006. Vol. 32, № 5–6. P. 459–495. https://doi.org/10.1016/j.pecs.2006.02.001

9. Chang, W. R. Environmental Impact and Sustainability Study on Biofuels for Transportation Applications / W. R. Chang, J. J. Hwang, W. Wu // Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2017. Vol. 67. P. 277–288.

10. Increasing the Flexibility of Combined Heat and Power for Wind Power Integration in China: Modeling and Implications / X. Chen [et al[ // IEEE Transactions on Power Systems. 2015. Vol. 30. P. 1848–1857.

11. Sakipova, S. Sail-Type Wind Turbine for Autonomous Power Supplay: Possible Use in Latvia / S. Sakipova, A. Jakovics // Latvian Journal of Physics and Technical Sciences. 2014. Vol. 51. P. 13–25.

12. Bezhan, A. V. Mathematical Description of a Boiler House Operating Jointly with a Wind Power Plant and Heat Storage / A. V. Bezhan, V. A. Minin // Thermal Engineering. 2011. Vol. 58, №. 11. P. 903–909. https://doi.org/10.1134/S0040601511110024.

13. Zheng, J. Integrated Heat and Power Dispatch Truly Utilizing Thermal Inertia of District Heating Network for Wind Power Integration / J. Zheng, Zh. Zhou, J. Zhao, J. Wang // Applied Energy. 2018. Vol. 211. P. 865–874. https://doi.org/10.1016/j.apenergy.2017.11.080.

14. Оценка энергетической эффективности цикла теплового насоса со ступенчатым сжатием / С. К. Абильдинова [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2019. Т. 62, No 3. С. 293–3 02. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2019-62-3-293-3 02.

15. Abdelkrim, K. Approach for the Modelling of Hybrid Photovoltaic-Thermal Solar Collector / K. Abdelkrim, T. Khaled, B. Hocine // IET Renewable Power Generation. 2015. Vol. 9. P. 207–217. https://doi.org/10.1049/iet-rpg.2014.0076.

16. Автономные ветровые энергоустановки с аккумуляторами тепла / О. С. Попель [и др.] // Альтернативная энергетика и экология. 2008. № 11. С. 78–84.

17. Марченко, О. В. Экономическая эффективность ветроэнергетических установок в системах электро- и теплоснабжения / О. В. Марченко, С. В. Соломин. Иркутск: СЭИ, 1996. 28 с.