Регистрация / Вход
Прислать материал

14.577.21.0069

Аннотация скачать
Постер скачать
Общие сведения
Номер
14.577.21.0069
Тематическое направление
Энергоэффективность, энергосбережение, ядерная энергетика
Исполнитель проекта
федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Южно-Уральский государственный университет(национальный исследовательский университет)"
Название доклада
Проведение прикладных исследований в области технологий высоконадежных систем энергоснабжения объектов различного назначения на основе современных устройств альтернативной и гибридной генерации, аккумуляции, распределения и потребления энергии.
Докладчик
Сафонов Евгений Владимирович
Тезисы доклада
Цели и задачи исследования
Реализация проекта направлена на решение проблемы повышения энергоэффективности существующих систем энергоснабжения зданий и сооружений различного назначения, снижение затрат на потребляемую энергию, а именно: научно-обоснованный выбор рационального сочетания типов потребляемых энергоресурсов в системах энергоснабжения, использование возобновляемых источников энергии, применение оптимальных алгоритмов управления и установка эффективных аккумулирующих емкостей.
Также целью реализуемого проекта является:
а) повышение энергетической эффективности зданий до 40% за счет применения энергетических комплексов с комбинированным использованием альтернативных и традиционных источников энергии;
б) повышение энергетической эффективности использования солнечной энергии и низкопотенциальной энергии окружающей среды со среднегодовым коэффициентом преобразования энергии до 3,5 в условиях российского климата.
Реализация проекта обеспечит развитие научно-технической инфраструктуры, обеспечивающей создание задела для исследований и разработок в области нетопливной энергетики будущего, а также технологическая поддержка проведения законченного цикла НИОКР и по созданию современной импортозамещающей приборной продукции, устройств и программных комплексов.
Актуальность и новизна исследования
Новизна предлагаемых к исследованию технологических схемных и технических решений комбинированной системы энергоснабжения одно- и многоэтажных жилых зданий состоит, прежде всего, в предложенном принципиально новом подходе к построению таких систем, заключающемся в рассмотрении комплекса: централизованное энергоснабжение + комбинированные системы (КС) + здание + потребитель + климат + окружающая среда – как единой экоэнергетической системы. Исследуемая КС направлена на рациональное сочетание и использование как возможности, так и преимущества альтернативных источников в повышении степени автономности жилых домов, так и возможности централизованной системы энергоснабжения города. Конфигурация разработанной КС энергоснабжения обеспечит наилучшие технико-экономические показатели и перспективы внедрения в массовое жилищное строительство российских городов.
Анализ аналогичных работ, определяющих мировой уровень в области комбинированных энергетических системах, выявил две определяющих тенденции: снижение потребления первичной энергии из невозобновляемых источников энергии и производство энергии на месте ее потребления. Это в ближайшем будущем будет применяться не только в новом строительстве, но и для реконструкции существующих энергоснабжающих систем. Это также ведет к тенденции нулевых энергетических зданий, так как только с применением комбинации традиционных и альтернативных источников энергии можно достичь чистого потребления нулевой энергии в течение года.
Описание исследования

В рамках данного ПНИ решается задача создания современных энергетических комплексов для эффективного энергоснабжения объектов различного назначения и экономного потребления традиционных энергоресурсов.

Решить задачу повышения эффективности пользования энергоресурсами можно несколькими способами. Один из них – это эффективное использование возобновляемых источников энергии либо отдельно, либо в совокупности с традиционными. К источникам возобновляемой энергии относятся: ветряные (движение воздушных масс), геотермальные (тепло планеты), солнечные (электромагнитное излучение солнца), гидроэнергетические (движение воды в реках или морях), биотопливные (теплота сгорания возобновляемого топлива).

Однако разрешение основных технических проблем и создание дешевых технологий не решит полностью проблемы повышения энергетической эффективности. Необходимо комплексное предложение готовых типовых энергоэффективных систем энергообеспечения для объектов ЖКХ и промышленности, адаптированных к различным климатическим условиям.

Развитие системы энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии в России потребует интеграции в уже существующие системы центрального или индивидуального теплоэнергоснабжения, а, следовательно, необходима разработка систем мониторинга и управления тепловыми режимами здания для обеспечения энергоэффективности зданий. Увеличение количества элементов комплексной системы энергообеспечения и системы мониторинга потребует дополнительных маломощных источников питания. В условия общего повышения энергетической эффективности вспомогательным источником питания могут выступать устройства преобразования энергии солнечного излучения, ветра и низкопотенциального тепла.

Эти проблемы можно решить, разрабатывая современные технические комплексы, позволяющие в заданном или энергосберегающем режиме управлять работой источников энергоснабжения здания, КПД которых в настоящий момент наиболее экономически выгоден.

Результаты исследования

1. Выполнены теоретические исследования технологии создания современных комбинированных систем энергоснабжения, обеспечивающих эффективное и безопасное круглогодичное использование (генерацию, аккумуляцию, распределение, потребление) тепловой энергии от различных источников в необходимом для пользователя объеме.

2. Разработаны и испытаны модели теплового режима здания с центральным теплоснабжением, теплового режима здания с индивидуальным теплоснабжением, теплового режима здания с комбинированным теплоснабжением на альтернативных и традиционных источниках энергии, а также модель потоков энергии в локальной сети с использованием ВЭУ, солнечной батареи и дизель-генератора.

3. Разработано, изготовлено и испытано аккумулирующее устройство с высокоэффективными теплообменными элементами на основе полимерных полых волокон и конструкторская документация для изготовления экспериментального образца.

4. Разработано, изготовлено и испытано накопительное устройство электрической энергии на основе ВТСП-технологии.

5. Разработан, изготовлен и испытан воздушно-солнечный тепловой конвектор.

7. Разработан, изготовлен и испытан Программно-технический комплекс управления комбинированной системой энергоснабжения.

8. Разработана, изготовлена и испытана Комбинированная система энергоснабжения на базе традиционных и альтернативных источниках энергии.

9.  На данный момент по результатам проекта опубликованы 3 научных статьи в журналах, индексируемых в базах «Scopus» и «Web of Science», а также защищена 1 диссертационная работа на соискание ученой степени кандидат технических наук.

10. Результаты проекта были освещены на информационных мероприятиях, посвященных развитию международного научно-технического сотрудничества в области энергоэффективности в рамках Рамочной программы Евросоюза по научно-технологическому и инновационному развитию на период 2014-2020 гг "Горизонт 2020" и  2-ой Международной конференции "Research, Innovation and Education " (London, 25-26 January 2015).

Практическая значимость исследования
Ожидаемый технико-экономический эффект от внедрения технологии гибридной генерации тепла за счет рационального, научно-обоснованного использования возобновляемых источников энергии в комбинации с традиционными составит, в общем случае, 40%-ное уменьшение затрат на используемую энергию (тепловую, электрическую) объектом. Одним из направлений использования данной технологии может являться создание комплекса, представляющего собой унифицированное решение, предназначенное для массового внедрения в типовых многоквартирных зданиях, а также зданиях, относящихся к первой категории потребителей тепла. Такие объекты-здания составляют 80% жилого фонда, имеющегося в России. Это позволило бы комплексно внедрять энергосберегающие технологии в самых масштабных проектах. Например, в рамках федеральной программы по капитальному ремонту.
Аккумулирующее устройство с высокоэффективными теплообменными элементами на основе полимерных полых волокон создаст более дешевый отечественный продукт в сегменте бак-аккумуляторов косвенного нагрева с более высокими эксплуатационными характеристиками.
Внедрение экспериментального образца накопителя энергии на основе ВТСП-технологии позволит коммерциализировать производство электроэнергии, способствует повышению эффективности работы энергетических компаний и качества электроснабжения потребителей за счет компенсации недостаточной пропускной способности элементов системы, управление реактивной мощностью, регулирования напряжения, снижения стоимости электроэнергии.
Ожидаемый технико-экономический эффект от внедрения экспериментального образца воздушно-солнечного теплового конвектора будет иметь трехкратное увеличение коэффициента эффективности использования электрической энергии c целью выработки тепловой энергии для отопления и горячего водоснабжения.
Постер

Poster_template_EE.ppt