Регистрация / Вход
Прислать материал

Энергоэффективные системы децентрализованного энергоснабжения на основе комбинированного использования возобновляемых ресурсов и традиционных источников энергии.

Стадии проекта
Предложение принято
Конкурс завершен
Выполнение этапа проекта
Проект
02.447.11.5011
Организация
ИВТ РАН

разработать комплекс технологий и оборудования для создания энергоэффективных систем децентрализованного энергоснабжения объектов социальной и производственной сферы на основе комбинированного использования возобновляемых и традиционных источников энергии, обеспечить их экспериментальную отработку и реализацию на основе конкретной системы энергоснабжения.

Соисполнители

Организация
АО "РЗП"
Организация
ООО "ИВТ"
Организация
САО РАН
Организация
ЭНЕКС(ОАО)

Этапы проекта

1
01.07.2005 - 30.09.2005
1.1. Создание макетных образцов блока получения древесного (активированного) угля и блока уплотнения пористой углеродной матрицы пироуглеродом установки для комплексной термической переработки древесных отходов и природного газа и проведение их предварительных испытаний в обоснование технического проекта. Разработка технического задания на установку.
1.2. Разработка технического задания и структурной схемы экспериментальной системы децентрализованного энергоснабжения на основе использования солнечной и/или вет-ровой энергии. Разработка конструкторской документации и изготовление экспериментальных образцов солнечных коллекторов из теплостойких пластмасс
Развернуть
2
01.10.2005 - 09.12.2005
Проведено теоретическое обоснована технологии, опирающееся на разработанные математические модели и программные продукты, позволяющие проводить расчет процессов термической деструкции крупных частиц органического топлива и процессов заполнения пористой углеродной матрицы пироуглеродом. При рассмотрении пиролиза крупных частиц органического топлива в качестве кинетической схемы выбраны схемы с брутто-реакциями без детальной кинетики. Оценочные расчеты по разработанной модели проведены в диапазоне температур, характерных для интенсивного выхода летучих. Расчеты показали, что увеличение характерного размера пиролизируемых частиц более 0,01 м приводит к существенному увеличению времени пиролиза, что связано со сдвигом процесса в диффузионную область. Использование многоканальной кинетической схемы не привело к увеличению точности результатов. Разработан математическая модель процесса фильтрации метана через нагретый углеродный пористый каркас. Кинетическая модель учитывает процесс разложения метана как на поверхности частицы, так и в ее порах. Учет полидисперсности пористого материала позволяет проводить расчеты процесса пиролиза метана для различных пористых сред.

Разработаны экспериментальные стенды, предназначенные для отработки различных стадий технологического процесса, включая карбонизацию древесины, получение активированного угля и пироуглерода, и получены результаты предварительных экспериментов. Экспериментальные данные свидетельствуют о том, что имеющиеся экспериментальные стенды дают возможность проводить комплексные исследования, включающие в себя как контроль за ходом процесса (распределение температурных полей в реакторе, динамика прогрева и выдержки образцов при фиксированной температуре, состав выделяющихся газов и количество жидкой фракции), так и анализ получаемых образцов (плотность, пористость, состав) и тем самым получать объем информации, необходимый для решения поставленных задач.

Проведено сопоставление результатов численного моделирования с результатами экспериментов, позволившее судить об адекватности предлагаемых теоретических моделей и возможности их использования для расчета и проработки различных вариантов технологических схем. В целом между расчетными и экспериментальными данными достигнуто как качественное, так и количественное согласие по основным параметрам процессов: длительность, характерные температуры и т.д., что дает возможность использовать разработанные математические модели для детального исследования и анализа процессов, происходящих в реакционной зоне. Полученные результаты использованы для расчета технологических процессов пиролиза органического сырья и конструирования экспериментальной установки.

Рассмотрены варианты технологических схем и проведен технико-экономический анализ эффективности разрабатываемой технологии, который показывает, что проектируемая установка при производительности 20-25 кг/ч пироуглерода плотностью 1000 кг/м3 позволит дополнительно производить от 100 до 200 кВт тепловой энергии в зависимости используемой технологической схемы. При комбинированном производстве энергии с применением, например, газопоршневой электростанции с когенерацией средние показатели энергетического блока соответствуют следующим значениям: электрическая мощность порядка 50 кВт и тепловая до 100 кВт.

Разработан технический проект установки для комплексной термической переработки древесных отходов и природного газа.
Разработан проект системы с привязкой к конкретному объекту Специальной астрофизической обсерватории РАН на Западном Кавказе,

Разработана конструкторская документация и изготовлены экспериментальные образцы солнечных коллекторов из теплостойких пластмасс нового поколения с улучшенными технико-экономическими показателями.

Проведены предварительные натурные испытания опытных образцов солнечных коллекторов на специализированном стенде ИВТ РАН «Атон», в результате которых получены показатели теплотехнического совершенства солнечных коллекторов (оптический кпд и п
Развернуть
3
01.01.2006 - 30.06.2006
Краткое описание выполненных работ
1. По экспериментальной установке комплексной переработки древесных отходов доработана технологическая схема, проведена комплектация основным стандартным оборудованием, изготовлено нестандартное оборудование, закончено оснащение экспериментальной площадки базовым энергетическим оборудованием
2. По экспериментальной системе децентрализованного энергоснабжения на основе использования солнечной и ветровой энергии откорректирована проектная документация, разработаны Программа и методики и в соответствии с ними проведены предварительные испытания опытного образца системы аккумулирования и преобразования электроэнергии, осуществлена комплектация и закупка основного оборудования, начат монтаж экспериментальной системы
Развернуть
4
01.07.2006 - 31.10.2006
Проведена экспериментальная отработка технологии комплексной переработки древесных отходов и природного газа. Оптимизирован процесс карбонизации исходного сырья и за характерное время первой стадии процесса получена углеродная матрица с большой внутренней активной поверхностью.
Проведены приемочные испытания термохимического реактора установки и энергоблока – газопоршневой мини-ТЭЦ в составе комплексного стенда.
Основные характеристики комплексного стенда: плотность углеродного продукта – 1000 кг/м3; производительность по пироуглероду – 10 кг/ч; выход технического водорода – 10 нм3/ч; электрическая мощность энергоблока – 30-40 кВт; тепловая мощность энергоблока – 40-50 кВт.
Объект испытаний соответствует заданным в техническом задании требованиям и выдержал государственные приемочные испытания по программе и методике ШЗ 00.00.000.ПМ.
По результатам испытаний откорректирована конструкторская документация установки для комплексной термической переработки древесных отходов и природного газа (ШЗ 00.00.000).

На экспериментальной площадке Специальной астрофизической обсерватории РАН введена в эксплуатацию экспериментальная система децентрализованного энергоснабжения на основе использования солнечной и ветровой энергии в составе фотоэлектрических преобразователей производства ЗАО «Солнечный ветер» (Краснодар) и ветроустановки НПГ «Саймет» (Дубна).
Основные характеристики системы: электрическая мощность – до 5 кВт, средняя – 1 кВт; аккумулирование – 10 кВтч с возможностью увеличения емкости аккумуляторов до 50 кВтч; теплоснабжение – до 30 кВт, средняя – 5-7 кВт; полная автономность системы.
Проведены приемочные натурные испытания системы на комплексе Большого оптического телескопа Верхней научной площадки Специальной астрофизической обсерватории Российской академии наук (САО РАН). Объект испытаний соответствует заданным в техническом задании требованиям и выдержал государственные приемочные испытания по программе и методике 1088.00.001.ПМ.
Развернуть

Программа

Программа "Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития науки и техники" на 2002-2006 годы

Программное мероприятие

2.2 Проведение опытно-конструкторских, технологических и экспериментальных разработок по приоритетным направлениям развития научно-технической сферы (в том числе на долевой основе с хозяйствующими субъектами)
Продолжительность работ
2011 - 2012, 13 мес.
Бюджетные средства
14 млн
Организация
НГТУ
профинансировано
Тема
Энергоэффективные системы децентрализованного энергоснабжения на основе комбинированного использования возобновляемых ресурсов и традиционных источников энергии
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
18 млн
Количество заявок
9
Тема
Разработка влажно-паровой микротурбинной установки для систем малой распределенной энергетики на основе комбинированного использования традиционных и возобновляемых источников энергии.
Продолжительность работ
2012 - 2013, 21 мес.
Бюджетные средства
135 млн
Количество заявок
6
Тема
Системы автономного энергоснабжения на основе комбинированного использования возобновляемых ресурсов и современных систем аккумулирования и генерирования энергии.
Продолжительность работ
2005 - 2006, 23 мес.
Бюджетные средства
20 млн
Количество заявок
18
Тема
Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области создания установок энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии с системами ее аккумулирования.
Продолжительность работ
2011 - 2012, 19 мес.
Бюджетные средства
84 млн
Количество заявок
51
Тема
Проведение проблемно-ориентированных исследований и разработка технических решений для создания энергетических комплексов для энергоснабжения автономных потребителей, с использованием возобновляемых источников энергии, накопителей энергии и устройств оптимального управления
Продолжительность работ
2013, 8 мес.
Бюджетные средства
30 млн
Количество заявок
52