Повышение эффективности энергоснабжения лесных пасек на базе комбинированных с ветроэлектрогенератором гелиоустановок тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.20.02, кандидат наук Осташенков, Алексей Петрович

• Осташенков, Алексей Петрович
• кандидат наук
• 2015

Оглавление диссертации кандидат наук Осташенков, Алексей Петрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПАСЕК

1.1 Характеристика лесных пасечных хозяйств

1.2 Исследование в области энергоснабжения лесных пасек

1.3 Исследование потенциала возобновляемых источников энергии

1.4 Методология научных исследований в области систем автономного энергообеспечения на базе ВИЭ

1.5 Выводы

2 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ И ОПТИМИЗАЦИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ ЛЕСНЫХ ПАСЕК НА БАЗЕ КОМБИНИРОВАННОЙ С ВЕТРОЭЛЕТРОГЕНЕРАТОРОМ ГЕЛИОУСТАНОВКИ

2.1 Обоснование структуры комплекса

2.2 Описание методики моделирования функционирования комплекса

2.3 Математическая модель функционирования комплекса

2.4 Результаты численного моделирования функционирования комплекса

2.5 Обоснование критериев эффективности и оптимизируемых параметров

2.6 Обоснование целевых функций оптимизации комплекса

2.7 Исследование в области номинальных рядов ВЭУ, ФМ, СК, АКБ, ТА

2.8 Описание процесса оптимизации

2.9 Пример результатов оптимизации

2.10 Комплексы на базе комбинированных гелиоустановок

2.11 Вывод

3 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1 Условия и задачи экспериментальных исследований

3.2 Описание экспериментального образца

3.3 Программа и методика экспериментальных исследований

3.4 Вывод

4 АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

4.1 Анализ результатов полигонных экспериментальных исследований

4.2 Вывод

5 ОЦЕНКА ЭКОНОМИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

КОМПЛЕКСА НА БАЗЕ КОМБИНИРОВАННОЙ ГЕЛИОУСТАНОВКИ

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Повышение эффективности энергоснабжения лесных пасек на базе комбинированных с ветроэлектрогенератором гелиоустановок»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы. В настоящее время, в связи с увеличением количества фермерских хозяйств, потребность в применении автономных энергогенерирующих установок в сельскохозяйственном секторе экономики многократно возросла. Так, в республике Марий Эл численность лесных пасек насчитывает 300 шт. В Приволжском федеральном округе число пасек составляет 2500 шт. В этой связи особую привлекательность получают альтернативные варианты энергоснабжения удаленных: потребителей на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

В контексте рассмотрения лесных пасек наиболее доступными видами возобновляемой энергии являются энергия солнечного излучения, ветра и биотоплива, что обусловлено как требованиями к размещению хозяйств, так и традиционным местоположением пасек в Российской Федерации в областях с относительно высокой инсоляцией и умеренными скоростями ветра. В этой связи создаются предпосылки к применению автономного энергогенерирующего оборудования на основе ВИЭ. Причем следует отметить перспективность применения данного подхода к энергоснабжению в зимние периоды, когда требуется непрерывное функционирование оборудования предназначенного для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев. По оценкам специалистов, в течение проведения зимовки пчелиных семей должна поддерживаться температура +5 °С и относительная влажность воздуха 80%.

Растущая потребность пасечных хозяйств в применении автономных энергогенерирующих комплексов на базе ВИЭ в зимний период диктует необходимость повышения эффективности данных систем, что возможно путем оптимизации их параметров. В этой связи настоящие исследования были посвящены рассмотрению подходов к проектированию комплекса для энергоснабжения лесных пасек в зимний период, разработке и оптимизации его технических параметров.

Степень разработанности темы. Метеорологическим аспектам применения ВИЭ посвящены работы А.И. Семенова, Ю.А. Железнова, А.Х. Хргиана, З.И. Пивоваровой, В.Т. Фомичева. Разработкам научных основ создания и использования технических средств на базе ВИЭ в сельском хозяйстве посвящены работы Д.С. Стребкова, П.П. Безруких, P.A. Амерханова, Н.И. Богатырева, С.М. Воронина, О.В. Григораша, В.П. Харитонова, Л.А. Саплина, Б.В. Лукутина, Е.М. Фатеева, В.Э Степанова, А.И. Кирюшатова, Н.В. Красновского, ИЛ. Шеффера и др. Созданию систем энергоснабжения сельскохозяйственных объектов на основе возобновляемых источников энергии посвящены научные труды A.A. Тарана, П.В. Коноплева, А.Х. Тлеулова,

A.П. Жогалева, А.К. Сокольского, Н.С. Овсянникова и др. Построению автоматизированных систем в сельском хозяйстве посвящены работы

B.Р. Крауспа, A.B. Дубровина. Микроклимат пчелиных ульев подробно рассмотрен в научных трудах Е.К. Еськова, И.С. Захарова, А.И. Касьянова. Управление жизнедеятельностью пчелиных семей подробно рассмотрено в работах А.Ф. Рыбочкина. Однако в трудах этих ученых не рассматриваются перспективы применения автономных энергогенерирующих установок для обеспечения функционирования технических средств для поддержания оптимального микроклимата пчелиных ульев. Таким образом, молено сделать вывод, что в настоящее время недостаточно исследован вопрос энергоснабжения лесных пасек в зимний период.

Целью работы является повышение эффективности энергоснабжения лесных пасек за счет разработки автономного комплекса на базе комбинированной с ветроэлектрогенератором гелиоустановки, обеспечивающего оптимальный микроклимат пчелиных ульев.

Исходя из вышеизложенного, были сформулированы следующие задачи:

1. Разработать техническое решение комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев.

2. Разработать математическую модель функционирования комплекса, устанавливающую количественную взаимосвязь между техническими

параметрами комплекса и его показателями эффективности при условии обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев, и выполнить параметрическую оптимизацию разработанных технических и технологических решений с учетом вариативности климатических условий, в которых функционирует комплекс.

3. Разработать экспериментальный образец комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев и провести полигонные экспериментальные исследования его функционирования.

4. Выполнить оценку экономической эффективности применения комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев.

Объектом исследований является комплекс для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев на базе комбинированной с ветроэлектрогенератором гелиоустановки.

Предметом исследований являются качественные и количественные закономерности и зависимости, связывающие технические параметры комплекса и показатели его эффективности при условии обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев.

Научная новизна диссертационного исследования определяется тем, что впервые:

1. Разработана математическая модель функционирования комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев, отличающая тем, что она позволяет установить количественные закономерности и зависимости, связывающие технические параметры комплекса и показатели его эффективности.

2. Разработана методика параметрической оптимизации технических решений, обеспечивающая нахождение оптимальных, с точки зрения эффективности функционирования комплекса, сочетаний значений его технических параметров.

3. Проведены полигонные экспериментальные исследования функционирования экспериментального образца комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев.

Новизна предложенных решений подтверждена свидетельством о государственной регистрации программы для ЭВМ «Программа моделирования работы комплекса для контроля микроклимата пчелиных ульев».

Практическая значимость полученных результатов заключается в разработке:

- технических и технологических решений, а также в обосновании оптимальных значений технических параметров комплекса, обеспечивающих повышение эффективности энергоснабжения лесных пасек;

-методик инженерного проектирования технических средств для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев.

Методы исследования. Поставленная в работе цель достигается сочетанием теоретических и экспериментальных исследований. Теоретические исследования выполнены методами математического моделирования работы комплексов, основанными на функциональном анализе и анализе трансформаций предмета труда и энергии, с применением методов имитационного моделирования систем с выраженными стохастическими свойствами и методов параметрической оптимизации. Экспериментальные исследования выполнены методами наблюдений за изменением энергетических характеристик экспериментального образца комплекса в полигонных условиях.

Положения, выносимые на защиту:

-технические и технологические решения, обеспечивающие оптимальные значения параметров микроклимата пчелиных ульев;

-математическая модель функционирования комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев;

- методика оптимизации технических параметров комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев;

- результаты экспериментальных исследований функционирования комплекса для обеспечения оптимального микроклимата пчелиных ульев на базе комбинированной с ветроэлектрогенератором гелиоустановки.

Достоверность научных результатов обеспечена их непротиворечием имеющимся знаниям в области технологии пчеловодства, а также сходимостью результатов теоретических и экспериментальных исследований.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались и обсуждались на следующих мероприятиях:

- научно-технических конференциях профессорско-преподавательского состава и аспирантов ФГБОУ ВПО «МарГУ», ФГБОУ ВПО «ПГТУ» 2011-2014 гг.;

- международных молодежных научных конференциях «Актуальные проблемы энергетики АПК» (Саратовский государственный аграрный университет имени Н.И. Вавилова, г. Саратов, 2012-2014 гг.);

- международных молодежных научных конференциях «Тинчуринские чтения» (Казанский государственный энергетический университет, г. Казань, 2012-2014 гг.);

-Международной научно-практической конференции «Наука, образование и техника: итоги 2013 года» (г. Донецк, 15-17 декабря 2013 г.);

- XXI Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по фундаментальным наукам «Ломоносов 2014» (Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, г. Москва, 7-11 апреля 2014 г.).

- V Международной научно-технической конференции молодых ученых и специалистов «Инновации в сельском хозяйстве», (ФГБНУ ВИЭСХ, г. Москва, 16-17 декабря 2014 г.).

1 СОСТОЯНИЕ ВОПРОСА В ОБЛАСТИ ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ЛЕСНЫХ

ПАСЕК

1.1 Характеристика лесных пасечных хозяйств

Начиная с 90-х годов прошлого века, в сельском хозяйстве России произошли принципиальные изменения [1]. Производство меда сельскохозяйственными организациями с 1990 по 2013г. упало в процентном соотношении с 30,6% до 2,1% [2]. Это обусловлено во многом значительным упадком коллективного сельского хозяйства, сокращением его государственной поддержки. За сравнительно короткий промежуток времени (1991-2006) в большинстве регионов Российской Федерации широкое распространение получили относительно небольшие, по сравнению с коллективными хозяйствами, семейные, приусадебные и др. пасечные хозяйства, что стало предпосылкой к увеличению их доли в структуре производства товарного меда. В настоящее время структура производства меда в Российской Федерации такова, что хозяйства населения и фермерские хозяйства обеспечивают соответственно 93,6% и 4,3% от общей выработки меда всеми типами пасечных хозяйств [2]. Это свидетельствует о преобладании частного мелкотоварного производства в отрасли пчеловодства по основному продукту отрасли.

В отношении лесных пасечных хозяйств прослеживается аналогичная тенденция к увеличению фермерских хозяйств и хозяйств населения. Так, в республике Марий Эл численность лесных пасек насчитывает 300 шт. [3]. В Приволжском федеральном округе число пасек составляет 2500 штук. В этой связи энергоснабжение лесных пасек является актуальной задачей.

В силу особенностей преобладающих организационно-правовых форм хозяйствования, а также специфики энергопотребления пасек, доминирующее число лесных пасечных хозяйств являются небольшими, с точки зрения энергоснабжения, объектами. Кроме того, особенностью лесных пасек является удаленность от сетей централизованного энергоснабжения. Структура

энергопотребления лесных пасечных хозяйств во многом зависит от сезона и является специфичной для определенного типа хозяйства. Разведение и содержание пчел подразумевает выполнение пчеловодами определенных работ в рамках отдельных сезонных периодов ухода за пчелами [4]. В этой связи возникают различные потребности в тепловой и электрической энергии для различных периодов годового цикла работы лесных пасек.

Основными производственными потребителями пасеки в весенне-осенний период являются электроинструмент столярных мастерских, технические средства для откачки меда, виброножи, и т.д., которые составляют оборудование пчеловодческих мастерских [5]. Кроме того, в перечень потребителей входят различные бытовые устройства и освещение, обеспечивающие комфортные условия для дежурного персонала пасечного хозяйства. Следует отметить, что в силу специфики работы пасеки для весенне-осеннего периода энергоснабжение потребителей требуется на сравнительно малые интервалы времени.

В зимний период потребление энергии связано с необходимостью обеспечения условий для благополучной зимовки пчелиных семей [6, 7, 8, 9]. Среди многообразия этих условий важная роль принадлежит микроклимату пчелиного улья, оптимизация которого позволяет полнее реализовать потенциал пчелиной семьи, обусловленный ее наследственными свойствами [10, 11, 12, 13]. Пчелы сами способны регулировать микроклимат своего жилища, однако затраты их энергии увеличиваются при отклонении условий среды от оптимальных, что связано с дополнительным расходованием меда и ускорением процесса износа организмов пчел [14]. Кроме того, большое количество энергии пчелы тратят на поддержание необходимых условий для развития пчелиной семьи. В неблагоприятных условиях жизнеспособность и хозяйственно полезные качества пчелиных семей резко ухудшаются [15, 16]. В отношении условий зимнего содержания пчелиных семей следует отметить, что в контексте лесных пасечных хозяйств, наиболее широко практикуется зимовка на отрытом воздухе, что во многом обусловлено климатическими особенностями территорий традиционного размещения лесных пасек. Таким образом, структура энергопотребления в зимний

период определяется техническими средствами для поддержания оптимального микроклимата пчелиных ульев [17]. Однако для зимнего периода, когда необходимо обеспечивать энергоснабжение в течение всего периода зимовки пчелиных семей, актуальна задача повышения эффективности энергоснабжения лесных пасек.

1.2 Исследование в области энергоснабжения лесных пасек

Как было отмечено в начале данной главы, хозяйства населения и фермерские хозяйства обеспечивают соответственно 93,6% и 4,3% от общей выработки меда всеми типами пасечных хозяйств. Это свидетельствует о преобладании частного мелкотоварного производства в отрасли пчеловодства по основному продукту отрасли. В этой связи в дальнейшем перспективно рассматривать пасечные хозяйства как относительно небольшие с точки зрения энергопотребления объекты.

Энергоснабжение лесных пасек может быть осуществлено по различным вариантам. Варианты энергоснабжения представлены на рисунке 1.1.

Сетевое

Варианты энергоснабжения

Комбинированное

74

Автономное

Топливное

ВИЗ

Рисунок 1.1- Варианты энергоснабжения лесных пасек

Рассмотрим варианты энергоснабжения лесных пасечных хозяйств более подробно.

Централизованное энергоснабжение имеет следующие достоинства [18,19]:

- высокая надежность энергоснабжения;

- гарантия обслуживания сетей централизованного энергоснабжения квалифицированным персоналом.

Однако в контексте рассмотрения вопроса энергоснабжения лесных пасек, характерной особенностью которых является удаленность от энергосистемы, следует отметить ряд особенностей:

-владельцы пасечных хозяйств вынуждены оплачивать проектирование, строительство и обслуживание линий централизованного энергоснабжения;

-тарифы на электрическую и тепловую энергию увеличиваются более быстро, чем закупочные цены на продукцию пасечных хозяйств.

Учитывая вышеприведенные особенности и относительно невысокое потребление тепловой и электрической энергии лесными пасеками можно сделать вывод о нецелесообразности применения централизованного энергоснабжения.

Топливные энергогенерирующие установки являются наиболее распространенными средствами автономного энергоснабжения в настоящее время. Их серийный выпуск налажен отечественными предприятиями и зарубежными компаниями в большом диапазоне мощностей. Достоинствами топливных энергогенерирующих установок являются [20]:

-высокая надежность энергоснабжения, сопоставимая с надежностью централизованного сетевого энергоснабжения;

- изготавливаются в готовом для практического использования виде;

- возможно использование биогаза в качестве топлива.

Недостатки использования топливных энергогенерирующих установок в основном связаны с использованием ископаемого углеводородного топлива и заключаются в постоянном росте цен на нефтепродукты. Кроме того, использование углеводородного топливо негативно сказывается на экологическом состоянии окружающей среды [21, 22, 23, 24, 25]. При этом, учитывая

преобладание относительно небольших пасек в структуре производства меда, а также более низкий КПД топливных энергогенерирующих установок по сравнению с сетевыми, экологический аспект использования топливных энергоустановок приобретает особое значение. В этой связи особую привлекательность получают альтернативные варианты автономного энергоснабжения лесных пасек.

Спектр возобновляемых источников энергии и технологий преобразования их потоков в удобные для использования виды широк [26]. Окружающее нас пространство непрерывно пронизывается потоками энергии от различных источников. В любой точке Земли существует возможность обеспечения энергоснабжения любого потребителя за счет возобновляемых источников энергии [27]. Классификация источников возобновляемой энергии представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Классификация источников возобновляемой энергии

При рассмотрении вопроса энергоснабжения лесных пасек за счет ВИЭ необходимо выбрать наиболее перспективные, с точки зрения доступности и удобства использования, виды возобновляемой энергии. По мнению ряда авторов [28, 29, 30], наиболее доступными видами возобновляемой энергии для относительно малых по энергопотреблению объектов являются энергия солнечного излучения, ветра и биотоплива. Рассмотрим вышеприведенные виды возобновляемой энергии более подробно. Интенсивность и периодичность действия энергии ветра, солнечного излучения, биотоплива представлены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 — Интенсивность и периодичность действия энергии ветра,

солнечного излучения, биотоплива [31]

Источник возобновляемой энергии Периодичность Определяющие параметры Энергетические соотношения Примечание

Прямое солнечное излучение 24 ч, 1 год облученность (Вт/м2), угол падения излучения Р~Сьсо592, максимум 1 кВт/м2 только в дневное время

Рассеянное солнечное излучение 24 ч, 1 год облачность Р « в; Р < 300 Вт/м2 только в дневное время

Ветер 1 год скорость ветра, высота над земной поверхностью Р~и30; и2/ин = (7ь)ь флуктуирует Ъ я 0,15

Биотопливо 1 год качество почвы, облученность, вода, специфика топлива, расходы Связанная энергия 10 МДж/кг очень много видов топлива, источники -лес и сельское хозяйство

Энергия солнечного излучения может быть использована как для целей теплоснабжения, так и для электроснабжения автономных потребителей. В настоящее время для использования солнечной энергии применяются три основные технологии. Первая из них - теплоснабжение за счет солнечных коллекторов. Основным элементом солнечной нагревательной системы является приемник, в котором происходит процесс поглощения солнечного излучения и передача энергии теплоносителю. Анализ научной литературы показывает, что, по мнению специалистов, применение солнечных коллекторов является одним из наиболее перспективных путей использования возобновляемых источников энергии для районов с достаточной инсоляцией. Это обусловлено малыми капитальными вложениями и минимумом эксплуатационных расходов системы теплоснабжения на основе солнечных коллекторов [32, 33, 34, 35, 36, 37, 38].

Вторая технология использования энергии солнечного излучения — солнечные электростанции. Принцип действия основан на нагреве теплоносителя при помощи систем, ориентированных на солнце отражателей, в фокусе которых находятся трубы или емкости с теплоносителем. Образовавшийся при кипении теплоносителя пар используется для производства электрической энергии по традиционной схеме: пар - турбина - электрогенератор. При этом для охлаждения отработанного пара может быть использован промежуточный теплоноситель, который затем можно использовать для нужд теплоснабжения. Очевидно, что подобные энергогенерирующие установки более эффективны в системной энергетике, нежели для энергоснабжения относительно небольших по энергопотреблению лесных пасек. Поскольку солнечные электростанции обычно характеризуются большой материалоемкостью и высокими капитальными затратами на сооружение [39].

Третья технология заключается в применении прямых трансформаторов солнечной энергии в электрическую путем применения полупроводниковых фотоэлектрических преобразователей. Принцип действия основан на фотоэлектрической генерации, обусловленной пространственным разделением положительных и отрицательных носителей заряда при поглощении в

полупроводнике электромагнитного излучения. В присутствии электрического поля заряды создают во внешней цепи электрический ток. Теоретический КПД полупроводникового фотоэлектрического преобразователя может быть весьма высоким, однако на сегодняшний день промышленно производимые образцы имеют КПД на уровне 20-25% [40, 41].

По оценке экспертов, наиболее перспективными направлениями солнечной энергетики считаются развитие технологий с использованием солнечных коллекторов и фотоэлектрических модулей малой и средней мощности соответственно для тепло- и электроснабжения удаленных от сетей централизованного энергоснабжения потребителей [42, 43, 44, 45].

Энергия ветра преобразуется в электрическую в ветроэнергетических установках. Классификация ветроэнергетических установок представлена на рисунке 1.3.

Рисунок 1.3 - Классификация ветроэнергетических установок

Ветроколесо преобразует поступательное движение воздушной массы во вращательное, которое затем передается на генератор, где идет преобразование

механической энергии в электрическую [46]. Ветроустановки с горизонтальной осью вращения называются лифт-машины и приводятся в действие подъемной силой. Быстроходные установки (число лопастей не превышает 4) развивают максимальный момент при больших оборотах, при значительной скорости ветра. Они характеризуются устойчивостью к флуктуации скорости ветра [47].

Среднескоростные ветроустановки развивают значительный момент при относительно слабом ветре, но более чувствительны к флуктуации скорости ветра, чем быстроходные.

Ветроэнергетические установки с вертикальной осью вращения используют силу сопротивления (драг-мапшны), и вращаются с линейной скоростью, меньшей скорости ветра. Также бывают и лифт-машины, которые приводятся во вращение подъемной силой (ротор Дарье). Ветроэлектрические генераторы с вертикальной осью вращения при любом направлении ветра находятся в рабочем положении [48]. Это является преимуществом по отношению к ветроэнергетическим установкам с горизонтальной осью вращения [49]. Достоинствами данного типа ветроустановок являются также простота конструкции, удобство обслуживания, широкий диапазон рабочих скоростей ветра. К недостаткам вертикальных ветроэлектрогенераторов относится пульсация крутящего момента, которая приводит к флуктуации значений выходных параметров генератора [50, 51, 52, 53, 54].

Хотя выработка электрической энергии ветроэлектрогенераторами зависит от скорости ветра и, следовательно, является флуктуирующей величиной, по мненшо специалистов, комбинирование трансформаторов энергии ветра с другими преобразователями возобновляемой энергии (например, фотоэлектрическими модулями) является перспективным направлением энергоснабжения небольших автономных потребителей [55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62].

В отношении энергии биотоплива следует отметить особенность, заключающуюся в необходимости транспортировки и хранения топлива. В

контексте пасечных хозяйств вышеприведенная особенность создает ряд дополнительных задач:

— создание надлежащих условий для хранения биотоплива;

- перевод топливных электростанций на биотопливо;

-борьба с шумом при работе топливной энергоустановки и выбросами пахнущих и не имеющих запаха вредных веществ.

Кроме того, следует также учитывать, что в сельском хозяйстве биомасса в качестве отходов животноводства и растениеводства традиционно используется в качестве удобрений [29]. Это приводит к необходимости в приобретении биотоплива у производителей, поскольку занятие растениеводством и животноводством не характерно для владельцев лесных пасек. Использование энергии ветра и солнечного излучения не связано с решением широкого спектра задач, характерных для биотопливных энергоустановок, что обуславливает перспективность применения данных видов возобновляемой энергии для энергоснабжения лесных пасек.

1.3 Исследование потенциала возобновляемых источников энергии

В технической литературе используются следующие определения ресурсов (потенциала) возобновляемых источников энергии:

Валовый потенциал ВИЭ - годовой объем энергии, содержащийся в данном виде ВИЭ при полном ее превращении в полезно используемую энергию.

Технический потенциал - часть валового потенциала, преобразование которого в полезную энергию возможно при существующем уровне развития технических средств.

Экономический потенциал - часть технического потенциала, преобразование которого в полезную используемую энергию экономически целесообразно при данном уровне цен на ископаемое топливо, тепловую и электрическую энергию, оборудование, материалы, транспортные услуги, оплату труда и т.д.

При рассмотрении потенциала энергии ветра и солнечного излучения в дальнейшем будет рассматриваться валовый потенциал, поскольку он является наиболее удобным для оценки возможности применения соответствующих видов ВИЭ в системах энергоснабжения пасечных хозяйств.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Осташенков, Алексей Петрович, 2015 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Бажанов A.B., Тюхов И.И. Энергетическая стратегия России и развитие возобновляемой энергетики // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. Труды 6-й Международной научно-технической конференции. М.:ГНУ ВИЭСХ, 2008. С. 3-8.

2. Структура производства основных продуктов животноводства в Российской Федерации // Федеральная служба государственной статистики. 2014. URL: http://www.gks.ru/free_doc/new_site/business/sx/jiv5.xls (дата обращения 15.12.2014).

3. Республика Марий Эл: сельское хозяйство // Федеральная служба государственной статистики. 2014. URL:http://www.gks.ru/dbscripts/ munst/munst88/DBInet.cgi#l (дата обращения 28.12.2014).

4. Осташенков А.П., Онучин Е.М. Теплоснабжение зимовников пасечных хозяйств на базе каталитических устройств сжигания биогенных топлив // Научный журнал КубГАУ. Краснодар: КубГАУ, 2013. №05(089). С. 1233-1249.

5. Мегедь А.Г., Полищук В.П. Пчеловодство: учебник. Киев, 1990. С. 45.

6. Еськов Е.К. Микроклимат пчелиного улья и его регулирование. М.: Россельхохиздат, 1978. С. 72.

7. Кривцов Н.И., Лебедев В.И., Чупахина O.K. Зимовка пчелиных семей и подготовка к ней. М., 2009. 80 с.

8. Еськов Е.К. Микроклимат пчелиного жилища. М.: Россельхозиздат, 1983.

184 с.

9. Лаврехин Ф.А., Панкова C.B. Биология медоносной пчелы. М.: Колос, 1983. С. 270.

10. Харченко H.A., Рындин В.Е. Пчеловодство: Учеб. для студ. вузов. М.: Издательский центр "Академия", 2003. С. 79.

П.Радченко В.Г., Песенко Ю.А. Биология пчел (HYMENOPTERA, APOIDEA). Спб., 2004. С. 201.

12. Фриш К. Из жизни пчел. М.: Мир, 1980. 108 с.

13. Еськов Е.К. Поведение медоносных пчел. М.: Колос, 1981. 106 с.

14. Еськов Е.К. Управление процессами жизнедеятельности медоносных пчел и их оптимизация / Всесоюзная академия сельскохозяйственных наук имени В .И. Ленина. М., 1990. 320 с.

15. Еськов Е.К. Экология медоносной пчелы. М.: Колос, 1992. 336 с.

16. Еськов Е.К. Экология медоносной пчелы. Рязань.: Русское слово, 1995.

392 с.

17. Онучин Е.М., Осташенков А.П. Автономный комплекс для контроля микроклимата пчелиных ульев // Научный журнал "Аспект". 2013. № 24. С. 82.

18. Безруких П.П., Стребков Д.С. Возобновляемая энергетика: методология, ресурсы, технологии. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2005. 264 с.

19. Быстрицкий Г.Ф. Общая энергетика. M.:ACADEMA, 2005. 208 с.

20. Воронин С.М. Проблемы применения возобновляемых источников энергии в сельском хозяйстве // Материалы науч. конф. АЧГАА. Зерноград, 1999. С. 84-86.

21. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников / Л.А. Саплин [и др.]. Челябинск, 2000. 194 с.

22. Стребков Д.С. Проблемы развития возобновляемой энергетики // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1997. № 6. С. 4-8.

23. Стребков Д.С. Перспективы развития солнечной энергетики // Научно-технический прогресс в инженерной сфере АПК России. М.: ВИМ, 1998. С. 76.

24. Тарнижевский Б.В. Технические и экономические аспекты использования солнечной энергии в России // Изв. РАН. Сер. Энергетика. 1997. С. 54.

25. Воронин С.М., Жогалев А.П. Перспективные варианты автономного электроснабжения фермерских хозяйств на основе использования энергии ветра // Развитие села и соц. политика в условиях рыночной экономики. М., 2002. С. 46.

26. Стребков Д.С. Роль возобновляемой энергии в энергетике будущего // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. С. 3-18.

27. Попель О.С. Научно-технические проблемы разработки, создания и применения энергоустановок на ВИЭ в изолированных системах. Якутск, 2013. С. 73.

28. Воронин С.М. Формирование автономных систем энергоснабжения сельскохозяйственных объектов на основе возобновляемых источников энергии / Диссертация на соискание ученой степени д.т.н. 05.20.02. Зерноград, 2009. С. 56.

29. Таран A.A. Автономная солнечная электростанция для передвижных пасек: Дис. к.т.н. Зерноград, 2007. 156 с.

30. Жогалев А.П. Роторная ветроэнергетическая установка для автономного электроснабжения рассредоточенных сельскохозяйственных объектов (для условий Ростовской области): Автореф. дис. к.т.н. Зерноград, 2004. С. 98.

31.Твайделл Дж., Уэйр А. Возобновляемые источники энергии. М.: Энергоатомиздат, 1990. 393 с.

32. Бутузов В.А. Анализ рынка разработки и эксплуатации гелиоустановок в Краснодарском крае // Промышленная энергетика. 1997. С. 9-11.

33. Валов М.И., Казанджан Б.И. Использование солнечной энергии в системах теплоснабжения. М.: Изд-во МЭИ, 1991. 140 с.

34. Федянин В .Я., Чертищев В.В. Возможности использования возобновляемых источников энергии для создания комфортных условий в быту. Барнаул: Изд-во Алт. ун-та., 2003. 66 с.

35. Стребков Д.С., Муругов H.JI. Энергосбережение и возобновляемые источники энергии // Вестник сельскохозяйственной науки. М.: Агропромиздат, 1991. С. 117-125.

36. Тарнижевский Б.В. Эффективность пассивных систем солнечного теплоснабжения в климатических условиях России // Теплоэнергетика. 2000. С. 14-17.

37. Бутузов В.А. Гелиоустановки горячего водоснабжения малой производительности // Промышленная энергетика. 2002. С. 56-58.

38. Мальцева A.B. Концентраторы солнечного излучения в энергетике // Энергия. 2005. С. 16-24.

39. Теплоэнергетические установки и системы сельского хозяйства / P.A. Амерханов [и др.]. М.: Колос-Пресс, 2002. 434 с.

40. Стребков Д.С., Трушевский С.Н., Митина И.В. Расчет оптического кпд модулей с двусторонними фотоэлементами и концентраторами солнечной энергии // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. М.:ГНУ ВИЭСХ, 2008. С. 203.

41. Стребков Д.С. Результаты испытаний солнечных модулей, состоящих из двусторонних фотоэлементов и концентраторов солнечной энергии // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2008. С. 194-202.

42. Воронин С.М., Лосьев С.Н. Автономное электроснабжение с использованием гелиоустановок // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2003. С. 20-23.

43. Воронин С.М. Использование энергии ветра и солнечного излучения для автономного электроснабжения фермерских хозяйств // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. С. 20—23.

44. Воронин С.М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Курс лекций. Зерноград, 2008. 256 с.

45. Майоров В.А., Тверьянович Э.В., Лукашик Л.Н. Особенности работы концентраторов без точного слежения за Солнцем // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. С. 106-110.

46. Кон Л. Ветроэнергетика: альтернативный лидер // Мировая электроэнергетика. 1998. № 3. С. 18-20.

47. Да Роза А. Возобновляемые источники энергии. Физико-технические основы: учебное пособие. М.:Издательский дом МЭИ, 2010. 704 с.

48. Эфендиев A.M., Лукьянин С.Н. Ветроэнергетическая установка на базе ротора Савониуса // Высокие технологии энергосбережения. Труды международной школы-конференции. Воронеж, 2005. С.145-147.

49. Хадми Юсеф, Мацко Н.М., Литвиненко A.M. Ветроэлектрогенератор // Высокие технологии энергосбережения. Труды международной школы-конференции. Воронеж, 2005. С. 142-143.

50. Креймер A.C. Теоретические положения создания систем автономного электроснабжения сельскохозяйственных потребителей с ВЭУ малой мощности: Дисс. канд. техн. наук. Краснодар, 2003. 171 с.

51. Литвиненко A.M., Тикунов A.B. Ветроэнергетическая установка для районов с малой энергией ветра // Высокие технологии энергосбережения. Труды международной школы-конференции. Воронеж, 2005. С. 128-129.

52. Харитонов В.П. Автономные ветроэлектрические установки. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. 280 с.

53. Харитонов В.П. Ветроэнергетические ресурсы, состояние и перспективы использования энергии ветра // Энергетическое строительство. 1991. №3. С. 2023.

54. Шерьязов С.К., Аверин A.A. Влияние условий энергообеспечения на выбор ветроустановок // Энергообеспечение и энергосбережение в сельском хозяйстве. М.: ГНУ ВИЭСХ, 2006. С. 211-216.

55. Воронин С.М., Воронин A.C., Жогалев А.П. Исследование энергетических характеристик ветра // Повышение надежности работы электрооборудования в сельском хозяйстве. Зерноград, 2001. С. 90-94.

56. Воронин С.М. Повышение эффективности ветроэнергетических установок для автономного электроснабжения удаленных сельскохозяйственных потребителей // Повышение надежности работы электрооборудования в сельском хозяйстве. Зерноград, 2001. С. 90-94.

57. Воронин С.М. Схемные решения повышения эффективности ветроэнергетических установок // Физико-технические проблемы создания новых технологий в агропромышленном комплексе. Ставрополь, 2001. С. 29-31.

58. Выбор оптимальной структуры системы автономного электроснабжения / О.В.Григораш [и др.] // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 2007. С. 108.

59. Демкович А.А., Тлеулова А. Современное состояние, перспективы использования и развития возобновляемых источников в энергетике // Высокие технологии энергосбережения. Труды международной школы-конференции. Воронеж, 2005. С.125-126.

60. Дмитриева Г.А., Макаровский С.Н., Хвощинская З.Г. Анализ работы неуправляемой ветроэлектрической установки в автономной энергосистеме // Электричество. 1998. № 6. С. 12-18.

61. Ивашинцов Д.А., Кузнецов М.В., Рекстина Т.А. Выбор режимов работы ветроэлектрических агрегатов // Энергетическое строительство. 1991. № 3. С. 5053.

62. Писаревский Ю.В., Насонов С.В., Майоршин И.П. Проблемы создания энергетических установок преобразующих энергию возобновляемых источников // Высокие технологии энергосбережения. Труды международной школы-конференции. Воронеж, 2005. С. 76.

63. McVtigh J.G. Sum Power: An Introduction to the Applications of Solar Energy. Pergamon Press: Oxford-New York-Toronto, 1981. 212 p.

64. Daily Averaged Data // NASA Surface meteorology. 2014. URL: https://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/daily.cgi?email=skip%401arc.nasa.gov&step=l &lat=56.38&lon=47.52&sitelev=&ms=l&ds=l&ys=2004&me=12&de=31&ye=2004 (дата обращения 3.12.2014).

65. Ljungsrom О. Large scale wind energy conversion system (WECS) design and installation as affected by site wind energy characteristics, grouping and social acceptance. "Wind Eng", 1997. P. 36-56.

66. Beurskens J. Wind energy. The state of the art in Europe. Symposium on Solar Energy Applications. Beirut, 1994. 234 p.

67. Meteorology // NASA Surface meteorology. URL: https://eosweb.larc.nasa. gov/cgi-bin/sse/grid.cgi?&num=228147&lat=56.38&submit=Submit&hgt=100&veg= 17&sitelev=&email=[e-mail]&p=grid_id&p=^spd50m&p=:::wspd50m0&ste p=2&lon=47.5 (дата обращения 2.12.2014).

68. Пчеловодство. Маленькая энциклопедия. М.: Сов. энциклопедия, 1991.

511 с.

69. Хргиан А.Х. Физика атмосферы. JL: Гидрометеоиздат, 1969. 645 с.

70. Мазин И.П., Хргиан А.Х. Облака и облачная атмосфера. Д.: Гидрометеоиздат, 1989. 647 с.

71. Пивоварова З.И. Радиационные характеристики климата СССР. JL: Гидрометеоиздат, 1977. 335 с.

72. Будыко М.И. Изменение климата. JL: Гидрометеоиздат, 1974. 279 с.

73. Амерханов P.A. Математическое моделирование электромеханической системы ветроэлектрической установки // Энергоснабжение и водоподготовка.

2002. С. 85-87.

74. Амерханов P.A. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии. М.: Колос-Пресс,

2003. 532 с.

75. Кирюшатов А.И. Использование нетрадиционных возобновляемых источников энергии в сельскохозяйственном производстве. М.: ВО Агропромиздат, 1991. 96 с.

76. Саплин JI.A. Энергоснабжение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Челябинск, 1999. 318 с.

77. Фатеев Е.М. Ветродвигатели и их применение в сельском хозяйстве. М.: Машгиз, 1962. 247 с.

78. Шефтер Я.И., Рождественский И.В. Ветронасосные и ветроэлектрические агрегаты. М.: Колос, 1967. 376 с.

79. Шефтер Я.И. Использование энергии ветра. М.: Энергоатомиздат, 1983.

201 с.

80. Шефтер Я.И. Ветроэнергетические агрегаты. М.: Машиностроение, 1972. 288 с.

81. Стребков Д.С. Перспективы развития солнечной энергетики // Российский химический журнал. 1997. №6. С. 56.

82. Стребков Д.С., Беленов А.Т., Муругов В.П. Использование энергии Солнца. М.: Нива России, 1992. 48 с.

83. Стребков Д.С. Проблемы развития возобновляемой энергетики // Механизация и электрификация сельского хозяйства. 1997. № 6. С. 4-8.

84. Коноплев П.В. Автономная система электроснабжения для пасечного хозяйства: Дис. к.т.н. Ставрополь, 2013. 149 с.

85. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Монография. Электроподогрев пчелиных семей. Курск: КГТУ, 1999. 150 с.

86. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Монография. Компьютерные системы в пчеловодстве. Курск: КГТУ, 2001. 415 с.

87. Рыбочкин А.Ф., Захаров И.С. Дистанционный круглогодичный контроль за жизнедеятельностью пчелиных семей с применением ЭВМ // Пчеловодство. 2001. №3. С. 37-38.

88. Воронин С.М. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии. Учебное пособие. Зерноград, 2007. 204 с.

89. Онучин Е.М., Медяков A.A., Осташенков А.П. Теоретическое исследование системы энергообеспечения пасечных хозяйств на базе комбинированной гелиоустановки // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ, 2014. URL: http://ej.kubagro.ru/2014/07/pdf/06.pdf (дата обращения 10.12.2014).

90. Воронин Е.А., Зимнов С.С. Математическое описание системы микроклимата как объекта автоматического управления // Научная библиотека elibrary.ru. 2014. URL: http://elibrary.ru/item.asp7icHl 1738849 (дата обращения 5.12.2014).

91. Рысин С.А. Расчет количества воздуха для вентиляции // Пчеловодство. 1964. С. 76.

92. Тухтин С.Ф. Вентиляция улья // Пчеловодство. 1978. С. 35.

93. Бекман У .А., Клейн С.А., Даффи Дж.А. Расчет систем солнечного теплоснабжения. М.: Энергоатомиздат, 1982. 79 с.

94. Стадник В.В., Разгоняев Ю.В. Оценка суммарного прихода солнечной радиации, поступающей на наклонные поверхности // Труды главной геофизический лаборатории. Спб., 2008. 246 с.

95. Сидыганов Ю.Н., Онучин Е.М., Осташенков А.П. Оптимизация технических параметров системы энергообеспечения лесных пасек на базе комбинированной гелиоустановки // Электронный научный журнал «Инженерный вестник Дона». 2014. URL: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n3y2014/2523 (дата обращения 1.12.2014).

96. Онучин Е.М., Осташенков А.П. Оптимизация технических параметров комплекса на базе комбинированной с ветроэлектрогенератором гелиоустановки // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ, 2014. URL: http://ej.kubagro.ru/2014/08/pdf711 .pdf (дата обращения 10.12.2014).

97. Критерии эффективности технико-технологических систем на базе каталитических устройств сжигания биогенных жидких и газообразных топлив для теплоснабжения различных производственных объектов лесного и агропромышленного комплексов / Е.М. Онучин [и др.] // Научный журнал КубГАУ. Краснодар: КубГАУ, 2013. №08(092). С. 457-473.

98. ГОСТ 8.497-83 Государственная система обеспечения единства измерений. Амперметры, вольтметры, ваттметры, варметры. Методика поверки //

Библиотека ГОСТов. 2014. URL: http://vsegost.com/Catalog/50/5016.shtml (дата обращения 7.12.2014).

99. Осташенков А.П. Экспериментальное исследование системы энергообеспечения пасечных хозяйств на базе комбинированной гелиоустановки // Научный журнал КубГАУ [Электронный ресурс]. Краснодар: КубГАУ, 2014. URL: http://ej.kubagro.ru/2014/08/pdf/10.pdf (дата обращения 10.12.2014).

100. Ример М.И., Касатов А.Д., Матиенко H.H. Экономическая оценка инвестиций. Спб.: Питер, 2008.480 с.

101. Малиновская О.В., Скобелева И.П., Легостаева Н.В. Инвестиции: учебное пособие. Спб.: СПГУВК, 2009.186 с.

102. Игонина Л.Л. Инвестиции: учеб. пособие. М.: Экономисть, 2005. 478 с.

103. Аккумуляторы SSK серии GP // «Свободная Энергия». 2014. URL: http://www.solarroof.ru/products/12/109/ (дата обращения 28.12.2014).

104. Пчеловодство // Аграрный центр Томской области. 2014. URL:http://www.agroconsul.tomsk.ru/na_zametku_pchelovodstvo-120.html (дата обращения 28.12.2014).

105. Солнечный коллектор Heat pipe // «Свободная Энергия». 2014. URL: http://www.solarroof.ru/products/31/54/ (дата обращения 28.12.2014).

106. Солнечные батареи // «Свободная Энергия». 2014. URL: http://www.solarroof.ru/products/5/ (дата обращения 28.12.2014).

107. Аккумуляторы // «Свободная Энергия». 2014. URL: www.solarroof.ru/products/12/ (дата обращения 28.12.2014).

108. Ветровые генераторы // УАЭ - Альтернативные Источники Энергии. 2014. URL: http://www.ae.net.ua/files/generators.htm (дата обращения 28.12.2014).

109. Средние потребительские цены (мед пчелиный натуральный, кг) // Федеральная служба государственной статистики. 2014. URL: http://www.gks.ru/dbscripts/cbsd/DBInet.cgi (дата обращения 15.12.2014).

110. Ящерицын П.И., Махаринский Е.И. Планирование эксперимента в машиностроении. Минск.: Выш. ппс., 1985.286 с.