Основы энергосбережения (стр. 7 из 15)
Промышленные отходы, используемые как биоэнергоресурсы, присущи пищевой промышленности, которая специализируется на переработке плодов и овощей, а для выработки энергии используют отходы семян, плодов, шелуху семечек подсолнечника и другие подобные отходы, непригодные для применения в качестве корма. Отходы животноводства заслуживают внимания как энергоресурсы только при содержании скота и птиц в закрытых помещениях, таких как откормочные хозяйства промышленного типа.
Классификацию основных типов энергетических процессов, связанных с переработкой биомассы, можно представить следующим образом.
Термохимические
1. Прямое сжигание для получения теплоты.
2. Пиролиз. Биомассу нагревают либо в отсутствии воздуха, либо за счет сгорания некоторой ее части при ограниченном доступе воздуха или кислорода. Состав получающихся при этом продуктов чрезвычайно разнообразен: газы, жидкости, масла, и древесный уголь. Если основным продуктом пиролиза является горючий газ, то процесс называется газификацией, а устройства для его получения называются газогенераторами. Коэффициент полезного действия (КПД) пиролиза определяется, как отношение теплоты сгорания производного топлива, к теплоте сгорания исходной биомассы составляет 80-90 %:
3. Гидрогенизация. Измельченную, разложившуюся или переваренную биомассу, например, навоз, нагревают в атмосфере водорода до температуры около 600 °С при давлении около 5 МПа (50 атм). Получаемые при этом горючие газы, преимущественно метан и этан, при сжигании дают около 6 МДж на 1 кг сухого сырья.
Биохимические
1. Анаэробная переработка. В отсутствие кислорода некоторые микроорганизмы способны получать энергию, непосредственно перерабатывая углеродосодержащие составляющие, производя при этом углекислый газ CO2 и метан CH4. Получаемая смесь CO2 , CH4 и попутных газов называется биогазом.
2. Спиртовая ферментация. Этиловый спирт – летучее жидкое топливо, которое можно использовать вместо бензина. Он вырабатывается микроорганизмами в процессе ферментации. Обычно для ферментации в качестве сырья используют сахара.
Агрохимические
Экстракция топлив. В некоторых случаях жидкие или твердые разновидности топлив могут быть получены прямо от животных или растений. Например, сок живых растений собирают надрезая кожуру стеблей или стволов, из свежесрезанных растений его выдавливают под прессом. Хорошо известный подобный процесс – получение каучука. Родственное каучуконосам растение герея производит углеводороды с более низкой, чем у каучука, молекулярной массой, которые могут быть использованы в качестве заменителей бензина.
Глава 3. Транспортирование тепловой и электрической энергии
Электрические сети. Линии электропередачи. Потери энергии при транспортировке электроэнергии.
Энергетическая система (энергосистема) состоит из электрических станций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, соединенных между собой и связанных общностью режима в непрерывном процессе производства, распределения и потребления электрической и тепловой энергии при общем управлении этим режимом.
Электроэнергетическая (электрическая) система – это совокупность электрических частей электростанций, электрических сетей и потребителей электроэнергии, связанных общностью режима и непрерывностью процесса производства, распределения и потребления электроэнергии. Электрическая система – это часть энергосистемы, за исключением тепловых сетей и тепловых потребителей.
Электрическая сеть – это совокупность электроустановок для распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, воздушных и кабельных линий электропередачи (Рис. 6). По электрической сети осуществляется распределение электроэнергии от электростанций к потребителям. Линия электропередачи (воздушная или кабельная) – электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии.
Электрическая подстанция – это электроустановка, предназначенная для преобразования и распределения электрической энергии. Электрические подстанции применяются для преобразования электроэнергии одного напряжения в электроэнергию другого напряжения. Подстанции предназначены для связи генераторов и потребителей с линиями электропередачи.
Классификация электрических сетей может осуществляться по роду тока, номинальному напряжению, выполняемым функциям, характеру потребителя, конфигурации схемы сети и т.д.По роду тока различаются сети переменного и постоянного тока; по напряжению: сверхвысокого напряжения (Uном ≤ 330 кВ), высокого напряжения (Uном = 3–220 кВ), низкого напряжения (Uном < 1 кВ). По конфигурации схемы сети делятся на замкнутые и разомкнутые.
По выполняемым функциям различаются системообразующие, питающие и распределительные сети. Системообразующие сети напряжением 330–1150 кВ осуществляют функции формирования объединенных энергосистем, объединяя мощные электростанции и обеспечивая их функционирование как единого объекта управления, и одновременно обеспечивают передачу электроэнергии от мощных электростанций.
Питающие сети предназначены для передачи электроэнергии от подстанций системообразующей сети и частично от электростанций к центрам питания (ЦП) распределительных сетей - районным подстанциям. Питающие сети обычно замкнутые, как правило, напряжение этих сетей ранее было 110–220 кВ, по мере роста плотности нагрузок, мощности станций и протяженности электрических сетей напряжение иногда бывает 330–500 кВ.
Районная подстанция обычно имеет высшее напряжение 110–220 кВ и низшее напряжение 6–35 кВ. На этой подстанции устанавливают трансформаторы, позволяющие регулировать под нагрузкой напряжение на шинах низшего напряжения.
Распределительная сеть предназначена для передачи электроэнергии на небольшие расстояния от районных подстанций к промышленным, городским, сельским потребителям. Такие распределительные сети обычно разомкнутые. Различают распределительные сети высокого (Uном > 1кВ) и низкого (Uном < 1 кВ) напряжения. В свою очередь по характеру потребителя распределительные сети подразделяются на сети промышленного, городского и сельскохозяйственного назначения. Преимущественное распространение в распределительных сетях имеет напряжение 10 кВ. Напряжение 35 кВ широко используется для создания центров питания в основном в сельской местности. Сети сельскохозяйственного назначения в настоящее время выполняют на напряжение 0,4–110 кВ.
Потери электроэнергии в электрических сетях - важнейший показатель экономичности их работы, наглядный индикатор состояния системы учета электроэнергии, эффективности энергосбытовой деятельности энергоснабжающих организаций. Потери электроэнергии при ее передаче и распределении в электрических сетях считать удовлетворительными, если они не превышают 4-5 %. Потери электроэнергии на уровне 10 % можно считать максимально допустимыми.
Потери можно разделить на:
· Абсолютные потери электроэнергии – разность электроэнергии, отпущенной в электрическую сеть и полезно отпущенной потребителям.
· Технические потери электроэнергии – потери, обусловленные физическими процессами передачи, распределения и трансформации электроэнергии (холостой ход трансформаторов, коронирование, электроэнергии на собственные нужды), определяются расчетным путем. Технические потери делятся на условно-постоянные и переменные (зависящие от нагрузки).
· Коммерческие потери электроэнергии – потери, определяемые как разность абсолютных и технических потерь
Наибольшая доля потерь (27,6%) имеет место в сетях напряжением 110 кВ, что свидетельствует об их значительной загруженности и протяженности. В сетях 220 и 0,4 кВ потери составляют 18,8 и 18,6% соответственно, в сетях 35 и 10 кВ примерно по 15% в каждой. В сетях 500 и330 кВ потери незначительны.
Соотношение между нагрузочными и условно-постоянными потерями следующее. В целом по всем сетям нагрузочные потери составляют 75,2%, условно-постоянные - 24,8%. В составе условно-постоянных потерь 65% - это потери на холостой ход трансформаторов, 13,5% - потери на коронирование, 11% - расход электроэнергии на собственные нужды подстанций и 10,5% - прочие потери.
Качество электроэнергии.
Согласно ГОСТ существует 11 показателей качества электроэнергии. Наиболее часто встречаются следующие проблемы качества электроэнергии:
¡ Перепады напряжения – кратковременное уменьшение амплитуды питающего напряжения вызывающее сбои в чувствительном оборудовании таком, как частотно регулируемые приводы, реле, и роботы.
¡ Пропадания напряжения – кратковременное снижение напряжения в сети до нуля. Пропадание напряжения может быть на 1 или нескольких фазах, имеет короткую продолжительность менее 30 секунд.
¡
Фликер напряжения. — субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники.