Описание
В представленном дипломном проекте рассмотрены перспективы применения альтернативной энергетики с целью разрешения проблем энергетической безопасности и снижения экологической нагрузки. В ходе разработки электрозарядной станции с использованием возобновляемых источников энергии выполнен расчёт конструкции ветроколеса.
Представлена характеристика электромобилей, определены их преимущества перед автомобилями с двигателями внутреннего сгорания. Рассмотрены технические характеристики выпускаемых моделей легковых электромобилей. Изучен вопрос необходимости перехода на альтернативные источники энергии: с использованием солнечной энергии и использованием энергии ветра.
Проведено исследование энергетического потенциала ветровых и солнечных ресурсов г. Хабаровска: определены удельные мощности в различное время года в зависимости от времени суток, проанализировано наиболее благоприятное время для выработки максимальной энергии.
В ходе определения способа энергоснабжения разрабатываемой электрозарядной станции определено суточное расчетное потребление электроэнергии и выполнен выбор основных и вспомогательных возобновляемых источников энергии. Для электроснабжения станции приняты следующие источники энергии: ветер (основной источник), солнечное излучение (вспомогательный источник), аккумуляторы (резерв).
Выполнен расчёт мощности ветроэнергетической установки.
В процессе выбора конструкции ветроэнергетической установки выполнен анализ существующих конструкций ВЭУ с подробным рассмотрением шести конструкций аналогичного назначения. На основании проведённого анализа конструкций в качестве предлагаемой установки выбран ветрогенератор.
На основании проведенного анализа конструкций в качестве предлагаемой установки выбран ветрогенератор, модель EuroWind 500 по следующим соображениям:
- возможность получения энергии даже при невысоких скоростях ветра;
- для реализации требуется площадка, размеры которой соизмеримы с размерами силового агрегата;
- высокое значение быстроходности, что позволяет избежать применения громоздких мультипликаторов;
- надежность и простота конструкции.
Требования, предъявляемые к ВЭУ:
- Ветродвигатель должен работать при слабом порыве ветра.
- Ветряк должен работать при постоянных переменах направления ветра.
- Лопасти ветродвигателя должны быть изготовлены из тонкого, легкого, упругого материала.
В ходе расчёта конструкции ветрогенератора определены его основные параметры: число лопастей, диаметр, профиль лопасти, угол защемления.
Представлены таблица значений параметров ветроколеса в зависимости от количества лопастей и таблица относительных моментов на валу генератора от ветроколёс, работающих в номинальных режимах.
Разработаны блок- схема и принципиальная схема системы электроснабжения.
Система работает следующим образом. При наличии ветра работает ВЭУ, которая через муфту вращает МПТ и ГПТ. МПТ работает как генератор, который заряжает АКБ через коммутатор режимов КР. ГПТ подает напряжение на нагрузку. СЭУ через коммутатор режимов КР также работает на зарядку АБ.
При отсутствии ветра или при сильном ветре ВЭУ останавливается и с помощью муфты отсоединяется от МПТ и ГПТ. АБ через КР подает питание на МПТ, которая работает как двигатель, вращающий ГПТ. Таким образом, ГПТ в отсутствии ветра вращается от МПТ, получающей электроэнергию от АБ. Так как МПТ потребляет ток, превышающий ток от СЭУ, то одновременная подзарядка АКБ и их разрядка на МПТ недопустима. Для этого в системе предусмотрен КР, который подключает к СЭУ только часть АКБ, не задействованной на МПТ, и служит для сохранения вращения МПТ в режиме генератора и двигателя.
Соответствующая блок-схеме принципиальная схема приведена на листе 5.
Схема работает следующим образом.
При вращении под действием ветра ветроколеса переключатель SAI находится в положении 1(генераторное).В этом случае машина постоянного тока работает в режиме генератора и через диодный мост заряжает 1/2 аккумуляторных батарей. Во вращение от ветроколеса приводится и генератор переменного тока, который подает напряжение к потребителям.
При остановке ветроколеса, переключатель SA1 переходит в положение 2(двигательное) и через диодный мост напряжение с аккумуляторных батарей GB3 подается на GB2, который в этом случае работает в двигательном режиме и вращает GB1 вместо ветроколеса.
Под разработкой компоновочного решения электрозарядной станции понимается расположение на ее территории электрозарядных колонок и энергетических установок.
Характеристика станции.
Электрозарядная станция (ЭЗС) на 8 колонок, предназначенная для заряда аккумулятора электромобилей. Выработка электроэнергии осуществляется с помощью ветросолнечной электростанции. Зарядка электромобилей возможна переменным и постоянным током, разъем соответствует стандарту J1772.
В состав ЭЗС входит:
1) Ветросолнечная электростанция:
Ветрогенератор;
Солнечные модули;
Гибридный контролер;
Аккумуляторные батареи;
Инвертор;
2) Восемь колонок, располагаемые под солнечными модулями;
3) Одноэтажное здание.
Место для размещения станции должно быть вне населенного пункта. Въезд и выезд на площадку предусматривается раздельный.
В ходе разработки планировочного решения электрозарядной станции приведена характеристика станции, рассмотрен её состав.
Предложены требования безопасности при эксплуатации ветроэнергетической установки.
Выполнен расчёт экономических параметров проекта с определением стоимости единовременных затрат ветровой электростанции с представлением таблицы структуры затрат на сооружение ветроэнергетической установки. В ходе определения себестоимости 1 кВт×ч рассчитаны фонд оплаты труда и годовая сумма амортизационных отчислений. Определён срок окупаемости проектного решения.
