Глава 1. Анализ существующих решений
Государственное образовательное автономное учреждение дополнительного образования Ярославской области Центр детско-юношеского технического творчества
Детский технопарк «Кванториум»
Метеостанция для гибридной энергосистемы
Шевелёв Дмитрий Николаевич,
Дата рождения: 14.11.2002
ученица МОУ лицей №2, 9 класс и
детского технопарка «Кванториум»
Научный руководитель:
Титова Ирина Игорьевна,
педагог дополнительного образования детского технопарка «Кванториум»
Дата рождения: 07.05.1984
Рыбинск, 2018
Введение
В современном мире все более широкое распространение получают гибридные системы электроснабжения. Это связано с необходимостью получения электроэнергии в местах, где невозможно провести ЛЭП, а также с обеспечением энергией автономных и роботизированных устройств. Для построения подобной системы нужно использовать несколько разноплановых установок, которые будут работать для обеспечения электроэнергией единого объекта. Использовать в качестве возобновляемых ресурсов для выработки электричества гибридные энергосистемымогут различные источники:
· Солнечная энергия;
· Энергия ветра;
· Морские волны;
· Отливы и приливы;
· И т.д.
Ветросолнечные электростанции являются наиболее приемлемыми для нашего региона, они удобны в эксплуатации, относительно недороги, мобильны, и используют самые распространенные возобновляемые источники энергии. Однако, чтобы обеспечить максимальную эффективность подобных гибридных станций важно правильно организовать выбор режима работы. Для этого необходима интеллектуальная система контроля на базе метеостанции. Определение направления и силы ветра позволяет правильно позиционировать ветрогенераторы, а также уберечь систему от сильных порывов, перевести в режим работы солнечных батарей или энергосбережения, если ветер слабый. Сведения о температуре и влажности, позволяют предотвратить оледенение или перегрев системы, а также прогнозировать возможные поломки.
|
|
|
На рынке существует большое количество уже готовых метеостанций, с различными характеристиками (их мы рассмотрим в первой главе работы), которые, все же, по ряду причин не подходят для гибридных энергосистем:
· во-первых, сложность интеграции в,
· во-вторых, низкая точность показаний,
· и, наконец, высокая стоимость существующих метеостанций.
Кроме того существуют также уже готовые гибридные системы со встроенными метеостанциями. Однако стоимость таких моделей крайне высока.
Таким образом, возникает проблема, при довольно большом выборе готовых решений, ни одно из них не подходит в полной мере.
|
|
|
Цель нашей работы: создание экономически выгодной компактной и точной метеостанции для гибридной ветросолнечной энергосистемы.
Для достижения, поставленной цели были определены следующие задачи:
1. Изучить существующие на рынке готовые решения.
2. Рассмотреть принцип работы различных видов метеостанций и выбрать наиболее подходящий для реализации цели.
3. Собрать и проверить работоспособность макета метеостанции.
Анализ информационных источников, сравнение существующих решений и моделирование являются основными методами работы.
Существует немало различных способов определения силы и направления ветра, начиная от механических анемометров, и заканчивая ультразвуковыми (подробно о каждом мы расскажем в главе первой). Не смотря на это создание высокоточной, экономически выгодной, работоспособной метеостанции довольно сложный и трудоемкий процесс, который требует дополнительных знаний по проектированию и сборке электросхем, программированию микроконтроллеров и многое другое.
В ходе работы мы обращались к следующим источникам:
1. https://geektimes.ru/post/289835/ - здесь подробно рассказано о конструировании и сборке механического анемометра, а также плюсы и минусы различных видов приборов
|
|
|
2. http://blog.regimov.net/ультразвуковой анемометр на двух hc-sr04 инструкция по сборке ультразвукового анемометра на доступных датчиках для микроконтроллера arduino, которая послужила основой нашей метеостанции
3 http://blog.regimov.net/41-2/ теоретические основы измерения скорости и направления ветра с помощью ультразвука.
Глава 1. Анализ существующих решений.
Для организации эффективной работы ветросолнечной гибридной электростанции необходимо знать силу и направление ветра, сделать это можно с помощью анемометра, прибора для измерения скорости движения воздуха.[5]
Существуют различные виды анемометров:
Механические (крыльчатые, чашечные).
В основе работы прибора — движение крыльчатки. Чем выше скорость ветра, тем быстрее крутится этот узел. Несмотря на простоту и распространенность этот прибор имеет существенный недостаток - механически движущиеся части. Эксплуатация в различных погодных условиях приводит к частому выходу из строя.
Чтобы этого избежать необходимо применять принудительный обогрев приборов, что само по себе тоже не всегда помогает. При этом значительно сокращается срок эксплуатации оборудования и, как следствие, страдает качество метеонаблюдений.
|
|
|
Тепловой (термо) анемометр
Принцип работы таких анемометров основан на увеличении теплопотерь нагретого тела при увеличении скорости обдувающего более холодного газа.Конструктивно представляет собой открытую тонкую металлическую проволоку (нить накаливания), нагреваемую выше температуры среды электрическим током. Проволока изготавливается из металла с положительным температурным коэффициентом сопротивления — из вольфрама, нихрома, платины, серебра и т. п.)
Сопротивление нити изменяется от изменений температуры, таким образом по сопротивлению можно измерить температуру. Температура определённым образом зависит от скорости ветра, плотности воздуха, его влажности.
Недостаток данного вида анемометра заключается в низкой прочности и подверженности воздействия среды.
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 937; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!