ПРОИЗВОДСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОГО ИСТОЧНИКА ТЕПЛА НА ОСНОВЕ СОЛНЕЧНОГО ОРГАНИЧЕСКОГО ЦИКЛА РЕНКИНА В УСЛОВИЯХ ИРАКА

АННОТАЦИЯ

В статье рассматриваются проблемы нехватки энергоснабжения в Ираке и особенности использования солнечного органического цикла Ренкина для энергоснабжения и возможности его использования в небольших масштабах для жилых зданий в условиях Ирака.

Ключевые слова: производство электроэнергии; тепло; солнечного органического цикла Ренкина; Ирак.

Использование ископаемого топлива для производства электроэнергии привело к возникновению многих экологических проблем, таких как выбросы парниковых газов (ПГ) из природного газа и угля. В последние годы потребление ископаемого топлива увеличивается. Сжигание ископаемого топлива является основной причиной глобального потепления, кислотных дождей, загрязнения воздуха, воды и почвы, опустошения лесов и выбросов радиоактивных веществ [1]. По данным [2], около 80 % мировых потребностей в энергии покрываются за счёт ископаемого топлива: нефти (40 %), газа (23 %), угля (27 %).

Большая часть энергии, производимой в Республике Ирак, производится из ископаемого топлива, и это связано с тем, что Ирак является страной, обладающей огромными ресурсами ископаемого топлива. За последние три десятилетия Ирак страдал от многих политических проблем и войн, которые привели к разрушению тепловых электростанций, что вызвало острую нехватку энергоснабжения в стране. Все эти показатели требуют от исследователей решения этой проблемы путем использования альтернативных и возобновляемых источников энергии в Республике Ирак.

В Ираке солнечная энергия может считаться лучшей и наиболее логичной альтернативой сжиганию ископаемого топлива [3]. Солнечная энергия – это источник энергии без углерода, который доступен во всем мире. Ирак – страна, расположенная около солнечного пояса, который характеризуется высокой интенсивностью солнечного излучения и высоким периодом яркости в течение года. Эти свойства делает использование возобновляемых источников энергии, особенно солнечной энергии, возможным и эффективным. Можно использовать эту энергию, которая доступна бесплатно и распространяется в широких масштабах, для улучшения социально-экономических условий людей, живущих в отдаленных районах, а также тех, кто живет в городах. Солнечная энергия может быть использована для выработки электроэнергии двумя способами: технологии использования концентраторов солнечной энергии (CSP) и солнечные фотоэлектрические системы.

Одной из тепловых систем, которые используются для энергоснабжения, является система органического цикла Ренкина (ОЦР). ОЦР использует низкое тепло из различных источников, таких как биомасса, геотермальное, солнечное и отработанное тепло промышленных процессов. Основным отличием между ОЦР и обычным циклом Ренкина является рабочая жидкость. Температура кипения рабочей жидкости в ОЦР намного ниже, чем у пара, поэтому нет необходимости достигать высоких температур для генерации пара для работы микротурбины или расширители. В результате ОЦР могут работать при более низких температурах, чем циклы Ренкина, которые используют воду.

Технические преимущества органического цикла Ренкина перечислены в следующих пунктах: [4]

• Высокая эфективность цикла;
• Очень высокая эффективность турбины (до 90%);
• Низкое механическое напряжение турбины из-за низкой периферийной скорости;
• Низкая скорость вращения турбины позволяет прямой привод электрического генератора без зубчатой передачи;
• Отсутствие эрозии на лопастях, благодаря отсутствию влаги в опрыскивателях пара.

В дополнение к техническому преимуществу orc преимущества производительности перечислены в следующих пунктах:

• Простая процедура старт-стоп;
• Автоматическая и непрерывная работа;
• Нет необходимости присутствия оператора;
• Бесшумная работа;
• Высокая пригодность (более 50,000 рабочих часов, пригодность > 98%);
• Частичная нагрузка до 10% от номинальной мощности;
• Высокая эффективность даже при частичной нагрузке;
• Низкие требования обслуживания: около 3-5 часов / неделю;
• Долгий срок службы.

Помимо всех этих преимуществ, ОЦР является замещающей технологией, которая применима для выработки электроэнергии небольшого масштаба для использования в жилых и коммерческих зданиях или на опреснительных установках. В то время как высокотемпературные тепловые электростанции, которые работают на основе обычного цикла Ренкина, не являются экономичными в небольших масштабах применения. За последнее десятилетие мелкомасштабный цикл солнечного органического ранкина стал зрелой технологией и в то же время остается предметом интенсивных исследований. Кроме того, солнечная ОЦР может быть разработана путем добавления технических устройств. В настоящее время солнечный органический цикл Ренкина стал конкурирующей системой с фотоэлектрической системой для выработки электроэнергии. На рисунке 1 приведена типичная принципиальная схема солнечного органического цикла Ренкина для выработки электроэнергии.

Рисунок 1. Принципиальная схема солнечного органического цикла Ренкина

Выводы. Исходя из вышеизложенного, предлагается использовать систему солнечного органического цикла Ренкина для выработки тепла и электроэнергии, чтобы способствовать повышению энергоэффективности и решению проблемы дефицита энергоснабжения для жилых зданий в Ираке.

Список литературы:

1. Латышенко, К.П. Экологические и энергетические проблемы современности / К.П. Латышенко, С.А. Гарелина // Известия Московского государственного технического университета МАМИ. – 2013. – Т. 2. – №.3.
2. Лаверов, Н.П. Топливно-энергетические ресурсы: состояние и рациональное использование / Н.П. Лаверов // Труды научной сессии РАН «Энергетика России: проблемы и перспективы» / под ред. В.Е. Фортова, Ю.Г. Леонова. – М.: Наука, 2006. – С. 21 – 29.
3. Al-Waeli, A.A. Analysis of stand-alone solar photovoltaic for desert in Iraq / A.A. Al-Waeli, K.A.N. Al-Asadi // International Research Journal of Advanced Engineering and Science. – 2018. – Т. 3. – №. 2. – С. 204-209.
4. Сайт компании PRODESA. [Электронный ресурс]: URL: https://prodesa.net/lang=ru. (Дата обращения: 08.02.2020 г.).