Программа повышения квалификации профессорско-преподавательского состава высших учебных заведений, подведомственных Минсельхозу России энергообеспечение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников энергии

скачать

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

Департамент научно-технологической политики и образования

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Красноярский государственный аграрный университет»

ПРОГРАММА

повышения квалификации профессорско-преподавательского состава высших учебных заведений, подведомственных Минсельхозу России

^ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЕ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫХ ИСТОЧНИКОВ ЭНЕРГИИ

Объем учебной нагрузки 72 (час.)

Лекции	16
Практические занятия	24
Индивидуальные занятия с преподавателями	16
Самостоятельные занятия	10
Итоговая аттестация	6
ВСЕГО	72

Красноярск 2010

1. Цель и задачи

1.1. Целью преподавания дисциплины является формирование у слушателей курсов повышения квалификации теоретических знаний и практических навыков, необходимых для рационального использования возобновляемых источников энергии (солнечной энергии, энергии ветра, гидроэнергии, энергии биомассы и др.) в регионе.

1.2. Задачи изучения дисциплины.

В результате изучения дисциплины «Энергообеспечение сельскохозяйственных потребителей с использованием возобновляемых источников энергии» слушатели должны

знать:

методики расчета ресурсов энергетики, базирующейся на возобновляемых источниках энергии (ресурсов солнечной энергетики, ветровой энергетики, микро- и малой гидроэнергетики, энергетики с использованием биомассы и др.).
принципы получения энергии (электрической, тепловой, механической) с помощью солнечных фотоэлектрических установок, систем солнечного горячего водоснабжения, ветро-, гидро-, биоэнергетических и др. установок;
теорию и методы расчета солнечных фотоэлектрических установок, систем солнечного горячего водоснабжения, ветро-, гидро-, биоэнергетических и др. установок, используемых для производства электроэнергии, тепловой энергии и выполнения механической работы;
инженерное применение теории для проектирования оптимальных конструкций узлов и оборудования;
экономически выгодные и экологически безопасные режимы эксплуатации фотоэлектрических установок, систем солнечного горячего водоснабжения, ветро-, гидро-, биоэнергетических и др. установок;

уметь:

решать задачи, связанные с проектированием, монтажом и эксплуатацией фотоэлектрических установок, систем солнечного горячего водоснабжения, ветро-, гидро-, биоэнергетических и др. установок;
решать вопросы комплексного применения установок, использующих возобновляемые источники энергии;
определять экономическую эффективность новых технических решений и применять их в производстве.

^ 2. Разделы и перечень тем

№ п/п	Разделы и перечень тем
1	Состояние и перспективы использования возобновляемой энергетики в мире, России, регионе
2	Солнечная энергетика
2.1	Солнечное излучение на земле и в космосе
2.2	Информационное обеспечение гелиоэнергетических расчетов и его особенности
2.3	Методы расчета ресурсов солнечной энергетики
2.4	Районирование территории Красноярского края, Сибири и России по ресурсам солнечной энергии
2.4	Солнечные установки для систем тепло- и электроснабжения
2.5	Технико-экономические расчеты солнечных установок для систем тепло- и электроснабжения
3	Ветровая энергетика
3.1	Основы ветроэнергетики
3.2	Методы расчета ветроэнергетических ресурсов
3.3	Районирование территории Красноярского края, Сибири и России по ресурсам ветровой энергии
3.4	Энергетические характеристики и конструкции ветроустановок
3.5	Технико-экономические расчеты ветроэнергетических установок для систем тепло- и электроснабжения
4	Гидроэнергетика малых рек
4.1	Методы расчета малых и микроГЭС
4.2.	Энергетические характеристики и конструкции малых и микроГЭС
4.3	Технико-экономические расчеты малых и микроГЭС автономных систем электроснабжения
5	Энергия биомассы
5.1	Методы расчета биогазовых установок
5.2	Энергетические характеристики и конструкции биогазовых установок
5.3	Технико-экономические расчеты биогазовых установок
6	Геотермальная энергия
6.1	Методы расчета геотермальных и петротермальных установок теплохладоснабжения
6.2	Энергетические характеристики и конструкции геотермальных и петротермальных установок
6.3	Технико-экономические расчеты геотермальных и петротермальных установок

^ 3. Распределение времени по темам

№ п/п	Разделы и перечень тем	Лекции	Прак-тичес-кие	Инди-виду-альная	Само-стоятель-ная работа
1	Состояние и перспективы использования возобновляемой энергетики в мире, России, регионе	1
2	Солнечная энергетика	4	14	6
2.1	Солнечное излучение на земле и в космосе	0,5
2.2	Информационное обеспечение гелиоэнергетических расчетов и его особенности	0,5
2.3	Методы расчета ресурсов солнечной энергетики	1	6	2
2.4	Районирование территории Красноярского края, Сибири и России по ресурсам солнечной энергии	0,5	2
2.4	Солнечные установки для систем тепло- и электроснабжения	1	6	4
2.5	Технико-экономические расчеты солнечных установок для систем тепло- и электроснабжения	0,5
3	Ветровая энергетика	3,5	6	4
3.1	Основы ветроэнергетики	1
3.2	Методы расчета ветроэнергетических ресурсов	0,5	2	2
3.3	Районирование территории Красноярского края, Сибири и России по ресурсам ветровой энергии	0,5
3.4	Энергетические характеристики и конструкции ветроустановок	1	4	2
3.5	Технико-экономические расчеты ветроэнергетических установок для систем тепло- и электроснабжения	0,5
4	Гидроэнергетика малых рек	2,5	2	2
4.1	Методы расчета малых и микроГЭС	1	1
4.2.	Энергетические характеристики и конструкции малых и микроГЭС	1	1	2
4.3	Технико-экономические расчеты малых и микроГЭС автономных систем электроснабжения	0,5
5	Энергия биомассы	2,5	2	2
5.1	Методы расчета биогазовых установок	1	1
5.2	Энергетические характеристики и конструкции биогазовых установок	1	1	2
5.3	Технико-экономические расчеты биогазовых установок	0,5
6	Геотермальная энергия	2,5		2	10
6.1	Методы расчета геотермальных и петротермальных установок теплохладоснабжения	1			5
6.2	Энергетические характеристики и конструкции геотермальных и петротермальных установок	1		2	5
6.3	Технико-экономические расчеты геотермальных и петротермальных установок	0,5
	Всего	16	24	16	10
	Итоговая аттестация				6
	Итого	72 час.

^ 4. Практические занятия

№ п/п	Содержание практического занятия	Час.
1	Расчет склонения солнца δ, часового угла солнца ω и продолжительности солнечного сияния в течение суток Т_с в точке А с заданными координатами (φ, ψ) в рассматриваемые сутки года	2
2	Расчет изменения мощности потока солнечной радиации в течение суток в точке А с заданными координатами (φ, ψ) – R_h(t) (Вт/м²) и потока СР за данные сутки - Э_h(t) в кВт^.ч и МДж/(м²^.сут) на горизонтальную площадку	2
3	Расчет и моделирование поля солнечной радиации на территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва	2
4	Расчет и моделирование режимов системы солнечного горячего водоснабжения	2
5	Изучение конструкции и исследование режимов системы солнечного горячего водоснабжения	2
6	Расчет и моделирование режимов фотоэлектрической установки	2
7	Изучение конструкции и исследование режимов фотоэлектрической установки	2
8	Исследование режимов работы ветроэнергетических установок с учетом вероятности распределения скоростей ветра по градациям	2
9	Ветроэнергетический комплекс ВП-3.72	2
10	Ветроэлектрическая установка NW 22-150 NY	2
11	Изучение конструкции и моделирование режимов микроГЭС с ортогональной турбиной	2
12	Изучение конструкции и расчет биогазовой установки	2

^ 5. Тематика и формы индивидуальной работы

1. Расчет и моделирование на ПЭВМ изменения мощности потока солнечной радиации в течение суток в точке А с координатами (φ, ψ) на территории Красноярского края, республик Хакасия и Тыва – R_h(t) (Вт/м²) и потока СР за данные сутки - Э_h(t) в кВт^.ч и МДж/(м²^.сут) на горизонтальную площадку.

2. Расчет и моделирование на ПЭВМ солнечной фотоэлектрической станции для климатических условий Красноярского края, республик Хакасия и Тыва.

3. Исследование характеристик солнечной фотоэлектрической станции в научно-исследовательской лаборатории института энергетики и управления энергетическими ресурсами КрасГАУ.

4. Расчет и моделирование на ПЭВМ системы солнечного горячего водоснабжения для климатических условий Красноярского края, республик Хакасия и Тыва.

5. Исследование характеристик системы солнечного горячего водоснабжения в научно-исследовательской лаборатории института энергетики и управления энергетическими ресурсами КрасГАУ.

6. Расчет и моделирование на ПЭВМ ветроэнергетической установки для климатических условий Красноярского края, республик Хакасия и Тыва.

7. Расчет и моделирование на ПЭВМ биогазовой установки для условий Красноярского края.

8. Изучение на сайтах Интернет конструкций энергетических установок, использующих ВИЭ и их анализ.

9. Изучение на сайте Роспатента способов и устройств для энергообеспечения потребителей (в первую очередь – сельскохозяйственных), использующих ВИЭ и их анализ.

10. Изучение энергетических установок, конструкции КрасГАУ, использующих ВИЭ и их анализ.

^ 6. Тематика и формы самостоятельной работы

№ п/п	Тематика	Форма
1	Термотрансформаторные установки в системах солнечного, геотермального и петротермального теплохладоснабжения	Реферат
2	Компрессионные термотрансформаторные установки	Реферат
3	Абсорбционные термотрансформаторные установки	Реферат
4	Адсорбционные термотрансформаторные установки	Реферат
5	Тепловые аккумуляторы с твердым теплоаккумулирующим материалом	Реферат
6	Аккумуляторы тепловой энергии в водоносных горизонтах	Реферат
7	Аккумуляторы тепловой энергии в грунте	Реферат
8	Термохимические аккумуляторы энергии	Реферат
9	Электрохимические системы аккумулирования и превращения энергии	Реферат
10	Водородное аккумулирование энергии	Реферат

^ 7. Тематика итоговых работ

1. Расчет изменения максимальной суточной прямой солнечной радиации в течение года и потока солнечной радиации за год на горизонтальную площадку для условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

2. Расчет месячного и годового потока суммарной солнечной радиации на горизонтальную площадку по формуле Ангстрема для условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

3. Расчет среднемесячного потока солнечной радиации на наклонную площадку по методу Лю и Джордана для условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

4. Расчет оптимального угла установки приемника солнечной радиации в течение года для заданных положений его установки для условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

5. Расчет угла падения солнечного излучения для заданной ориентации приемника в точке с заданными координатами (для условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации).

6. Расчет основных энергетических характеристик солнечной фотоэлектрической установки с заданными техническими параметрами и вольтамперной характеристикой.

7. Расчет технического потенциала солнечной фотоэнергетики без использования концентраторов.

8. Расчет и моделирование на ПЭВМ солнечной фотоэлектрической станции для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

Технико-экономические показатели и обоснование целесообразности использования солнечной фотоэлектрической станции для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

9. Расчет и моделирование на ПЭВМ системы солнечного горячего водоснабжения для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

Технико-экономические показатели и обоснование целесообразности использования системы солнечного горячего водоснабжения для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

10. Расчет и моделирование на ПЭВМ ветроэнергетической установки для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

Технико-экономические показатели и обоснование целесообразности использования ветроэнергетической установки для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

11. Расчет и моделирование на ПЭВМ биогазовой установки для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

Технико-экономические показатели и обоснование целесообразности использования биогазовой установки для климатических условий местности, в которой проживает слушатель курсов повышения квалификации.

^ 8. Учебно-методические материалы

1. Электронный учебно-методический комплекс «Гидроветро-энергетические установки».

2. Бастрон, А.В. Практикум по применению гидроветроэнергетических установок в сельском хозяйстве: Учеб. пособие / А.В. Бастрон, В.С. кульков, Н.Б. Михеева, А.В. Чебодаев; Под общ. ред. канд. техн. наук., доц. А.В. Бастрона. – Краснояр. гос. аграр. ун-т, 2004. – 196 с.

3. Бастрон, А.В. Использование ветроэнергетических установок в Красноярском крае, республиках Хакасия и Тыва для горячего водоснабжения усадебных домов (коттеджей): науч. практ. реком. / А.В. Бастрон, Н.Б. Михеева, Н.В. Цугленок, А.В. Чебодаев / Краснояр. гос. аграр. ун-т. – Красноярск, 2004 – 103 с.

4. Бастрон А.В., Беляков А.А., Судаев Е.М. Теоретические модели поля солнечной радиации и результаты исследований солнечного водонагревателя в климатических условиях Красноярского края // Вестник КрасГАУ. - Красноярск: Краснояр. гос. аграр. ун-т, 2008, №4, с. 245 – 254.

5. Амерханов Р.А., Бутузов В.А., Гарькавый К.А. Вопросы теории и инновационных решений при использовании гелиоэнергетических систем: монография. – М.: Энергоатомиздат, 2009. – 504 с.

6. Амерханов Р.А. Оптимизация сельскохозяйственных энергетических установок с использованием возобновляемых видов энергии. – М.: КолосС, 2003. – 532 с.

7. Лукутин Б.В. Возобновляемая энергетика в децентрализованном электроснабжении: монография / Б.В. Лукутин, О.А. Суржикова., Е.Б. Шандарова. – М.: Энергоатомиздат, 2008. – 231 с.

8. Методы расчета ресурсов возобновляемых источников энергии: учебное пособие/ А.А. Бурмистров, В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина и др.; под ред. В.И. Виссарионова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2009. – 144 с.

9. Свидетельство об официальной регистрации программы для ЭВМ №2006611289. Квазипериодическая модель суммарной солнечной радиации/ А.А. Беляков, А.В. Бастрон, Е.М. Судаев и др. Зарегистрирована в Реестре программ для ЭВМ 17.04.2006 г.

10. Солнечная энергетика: учеб. пособие для вузов / В.И. Виссарионов, Г.В. Дерюгина, В.А. Кузнецова, Н.К. Малинин; под ред. В.И. Виссарионова. – М.: Издательский дом МЭИ, 2008. – 276 с.

11. Шерьязов С.К. Возобновляемые источники в системе энергоснабжения сельскохозяйственных потребителей: Монография. Челябинск, 2008. – 302 с.

12. Меновщиков Ю.А. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии: Учебное пособие / Ю.А. Меновщиков, Л.В. Куликова; Алт. гос. техн. ун-т. – Новосибирск, 2007. – 356 с.

Программу составил