Введение
Глава I. Анализ комплексных систем ВИЭ в мире, в России и задачи исследований 24
1.1. Современное состояние и перспективы развития возобновляемой энергетики в России 25
1.2. Энергетические комплексы ВИЭ в мире 28
1.3. Опыт эксплуатации комплексных систем ВИЭ за рубежом 29
1.4. Анализ использования комплексных систем ВИЭ в России 30
1.5. Проблемы энергообеспечения удаленных поселений в Свердловской области 39
1.6. Выводы и постановка задач исследования 44
Глава II. Разработка математической модели и методологии расчета оптимального микрогенерирующего энергокомплекса на базе возобновляемых источников энергии 48
2.1. Разработка классификации микрогенерирующих комплексных систем на основе возобновляемых источников энергии – мКС ВИЭ 50
2.2. Математическая модель микрогенерирщего энергокомплекса на основе возобновляемых источников энергии – мКС ВИЭ 55
2.3. Безрисковый и рисковые источники энергии мКС ВИЭ 60
2.4. Постановка и решение задачи поиска оптимальной мКС ВИЭ 62
2.5. Варианты сочетаний оборудования и мощностей в составе микрогенерирующей КС ВИЭ 65
2.6. Анализ компьютерных программ расчета параметров энергосистем возобновляемых источников энергии 68
2.7. Разработка компьютерной программы расчета оптимальной мКС ВИЭ 73
2.8. Выводы и рекомендации 76
Глава III. Разработка и создание объекта для исследований микрогенерирующих комплексных систем на основе возобновляемых источников энергии 79
3.1. Организационно-правовые аспекты проекта «Энергоэффективный дом» в Уральском федеральном округе 80
3.2. Расчет термических сопротивлений ограждающих конструкций «Энергоэффективного дома» 84
3.2.1. Актуальность снижения теплопотерь при использовании энергетических комплексов на основе возобновляемых источников энергии 87
3.2.2. Расчет тепловых потерь ограждающих конструкций на экспериментальном объекте 89
3.3. Организация штатного энергоснабжения объекта «Энергоэффективный дом» 96
3.4. Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии на объекте «Энергоэффективный дом» 99
3.5. Тепловизионный мониторинг теплозащитных характеристик здания «Энергоэффективный дом» 101
3.6. Выводы по созданию объекта для эффективного использования ВИЭ 106
Глава IV. Потенциал ВИЭ Свердловской области и возможности применения микрогенерирующих комплексных систем на основе возобновляемых источников 108
4.1. Исследование использования ветроустановок в составе мКС ВИЭ 110
для нужд автономного дома в сельской местности 110
4.1.1. Состояние ветроэнергетики в мире 110
4.1.2. Состояние использования гибридных ветро-дизельных систем 112
4.1.3. Типы комплексных энергосистем – КС ВИЭ 113
4.1.4. Опыт эксплуатации ветроустановок на объекте «Энергоэффективный дом» 118
4.1.5. Выводы и рекомендации по использованию ВЭУ в составе энергокомплекса на основе ВИЭ 124
4.2. Исследование солнечных установок в составе энергокомплекса ВИЭ для выработки тепловой и электрической энергии 125
4.2.1. Метео-географические особенности потенциала солнечной энергии и уровень ГСОП в Свердловской области 126
4.2.2. Исследование эффективности использования ФЭП на примере «Энергоэффективного дома» 131
4.2.3. Сравнение поставляемого из КНР и расчетной отечественной оптимизированной мКС ВИЭ 138
4.2.4. Исследования эффективности использования солнечных коллекторов в районах с высоким значением ГСОП 140
4.3. Исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской области и эффективности использования микро-ГЭС в составе мКС ВИЭ 174
4.3.1. Исследование гидроэнергетического потенциала Свердловской области 175
4.3.2. Перспективы строительства малых ГЭС в Свердловской области 187
4.3.3. Применение микро-ГЭС в составе мКС ВИЭ для автономного объекта 188
4.3.4. Выводы и рекомендации по использованию мГЭС 189
4.4. Исследование эффективности биогазовой установки в составе КС ВИЭ автономного сельского дома 190
4.4.1.Биоэнергетический потенциал отходов животноводства Свердловской области 191
4.4.2.Особенности анаэробного сбраживания в БГУ 193
4.4.3. Иследовательская биогазовая установка БГУ-1,5 УрФУ 196
4.4.4.Исследование эффективности БГУ в составе мКС ВИЭ для автономного объекта на примере «Энергоэффективного дома» 201
4.4.5. Использование БГУ в составе мКС ВИЭ 208
4.5. Исследование эффективности теплового насоса в составе энергокомплекса ВИЭ на автономном объекте 211
4.5.1. Выбор схемы применения теплового насоса для автономного объекта на примере «Энергоэффективного дома» 213
4.5.2. Применение теплового насоса в составе энергокомплекса ВИЭ для автономного объекта на примере «Энергоэффективного дома» 215
4.5.3. Выводы и рекомендации по использованию тепловых насосов в составе мКC ВИЭ 218
Глава V. Влияние инновационных решений и устройств на повышение эффективности микрогенерирующих комплексных систем ВИЭ 220
5.1. Повышение эффективности солнечных коллекторов 220
5.2. Повышение надежности трубопроводных систем с двухфазным потоком теплоносителя в геотермальных ЭС 225
5.2.1. Разработка устройств для воздействия на гидродинамику двухфазного потока в геотермальных системах 226
Заключение 237
Выводы 239
Литература 241
Приложения 255
