Энергоэффективности и ВИЭ
Заведующий лабораторией — акад. РАЕН, д.хаб.т.н., Бурчиу Виталий Иванович
- Область научных исследований
- Состав лаборатории
- История создания лаборатории
- Основные результаты
- Публикации результатов исследований
- Основные экспериментальные разработки лаборатории
- Контактная информация
Область научных исследований
Доля применяемых в Молдове возобновляемых источников энергии существенно не велико по причине высокой стоимости применяемых для этих целей устройств. Исходя из этого, лаборатория предусматривает в своем плане научных исследований разработка новых технических решений и технологий по повышению эффективности использования энергии из возобновляемых источников, а именно:
- системный анализ эффективности известных и новых источников возобновляемой энергии с учетом региональных особенностей потребления энергии и воздействия на окружающую среду;
- разработка, изготовление и испытание лабораторных образцов устройств, на основе инновационных решений преобразования и использования возобновляемых источников энергии (солнца и ветра);
- разработка, изготовление и испытание энергосберегающих солнечных и солнечно-топливных теплиц;
- исследования и разработка низкотемпературной тепловой гелиотехники;
- участие в разработке нормативно-правовой базы стандартизации и использования возобновляемых источников энергии.
Также предусмотрено решение некоторых вопросов общей энергетики, а именно:
- разработка программ стратегии развития энергетики;
- разработка эффективных решений по использованию и развитию возобновляемых источников энергии и топлива, включая источники малой мощности;
- предложения по реконструкции энергетического комплекса Молдовы;
- влияние возобновляемых источников энергии на тарифы.
Состав лаборатории
На 1 января 2011 г. в лаборатории работают 5 научных сотрудников, в том числе 2 доктора хабилитат технических наук, 2 доктора технических наук, 6 инженеров и 1 техник.
Состав Лаборатории
сотрудник | ученая степень, должность | № телефона |
---|---|---|
Бурчиу В. И. | д.хаб.т.н., (2000), зав. лаб. | 72-50-44 |
Ермуратский В. В. | д.хаб.т.н., (2002), гл. н.с. | 72-50-44 |
Грицай М. А. | д.т.н., ст. н.с. | 73-39-52 |
Шит М. Л. | д.т.н., в. н.с. | 56-71-93 |
Дуплева Ю. | н.с. | 068 277550 |
Наний О. Е. | инженер | 72-50-44 |
Ермуратская Г. В. | инженер | 72-50-44 |
Локшин В. Г. | инженер | 72-50-44 |
Ермуратский В. В. | инж.-программист | 72-50-44 |
Кодряну С. | инж.-программист | 069 728760 |
Меренко В. | инженер. | 069 198287 |
Грати М. | техник | 079 232778 |
История создания лаборатории
Лаборатория организована в 2013 г. на базе двух лабораторий: «Возобновляемыхх источников энергии» и «Энергоэффективности и систем управления».
Лаборатория нетрадиционных источников энергии (ЛНИЭ), бывшая базой лаборатории возобновляемых источников энергии, была образована на базе лаборатории управляемых накопителей электрической энергии (ЛУНЭЭ) Института Энергетики АН РМ в 1994 году, которая в свою очередь выделилась из состава лаборатории электрических конденсаторов (ЛЭК), созданной в 1974г.
Основные результаты
В период 2006-2010 были выполнены исследования и разработки, направленные на создание эффективного и недорогого оборудования солнечных и солнечно-топливных установок для конвективной сушки растительной продукции (фруктов, ягод, овощей, лекарственных и пряных трав). Предложены и исследованы новые конструкции солнечных нагревателей воздуха и воды, аккумуляторов тепла и холода, сушильной камеры, утилизатора сбросного тепла стационарных сушильных установок, а также мобильных солнечных установок для радиационной сушки растительной продукции (см. фото-галерею). Созданы научно-технические основы методики расчёта элементов солнечных конвективных сушилок. Выполнены разработки эскизных проектов, изготовлены и испытаны в реальных полевых условиях экспериментальные образцы элементов и сушильных установок в целом.
Расчёты и эксперименты показали возможность и целесообразность создания передвижных и стационарных сушильных установок с коэффициентом замещения традиционных энергоресурсов солнечной энергией до 60%. Предложенные технические и технологические решения обеспечивают повышение коэффициента использования первичной энергии с 25...45% до 55...75%, т.е. более чем в 1,6 раза. Одновременно достигается сокращение на 15...25% времени сушки при обеспечении высокого качества конечного продукта, в частности - равномерность высушивания частиц сырья. По результатам работы получено 4 патента и опубликовано 9 статей и тезисов докладов на международных конференциях.
Совместно с лабораторией «Моделирование и диагностика энергетического оборудования» была разработана концепция Полигона «Возобновляемые источники энергии» - зона демонстрации возобновляемых источников энергии с учетом климатических условий Молдовы, площадь которого составляет более 5 гектаров. Целевое назначение данного Полигона заключается в содействии преодолению барьеров, которые препятствуют использованию возобновляемых источников энергии в РМ, посредством адаптации к условиям Республики новых технологий, оборудования и систем для преобразования и использования этих источников, а именно:
- адаптация и освоение технологий обеспечения автономной энергией на основе комплексного использования различных видов возобновляемых источников энергии в условиях Молдовы;
- экспериментальная проверка технических решений и оборудования, используемых в производстве энергии из различных возобновляемых источников;
- оценка эффективности использования различных видов ВИЭ в климатических условиях Молдовы;
- экспериментальная проверка эффективности применения сложных технических решений для одновременного преобразования возобновляемой энергии в другие виды энергии, с учетом строительство зданий из различных конструктивных элементов, выполняющие одновременно и функцию преобразования энергии, полученной из возобновляемых источников;
- использование в качестве испытательного стенда нового оборудования и технологий получения энергии из возобновляемых источников, расположенных на полигоне для их экспериментальной проверки и широкого их внедрения;
- выполнения функции содействия широкому использованию возобновляемых источников энергии в народном хозяйстве и внесения своего вклада по внедрению законов о возобновляемых источниках энергии и энергетической стратегии Республики.
Также выполняются исследования генераторов на постоянных магнитах, применяемых в ветроэнергетике.
Публикации результатов исследований
- Ермуратский Вл. Вас., Ермуратский Вас. Вл. Моделирование нестационарных температурных полей аккумуляторов тепла с каменной насадкой. Видновлюванна энергетика. 2008 №4(15),с.49-53.
- Ермуратский Вас. Вл., Ермуратский Вл. Вас., Ермуратский П.В. Уточнённая методика расчёта режимов работы солнечных нагревателей воды ёмкостного типа. Кишинёв. Проблемы региональной энергетики. 2008, №1(9).
- Ермуратский Вас. Вл., Ермуратский Вл. Вас., Ермуратский П.В. Эффективность применения плоских рефлекторов в гелиоустановках. Кишинёв. Проблемы региональной энергетики. 2008, №1(9).
- Ермуратский В.В. Определение коэффициента тепловых потерь коллектора солнечной энергии с абсорбером из полимерных труб. Кишинёв. Проблемы региональной энергетики. 2009, №3(11).
- Ермуратский Вл., Ермуратский Вас. Аккумулятор тепла или холода. MD F28D 191 12 2008.08.31 BOPI nr.6/2010.
- Ермуратский Вл., Ермуратский Вас. Солнечный комбинированный нагреватель с жидким и газообразным теплоносителем. MD135Z 2010.01.31.
- Ермуратский Вл., Ермуратский Вас. Коллектор-аккумулятор естественного тепла/холода. BOPI nr.6/2010, стр.16.
- Ермуратский Вл., Ермуратский Вас. Установка для сушки пищевой продукции. MD 216 Z 2010.06.30.
- I. Comendant, S. Robu. Greenhouse Gas reduction for scenarios of power sources development of the Republic of Moldova. Regional Energy Problems, no. 1(11), 2010, IPE ASM, pages 46-62, http://ieasm.webart.md/contents_ro/.
- I. Comendant. Zonal tariff impact in the National Energy System. Regional Energy Problems, no. 2(10), 2009, IPE ASM, pages 46-62, http://ieasm.webart.md/contents_ro/?volume_id=22.
- I. Comendant, S. Robu. Reaching the security, efficiency, quality and competition goals in the Energy System. Government Priorities for 2009. Chisinau, 2009, pages 259-289.
- Ion Comendant and others. Moldova Power Sources Development including Nuclear Power Plant possible participation. Regional Energy Problems, no. 2, 2007, IPE ASM, pages 1-20. http://ieasm.webart.md/contents_ro/?volume_id=13.
- S. Robu, I. Comendant. Local power plant emissions economical impact. Energy of Moldova-2005, 2005, pages 592-596.
- Ion Comendant and others. Investment concept for realization of power sources development scenarios. Energy of Moldova-2005, 2005, pages 389-397.
- I. Comendant, S. Radu. Activity in a limited Power Market. Power-Gen Europe, Barselona, 25-27 May, 2004, 10 pages
- I. Comendant, A. Sula, S. Robu, Iu. Panfilchin. The diminishing of the medium power purchase acquisition price by the modifying the regime of CHP-2. The Academy of Science of Moldova Conference, July 2004, Chisinau.
- I. Comendant ş.a. Proiectul strategiei de dezvoltare a sectorului energetic al Republicii Moldova pînă în anul 2005. Analele Institutului de Energetică AŞM. Chisinau 1996.
- I. Comendant. Securitatea energetică şi factorii care o influienţează. Analele Institutului de Energetică AŞM. Chisinau 1996.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Ветротурбина (варианты). Патент MD № 2080, 2000.11.30, F03D 1/06.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Турбина (варианты). Реферат опубликован BOPI, 2003.03.31, F03B 7/00.
- Бурчиу В., Потапов Ю. Гидравлический мотор. Реферат опубликован BOPI, 2001.07.31, F03B 17/04.
- Бурчиу В., Потапов Ю. Гидравлический мотор. Реферат опубликован BOPI, 2001.08.31, F03B 17/04.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Ветростанция (варианты). Реферат опубликован BOPI, 2003.06.30, E04H 12/00.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Ветростанция (варианты). Реферат опубликован BOPI, 2003.07.31, E04H 12/28.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Ветростанция (варианты). Реферат опубликован BOPI, 2003.07.31, F03D 7/06.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Реактивный двигатель (варианты). Реферат опубликован BOPI, 2004.05.31, F02K 3/06.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Гидроцентраль (варианты). Реферат опубликован BOPI, 2003.05.31, F04D 13/04.
- Бурчиу В., Бурчиу А. Газовая турбина (варианты). Реферат опубликован BOPI, 2004.04.30, F02C 3/04.
- Бурчиу В., Берзан В., Анисимов В. Conceptul centrului experimental de demonstrare a utilizării surselor regenerabile de energie „Chişinău”. TEHNOLOGIILE ENERGIEI, Nr.12 / 2009.
Основные экспериментальные разработки лаборатории
Рис.1 Аккумулятор тепла с непосредственным и непрямым поглощением солнечной энергии (2006 г.)
Удельная энергоёмкость аккумулятора …………………………………120 МДж/м3
Максимальная рабочая температура…………………………………… 950С
Рис. 2 Солнечная мобильная установка для сушки растительной продукции радиационного типа с плоским рефлектором (2006 г.)
Рис. 3 Экспериментальные образцы солнечных нагревателей воздуха с поперечным потоком воздуха - левая сторона, и продольным потоком воздуха - правая сторона (2007г.)
Солнечные нагреватели воздуха с матричными абсорберами солнечного излучения могут обеспечить:
- Приращение температуры воздуха ……………………………………10-50оС
- Полезную энергию за сезон с апреля по октябрь ………….....180 - 560 кВтч/ м2
- Себестоимость тепловой энергии……………………………....120 -180 лея/Гкал
- Срок окупаемости затрат при замещении природного газа…..4.2 -5.8 лет
- Срок окупаемости затрат при замещении электроэнергии……1,4 -1.9 лет
- Предотвращение выбросов СО2 …………………………………25-55 кг/ м2
Ожидаемая себестоимость тепловой энергии, получаемой от этих нагревателей, существенно (в 1,7 – 2,3 раза) ниже, чем при использовании природного газа.
Рис.4. Экспериментальный образец камеры для стационарной сушильной установки конвективного типа (2008г.)
Сушильная установка, имеющая камеру с поперечным потоком воздуха, характеризуется следующими основными данными:
- коэффициент заполнения объёма сушильной камеры составляет 0.5;
- КПД при сушке резаных овощей и фруктов 0.55 - 0.65;
- ускорение процесса сушки на 15-25% по сравнению с вариантом традиционных сушильных камер с многоярусным расположением перфорированных поддонов;
- экономия тепловой энергии 10-30% в зависимости от вида первичного материала и месяца года.
Рис. 5. Солнечный нагреватель воды с полимерным трубчатым абсорбером и плоским рефлектором (2008 г.)
Солнечный нагреватель воды в зависимости от температуры воды на его выходе характеризуется следующими основными данными:
- Приращение температуры воды …………………...........…10-40оС
- Полезная энергия за сезон с марта по октябрь……………….180 - 660 кВтч/ м2
- Себестоимость тепловой энергии………………………………130 -230 лея/Гкал
- Срок окупаемости затрат при замещении природного газа……3.1 -5.8 лет
- Предотвращение выбросов СО2 …………….………………………25-55 кг/ м2
Рис. 6. Часть пластинчатого теплообменника, утилизатора тепла стационарной сушильной установки, изготовленная из ячеистого поликарбоната (2009 г).
Применение рекуперативного теплообменника в сушильном процессе с постоянными параметрами и рециркуляцией воздуха обеспечивает:
- увеличение коэффициента использования первичных энергетических ресурсов с 0.2 до 0.35-0.4;
- снижение затрат энергии на удаление 1кг влаги с 3 до 0,72...1.8кВтч;
- уменьшение загрязняющих окружающую среду выбросов в 1.6-1.7 раза при использовании природного газа и в 2.2-2.6 раза при использовании других видов топливно-энергетических ресурсов.
Применение рекуперативного теплообменника в сушильном процессе с переменными параметрами без рециркуляции воздуха, обеспечивает:
- увеличение коэффициента использования первичных энергетических ресурсов с 0.53 до 0.61;
- снижение затрат энергии на удаление 1кг влаги с 1 до 0.63кВтч;
- уменьшение загрязняющих окружающую среду выбросов в 1.3-1.4 раза при использовании природного газа и в 1.6-1.8 раза при использовании других видов топливно-энергетических ресурсов.
В 2010 г. были поставлены и решены следующие задачи.
- 1.Разработка концепции солнечной стационарной сушильной установки, сочетающей высокую долю замещения солнечной энергией традиционных энергоресурсов и рационального использования как традиционной, так и возобновляемой энергии (рис.7).
- 2.Разработка методики оптимизации параметров конструкции и режимов работы подсистем для получения горячего воздуха и горячей воды и их элементов по критериям минимума удельных затрат электрической и тепловой энергии на сушку сырья различных видов.
- 3.Определение расчётных значений энергетических, экономических и экологических показателей рассматриваемой солнечно-топливной сушильной установки.
- 4.Разработка эскизного проекта солнечно-топливной стационарной сушильной установки как прототипа для применения в фермерских хозяйствах.
Рис.7. Блок-схема солнечно-топливной стационарной сушильной установки конвективного типа. 1-атмосферный воздух; 2-догреватель воздуха; 3-сушильная камера; 4-утилизатор сбросного тепла; 5-осушитель воздуха; 6- солнечные коллекторы; 7-аккумулятор тепла; 8-регулятор контура рекуперации; 9-воздушный фильтр.
Концепция Полигона «Возобновляемые источники энергии» приведена на рис. 8 и 9.
Рис. 8. Концепция Полигона «Возобновляемые источники энергии».
Рис. 9. Фрагмент концепции Полигона «Возобновляемые источники энергии».
На Полигоне изготовлены и смонтированы две ветроустановки: одна с горизонтальной осью вращения турбины (рис. 10) и одна с вертикальной осью вращения турбины (рис. 11). При испытании их в реальных условиях оба показали хорошие результаты.
Рис. 10. Ветроустановка с горизонтальной осью вращения турбины.
Рис. 11. Ветроустановка с вертикальной осью вращения турбины.
Результаты исследований генераторов на постоянных магнитах, применяемых в ветроэнергетике, приведены на рис. 12.
Рис. 12. Результаты исследований генераторов на постоянных магнитах.
Контактная информация
Адрес:
Институт Энергетики Академии Наук Молдовы.
Лаборатория энергоэффективности и возобновляемых источников энергии,
ул. Академическая, 5, MD-2028, г. Кишинёв, Республика Молдова.
Заведующий лабораторией, д.хаб.т.н., В. И. Бурчиу
Тел. (373 22) 72-50-44, моб. (373) 079 97 11 72
E-mail: vitalieburciu@hotmail.com
Главный научный сотрудник, д.хаб.т.н., В. В. Ермуратский
Тел. (373 22) 72-50-44, моб. (373) 069 55 08 12
E-mail: ermuratskie@gmail.com
Старший научный сотрудник, д.т.н., И. Т. Комендант
Тел. (373 22) 739887
E-mail: icomendant@gmail.com
Старший научный сотрудник, д.т.н., М. А. Грицай
Тел. (373 22) 73-39-52