Автономная энергетика – Системы автономного электроснабжения для частного дома

Содержание

Автономное энергообеспечение загородного дома — варианты

В небольших поселках и сельской местности случаются перебои с электричеством. Поговорим про разные варианты автономного энергообеспечения загородного дома.

Стоимость электроэнергии, поставляемой центральными сетями, из года в год растёт, при этом её качество лучше не становится. В сельской местности всё также случаются перебои с электричеством. И сегодня мы рассмотрим варианты автономного энергообеспечения загородного дома.

Свое электричество

  • Способы энергообеспечения своего дома
  • Невозобновляемые источники энергии
  • Возобновляемые источники энергии

Если в черте города проблема с обеспечением своей жилплощади электроэнергией возникает лишь периодически, то с загородным домом всё куда сложнее — часто коммунальные сети повреждаются в результате природных явлений и действий охотников за цветным металлом.

Можно, конечно, вернуться к решениям начала прошлого века, а именно керосиновым лампам и лучинам, в конце концов, ложиться спать на закате солнца, но мы уже привыкли к благам цивилизации, неразрывно связанным с электроэнергией. Рассмотрим вопрос энергонезависимости загородного коттеджа от ненадёжных центральных коммуникаций.

Способы энергообеспечения своего дома

Владение домом в сельской местности, на значительном удалении от промышленных центров, привлекательно с позиции тишины, чистого воздуха в окружении естественной природы. Однако бывают ситуации, когда бытовые приборы в таком доме отказываются работать по причине более низкого или чрезмерно высокого напряжения в электросети, чем номинальное (220 В) — причём перепады могут превышать 10%, установленные ГОСТ 13109–97.

Проблема с недостатком напряжения кроется в значительной протяжённости проводных коммуникаций, по которым к домам поступает электрический ток — чем дальше от ТП (трансформаторной подстанции) находится коттедж, тем больше падает напряжение из-за сопротивления проводов.

В течение суток напряжение в сельской местности изменяется по отношению к номинальному по причине недостаточной мощности ТП и электросетей — оно ниже днём, т. к. в это время больше всего потребителей электроэнергии, ночью же резко растёт, поскольку в это время потребление минимально.

Скачки напряжения могут стать причиной выхода из строя бытовой техники — говоря проще, она сгорает. Современные бытовые приборы, в особенности европейского производства, рассчитаны на 10% перепады напряжения в электросети, но не более того, а в сельской местности вполне возможны 20–30% скачки.

Компенсировать перепады в электросети можно с помощью стабилизаторов, но в случае критического падения напряжения (более 45%) даже лучшие из них не помогут. Требуются приборы, способные обеспечить электропитание для бытовой техники при отсутствии электроэнергии от центральных сетей. Их выбор определяется целями, с которыми будет использовано оборудовани — резервное электроснабжение, дополнительное или основное.

Оборудование для резервного снабжения электроэнергией активируется автоматически или вручную его владельцем при прекращении подачи электропитания из центральной сети или при критическом падении в ней напряжения — оно способно поддерживать работу бытовой техники в течение ограниченного времени, до тех пор, пока подача энергии не возобновится.

Дополнительное (смешанное) электроснабжение необходимо в тех случаях, когда существующего напряжения в сети недостаточно, а домочадцы намерены пользоваться энергоёмкой бытовой техникой.

В случае, если коттедж невозможно подключить к центральным сетям, а также при постоянно низком качестве энергоснабжения, необходимо оборудование для автономного энергообеспечения, выступающее в роли основного поставщика электроэнергии.

Чтобы упростить задачу, возлагаемую на оборудование резервного и дополнительного электроснабжения, будет удобно разделить бытовую технику в доме на три группы:

  1. В первой будут электроприборы, бесперебойная работа которых не требуется и можно обойтись основным источником электроснабжения. К ним относятся системы отопления «тёплый пол» или настенные ИК-панели, электросауны, группы светильников, предназначенные для различных сценариев освещения и т.п.
  2. Во вторую группу включаются бытовые приборы, обеспечивающие комфортные условия проживания для домочадцев — основное освещение, кондиционеры, кухонные приборы, телевизоры, аудиотехника. Бытовой технике из этой группы необходимо резервное электропитание.
  3. Электроприборы, зачисленные в третью группу, относятся к жизненно важным — аварийное освещение, системы охранной и пожарной сигнализации, электронные замки, отопительные котлы, управляемые автоматикой, скважинные насосы и т. п. Полноценная работа техники из третьей группы возможно только при бесперебойном электропитании, обеспечиваемом дополнительными или резервными источниками в обязательном порядке.

Группирование бытовых потребителей электроэнергии позволит правильно подобрать мощность оборудования, вырабатывающего электричество, оценить действительные потребности и не переплатить за излишне мощную, или приобрести явно слабую модель.

Любое оборудование для автономного электроснабжения не способно производить электричество из ничего — ему требуются исходные ресурсы, которые подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые. Исследуем типы приборов, генерирующих электроэнергию, в зависимости от потребляемых ресурсов.

Невозобновляемые источники энергии

Автономное энергообеспечение дома при помощи оборудования, потребляющего нефтепродукты или природный газ и вырабатывающего электричество, пользуется наибольшей популярностью среди владельцев загородной недвижимости по причине широкой известности. Однако популярны лишь генераторы на бензиновом или дизельном топливе, об остальных известно меньше.

Бензиновые электрогенераторы. Небольшие размеры и вес, стоят дешевле, чем дизельные. Но они не способны снабжать электроэнергией бесперебойно — их продолжительность работы не более 6 часов подряд (моторесурс около 4 месяцев), т. е. бензиновые генераторы предназначены для периодической работы и подходят в тех случаях, когда подача электроэнергии от основного поставщика прекращается на срок около 2–5 часов и лишь время от времени. Такие генераторы подойдут только в качестве резервного источника электроэнергии.

Дизельные генераторы. Массивны, габаритны и недёшевы, однако их мощность и рабочий ресурс значительно выше, чем у бензиновых моделей. Несмотря на значительную стоимость, в эксплуатации дизель-генераторы более выгодны, чем бензиновые — дешёвое дизельное топливо и бесперебойная работа свыше 2-х лет, т. е. данный электрогенератор способен работать сутки и месяцы напролёт, при условии своевременной дозаправки топливом. Генераторы на дизельном топливе подходят в качестве резервного, дополнительного и основного поставщика электроэнергии.

Газовые электрогенераторы. Их вес, размеры и стоимость близки к бензиновым установкам одинаковой мощности. Они работают на пропане, бутане и природном газе, но более производительны на первых двух типах газообразного топлива. Несмотря на схожий с бензиновыми генераторами срок непрерывной работы — не более 6 часов, газовые генераторы электроэнергии имеют больший моторесурс, составляющий в среднем около года. В качестве основного источника электроэнергии газовые генераторы подходят с большой оговоркой, но для резервного поставщика электротока — вполне.

Когенераторы или мини-ТЭЦ. Если сравнить их с описанными выше электрогенераторами, обладают двумя значительными преимуществами: способны производить не только электрическую, но и тепловую энергию; обладают продолжительным рабочим ресурсом при бесперебойном использовании, составляющем в среднем 4 года. В зависимости от модели, когенераторы работают на дизельном, газообразном и твёрдом топливе. Имея значительные габариты, массу и стоимость, мини-ТЭЦ не подойдут для энергообеспечения одного дома за городом, поскольку их электрическая мощность начинается от 70 кВт — благодаря одной такой установке можно полностью решить вопрос круглогодичного обеспечения электроэнергией и теплом посёлка из нескольких домов.

Источники бесперебойного питания на аккумуляторах. По большому счёту, они не относятся к генераторным установкам, т. к. не способны самостоятельно вырабатывать электроэнергию, лишь накапливать и отдавать её потребителю. Энергоёмкость ИБП определяется ёмкостью и количеством аккумуляторных батарей в комплексе, в зависимости от этого и количества потребителей электроэнергии срок автономной работы ИБП может составить от нескольких часов до нескольких суток. Срок службы одного комплекта ИБП — в среднем 6–8 лет.

В отношении генераторных установок нужно уточнить один момент — приведённый срок ресурса не означает, что после его выработки электрогенератор придётся утилизировать и покупать новый, необходимо лишь произвести капитальный ремонт и, несмотря на некоторую потерю мощности, его работоспособность восстановится. Также следует соблюдать правила ухода и эксплуатации генератора.

Возобновляемые источники энергии

В природной среде нашей планеты присутствуют постоянно или возникают периодически источники энергии, производство которой не связано с деятельностью человека — ветер, течение воды в реках, излучение солнца.

Ветрогенераторы. Способны преобразовывать энергию ветра в электричество, однако при довольно высокой стоимости КПД ветровых генераторов не превышает 30%. Срок службы ветрогенераторов — около 20 лет, непрерывность в выработке электроэнергии зависит от интенсивности ветра. Рассматривать данные установки в качестве полноценного источника электроснабжения можно лишь при условии их комплектации ИБП, а также резервным электрогенератором (бензиновым, дизельным) на случай безветрия.

Солнечные панели. Они поглощают энергию солнца и преобразуют её в электрическую. И если ветра дуют с непостоянной скоростью, то солнечные лучи освещают Землю в течение каждого светового дня. КПД солнечных панелей составляет около 20%, срок службы — 20 лет. Как и в случае ветрогенераторов, гелиоустановки необходимо комплектовать ИБП. Потребность в резервном генераторе зависит от интенсивности солнечного излучения в данной местности — в районах с достаточным числом солнечных дней дополнительный генератор не понадобится и их можно использовать как основной источник электроэнергии.

Мини-ГЭС. Энергия воды, по сравнению с ветровой и солнечной, значительно стабильнее — если первые два источника непостоянны (ночь, безветрие), то вода в ручьях и реках течёт в любое время года. Стоимость оборудования для мини-ГЭС выше, чем у ветрогенераторов и солнечных панелей, по причине более сложной конструкции, ведь водяной электрогенератор работает в агрессивных условиях. КПД мини-ГЭС составляет порядка 40–50%, срок службы — свыше 50 лет. Мини-ГЭС способна бесперебойно обеспечивать электроэнергией сразу несколько домов в течение полного года.

Ознакомившись с рекомендацией о разделении бытовой техники на группы по степени важности, остаётся лишь выяснить, как именно подобрать мощность электрогенератора под технику из одной или нескольких групп. Простейший способ — суммировать паспортную мощность бытовых приборов, к примеру: микроволновка — 0,9 кВт; миксер — 0,4 кВт; электрочайник — 2 кВт; стиральная машина — 2,2 кВт; энергосберегающая лампа — в среднем 0,02 кВт; телевизор — 0,15 кВт; спутниковая антенна — 0,03 кВт и т. д. Если сложить мощности перечисленных бытовых приборов, то получим энергопотребление 5,7 кВт/ч — означает ли это, что потребуется электрогенератор мощностью не менее 7,5 кВт (с 30% запасом мощности)?

Вовсе нет, ведь данная техника не работает постоянно, т. е. следует также учесть её примерное время работы, к примеру: стиральная машина — 3 часа в неделю; электрический чайник — 10 минут на каждое кипячение воды; микроволновая печь — 10 минут на разогрев одной порции пищи; миксер — 10 минут; энергосберегающая лампа — около 5 часов в сутки и т. д. Получается, что для обеспечения электроэнергией бытовых приборов, описанных в качестве примера, достаточно генератора мощностью около 3 кВт, необходимо лишь не включать технику одновременно, распределить возникающую на генератор нагрузку по времени.

Выбор того или иного типа электрогенератора, в особенности работающего от возобновляемых источников энергии, в первую очередь зависит от доступности исходных топливных ресурсов. К примеру, для газового генератора требуется стабильная поставка сжиженного природного газа, т. е. требуются баллоны или цистерна газгольдера, а для эффективного энергоснабжения при помощи солнечных панелей — достаточное число солнечных дней в году. опубликовано econet.ru  

Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!

Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.

P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet

econet.ru

Полмегаватта чистой энергии в частные руки — отечественная новинка автономной энергетики

В прошлом году я описывал свой путь в преобразовании дарового солнечного света в электрическую энергию. Перепробовав немало оборудования для автономной энергетики, я остановился на продукции российской компании «МикроАРТ». А в этом году отечественные разработчики порадовали выходом совершенно нового устройства, которое является сердцем любой автономной энергосистемы — инвертора МАП DOMINATOR. Заявлена масса новых функций: наращивание мощности путем добавления инверторов, организация трехфазной сети, встроенный микрокомпьютер. В конце концов, было обещано, что система позволяет генерировать более полумегаватта энергии, а это уже заявка!
Пользуясь акцией на сайте, которая повествует о возможности апгрейда инвертора с небольшой доплатой, я решил этой возможностью воспользоваться и сам оценить заявленные характеристики.

Небольшая предыстория: в новогодние праздники случился пожар в моем населенном пункте. Горел дом, произошло короткое замыкание и ко всему прочему перемкнуло три фазы. Не знаю, сколько техники погорело в эту ночь, но только у меня остались целы все электроприборы благодаря установленному стабилизатору и инвертору. Очень любопытный график напряжения получился в этот период. Напряжение скакало от 100 до 280 В. С тех пор, я доверяю этому производителю еще больше.

А теперь перейду к новому инвертору. Начнем с того, что заявлена возможность наращивания мощности при параллельном подключении. Это означает, что если вы купили инвертор, например, на 6 кВт, а через год пристроили к дому баню, и энергии стало не хватать — не надо бежать за новым инвертором большей мощности. Просто купите еще один такой же инвертор и мощность вырастет вдвое. У меня не было надобности покупать два инвертора и я попросил в лаборатории показать, как это будет работать. Мне не отказали и даже дали поснимать. В кадре первая тепловая пушка мощностью 4.5 квт, вторая — 6 кВт. Шаг включения нагрузки 1.5 кВт. Далее на видео понятно, как это работает.

В кадре было два инвертора МАП 4.5 кВт. Суммарная нагрузка была в 9 кВт. Один из испытанных инверторов я и забрал себе. Естественно, не обошлось без вскрытия.

Начал я с взвешивания. Новый инвертор оказался на 2,4 кг тяжелее. Объясняется это, скорее всего, выбором другого производителя трансформаторов, а также добавился микрокомпьютер и его блок питания. То есть меди не жалеют, что есть хорошо. А то был в моей жизни эпизод, когда электродвигатель, изготовленный китайцами, имел в обмотке покрашенный желтой краской алюминий.

Вторым этапом стало внешнее сравнение. Перемены коснулись передней и задней панели. Спереди сразу бросаются в глаза порты USB и новый выключатель. Это интерфейсы встроенного микрокомпьютера Raspberry Pi — устройство, проверенное временем и миллионами пользователей. Действительно, зачем изобретать велосипед? А само решение уже было обкатано, но в виде отдельного решения для предыдущих версий инверторов и называлось ПАК «Малина» (Программно-Аппаратный Комплекс «Малина»).

Сзади заметно изменение в колодке подключения: появился отдельный вход для подключения генератора, имеются коммуникационные порты для подключения дополнительных инверторов и появились управляемые реле, к которым я вернусь позже.

Теперь рассмотрим ближе микрокомпьютер. Один порт сразу занимает флешка с БД и софтом. Второй порт будет занят подключением самого инвертора. Возникает вопрос, почему не сделать коммутацию внутри корпуса? Все очень просто: порт, к которому подключается Малина, используется также и для обновления прошивок. Для этого потребуется отключить малину. Такое решение исключает одновременное подключение к порту малины и компьютера. Остается еще пара свободных портов для подключения других инверторов или солнечных контроллеров.

Переходя к колодке подключения сети мы видим, что в первой версии инвертора провод отдельного подключения генератора еще не выведен, хотя колодка рассчитана на это и подпись соответствующая есть. Подозреваю, что это будет реализовано в ближайшее время.

Теперь вернемся к реле. Интерфейс подключения других инверторов МАП Dominator и BMS требует наличия специальных кабелей, которые, в принципе, можно изготовить самостоятельно. Но при покупке нескольких инверторов они выдаются в комплекте. Под крышкой спрятаны контакты двух перекидных реле, которые программируются непосредственно с инвертора.

Вскрываем корпус и осматриваем внутренности. Первым делом общий план. Видно, что почти половину объема занимает тороидальный трансформатор — такое решение обладает лучшим КПД и меньшими размерами, чем трансформаторы другого форм-фактора.

Осматриваем микрокомпьютер и его питание.

Приличный адаптер питания гарантирует стабильную работу. Я как-то имел печальный опыт работы с малиной, которая питалась от обычного адаптера с выходом USB. Частые глюки и сбои в работе удалось решить только заменой питания. В этом случае, проблема исключена по умолчанию.

Переходим к силовой части. Именно в этой части формируется тот самый чистый синус и происходит вся логическая обработка. Приятно радуют размеры алюминиевых радиаторов, установленных в МАПе, а электролитические конденсаторы тоже обдуваются вентилятором, что снижает их нагрев и способствует длительной службе.

В корпусе моего инвертора установлены два кулера диаметром 120 мм. Работают они с переменной скоростью, которая зависит от нагрузки. При стандартной работе до 1 кВт они даже не включаются — хватает естественного охлаждения радиаторов. Приятно, когда техника работает тихо. В более мощных моделях используется 3, а то и 4 кулера, которые также работают в зависимости от нагрузки и температуры.

Пришла пора понять, как же происходит синхронизация двух и более инверторов МАП Dominator. Всего цепочка может содержать до 9 последовательно объединенных устройств. В этом случае выходы фазы и нуля просто подключаются каждый к своей шине, а устройства подключаются согласно нижеприведенной схеме(можно вернуться к видеоролику и посмотреть, как это происходит). В указанной схеме видно, что первый Доминатор является ведущим, а последующие-ведомыми. Именно на нем задаются основные параметры сети. Стоит отметить, что при выходе из строя любого ведомого Доминатора, система продолжит нормально функционировать, просто снизится генерируемая мощность.

Если же требуется иметь трехфазную сеть, то инверторы могут синхронизироваться с учетом сдвига фаз, что не отменяет увеличения мощности. Схема объединения в трехфазную сеть приведена ниже.

Что касается управления реле, то существует масса сценариев, как их можно активировать. Напомню, что установлены два реле, рассчитанные на 10А 250В. Я приведу параметры срабатывания, а в спойлер уберу скриншоты: Пуск Бенз/Дизель генератора, па напряжению АКБ, по температуре АКБ, по времени, по исчезновению внешней сети, трансляция сети, в режиме заряда.

Меню управления реле

Итак, реле сухие контакты позволит при пропадании внешней сети переключиться на другую фазу или другой ввод (для этого лучше добавить в схему контактор) или завести генератор, когда аккумуляторы сядут, включить оповещение по всему дому, если определенное время отсутствует внешняя сеть или придумать любой свой сценарий.

Примечательно, что на экран можно вывести информацию о температуре транзисторов, трансформатора и аккумуляторов. Для последнего в комплект поставки МАПа добавлен выносной температурный датчик.

А так выглядит информация со встроенного микрокомпьютера моего инвертора прям в процессе написания этого материала.

Заключение
Итак, новинка объединила в себе массу надежных и обкатанных решений, а также продемонстрировала новые. Но где же обещанные полмегаватта? Согласно официальному сайту компании «МикроАРТ» самой мощной моделью является инвертор МАП Dominator в 20 кВт (на весь мой дом электросети выделили 15 кВт). Параллельно их можно установить до 9 штук — это уже 180 кВт. Помимо этого, инверторы можно объединить в трехфазную сеть, поэтому умножаем 180 на 3 = 540 кВт. Так что заявление не беспочвенное. Сложно представить, что частный дом может потреблять такую мощь — это скорее для целого цеха металлообработки — там и мощности соответствующие, и двигатели трехфазные. Ну а с учетом того, что Доминатор умеет приоритетно использовать солнечную энергию в качестве источника питания, то экономить в хозяйстве с таким инвертором становится довольно просто. Тем более приближаются солнечные дни, которые всегда радуют обладателей солнечных батарей хорошей выработкой чистой энергии.

habr.com

Альтернативные источники энергии, автономное электроснабжение дома

Самой большой ассортимент новогодних светодиодных украшений, по самой выгодной цене, только у нас!

01.12.2019

Нет на свете праздника более радостного и яркого, чем Новый год. Во многих странах с ним соперничает Рождество, но эти праздники всегда рядом, и они превращают целую неделю в непрерывное веселье.&n ..

Читать далее…

Завершен монтаж светильников собственного производства в Игора Драйв

10.10.2019

«Игора Драйв» — уникальный комплекс. Около ста гектаров и десять профессиональных трасс. Общая длина— свыше четырех тысяч метров. 16 поворотов — от простых до тех, что под углом 180 градусов. Авток ..

Читать далее…

Завершен монтаж кольцевых светильников собственного производства в зоне ресепшн комплекса Гурзуф Ривьера

23.07.2019

Гурзуф — это место, где душа и тело пребывают в гармонии с природой. Он обладает уникальным целебным микроклиматом: тёплое море, свежий горный воздух и целых 233 солнечных дня в году. Гурзуф словно ..

Читать далее…

Офисное освещение: деловой подход

26.06.2019

Давать рекомендации при выборе светильников для офисного освещения — дело непростое, поскольку не существует общих правил освещения организаций и учреждений. Все зависит от величины и цел ..

Читать далее…

Завершен монтаж светильников собственного производства в здании Московской областной Думы

11.06.2019

Завершены разработка, изготовление, поставка и монтаж нестандартных дизанерских светильников для освещения зала заседаний Московской областной Думы. В основу идеи легли изогнутые подвесные световые ..

Читать далее…

Линейные профильные светодиодные светильники.

22.04.2019

Профильные светильники на заказ Мы создаем систему профильных светильников, позволяющую собрать непрерывную световую полосу, как прямую, так и ломаную под любым углом. Возможность применения бл ..

Читать далее…

www.ledformula.ru

Автономное энергообеспечение — независимость от поставщиков энергии

О проблеме автономного энергообеспечения малых объектов

Автономный домПроблема автономного энергообеспечения малых объектов – а это индивидуальное жилье, мелкие сельскохозяйственные производства, промыслы, отдаленные оздоровительные учреждения или объекты экологического назначения и туризма и т. д. – становится всё более актуальной. Она имеет прямое отношение и к выживанию ещё сохранившихся сельских поселений, и к освоению новых территорий, к вопросу занятости населения и, конечно же, к сохранению окружающей среды. Да и экономика энергоснабжения объектов даже в зоне доступности к инженерным сетям с каждым годом всё настойчивее принуждает к поиску альтернативных путей. Подтверждением тому является возрастающий интерес к решению этой задачи как со стороны специалистов в данной области, так и просто энтузиастов в практическом освоении альтернативной энергетики.

Однако, как показывает опыт использования самых разнообразных технических устройств, как собственного изготовления, так и промышленного – отечественного либо зарубежного (в основном – китайского), на сегодняшнем этапе нет удовлетворительных примеров автономного комплексного энергоснабжения даже малых объектов. В лучшем случае встречаются удачные решения по бесперебойному электроснабжению потребителей и то только при небольших нагрузках. А уж о стабильном автономном теплоснабжении от возобновляемых источников энергии (ВИЭ) без тепловых её накопителей говорить не приходится.

Анализ всевозможных вариантов решения рассматриваемой проблемы убеждает, что автономное энергоснабжение от ВИЭ должно быть комплексным. Это – не только полная независимость от поставщиков энергии с их ценовым и правовым произволом, от аварийных и плановых, а также «веерных» отключений, но и оптимальное решение в смысле минимизации капитальных и эксплуатационных затрат, а также предельно высокая эффективность использования природных энергоресурсов. И если первые из упомянутых аргументов не нуждаются в пояснениях, то последние рассмотрим поподробнее.

За основную модель энерго-инфраструктурного комплекса для малых объектов примем «Пример комплексного энергоснабжения объектов от ВИЭ», являющийся приложением к статье «К разумной энергетике». Главным отличительным признаком этого варианта является наличие в нём теплового аккумулятора – накопителя тепловой энергии.

Разработано очень много конструкций тепловых аккумуляторов, отличающихся и по исполнению, и по виду используемого материала, и по энергоёмкости – вплоть до сезонного теплоснабжения крупных объектов. Они просты по своему устройству, состоят из недорогих и доступных материалов и практически не требуют никакого обслуживания. Для создания в них теплового резерва разработаны различные преобразователи солнечной, ветровой, волновой – то есть возобновляемой энергии. О них поговорим позже.

Вопрос теплоснабжения жилья, разных подсобных и хозяйственных объектов, теплиц и т. д. здесь решается просто. Более серьёзного внимания требует решение вопроса преобразования тепла в электрическую энергию: известные паросиловые агрегаты из-за своей сложности, небезопасности и низкой эффективности здесь заведомо не годятся, а уж о термопарах и говорить нечего.

В упомянутом «Примере» приводится тепломеханический преобразователь по патенту RU №2442906, 2012 г. Он прост в изготовлении, безопасен в эксплуатации, легко вписывается в схему автоматического управления. Но при использовании для его теплочувствительных элементов (ТЧЭ) обычных дюралевых труб реальный КПД будет ниже «паровозного». Конечно, при утилизации сбрасываемого им тепла на отопительные цели (по ниже приведенной блок-схеме) общий к.п.д. системы энергоснабжения остаётся очень высоким, однако соотношение затрат тепла – на обогрев и электроснабжение – может оказаться невыгодным.

Сейчас уже созданы новые материалы, позволяющие изготовить теплочувствительные элементы с улучшенными механическими свойствами и таким образом повысить в разы к.п.д. преобразователя, но эти материалы пока отсутствуют в широком доступе.

С учетом этих обстоятельств был разработан более совершенный компактный тепломеханический преобразователь с более высоким (по крайней мере – на порядок) КПД., чем у выше рассмотренного. При этом он также безопасен и практически не требует никакого обслуживания. Но для освоения его производства должны быть соответствующие производственные условия, а также выполнение определенных формальностей, связанных с патентованием этой модели.

Однако вернёмся к первичным преобразователям возобновляемой энергии. В описаниях упомянутых в «Примере» ветротепловых установок (ВТУ) указаны их главные достоинства: безопасность при всякой погоде и на всей прилегающей территории (т. е. отсутствие «опасной зоны»), способность надежно работать в широком диапазоне ветровых нагрузок, оптимальная динамика работы за счет строгой согласованности силовых характеристик ветроколеса и теплогенератора, защита от запредельных режимов, а также вполне приемлемые капитальные затраты, сопоставимые со стоимостью системы отопления подобных объектов с подключением к газовой сети. Одна – наиболее простая по конструкции – установка схематично показана на рис. 1. У неё такой же ветряк, как у ВТУ по патенту РФ №2253041, а теплогенератор конструкционно совмещен с теплоаккумулятором.

Ветротепловая установка

Но более перспективной представляется «Парусная импульсная ветроустановка» (патент РФ №2469209), опять же в варианте с тепловым преобразованием энергии: она вообще не имеет вращающихся органов, сохраняет свою работоспособность даже в экстремальных ветровых условиях, обладает свойством самооптимизации режима работы во всем диапазоне ветровых нагрузок и, таким образом, может быть использована на территории с самой плотной застройкой.

Что касается солнечных коллекторов, то хотелось бы остановиться на самых простых вариантах их конструкции, один из них показан на рис. 2.

 

Система теплоснабжения с использованием солнечной энергии

Разработан и «Солнечный самонаводящийся коллектор-нагнетатель» — патент РФ № 2535193, не требующий электроэнергии для циркуляции теплоносителя и ориентации абсорбера на источник излучения, а также солнечные коллекторы с защитой от атмосферных осадков (в т.ч. града, снега и гололёда, доставляющих много хлопот при их эксплуатации).

Для автономного энергоснабжения малых объектов на побережьях создан «Импульсный преобразователь волновой энергии» — патент РФ № 2374485.

В заключение следует привести пару примеров комплексного энергоснабжения с краткими пояснениями их практического исполнения.

При выборе вариантов за основу были приняты следующие соображения:

  • требование бесперебойности энергообеспечения объектов даже в самые холодные зимы;
  • целесообразность начать освоение этого нового направления (т. е. с использованием энергоёмких теплоаккумуляторов) с самых простейших конструкций;
  • необходимость обеспечения полной безопасности ветроустановок, позволяющей использовать их на ограниченных земельных участках, где исключена возможность отчуждения территории под «опасную зону», а также максимальное снижение уровня причиняемого дискомфорта;
  • сведéние к минимуму капитальных затрат и эксплуатационных издержек.

В соответствии с этим были выбраны по одному варианту для каждого вида ВИЭ, которые, кстати, в ниже описанном исполнении ещё не апробированы. При этом в качестве теплоносителя используется воздух, что позволяет максимально упростить всю систему теплоснабжения и обеспечить её надежность при любой погоде.

1. Вариант с ветротепловой установкой

Первичным преобразователем ветровой энергии в этом варианте принята упрощенная установка, предназначенная для совместной работы с простейшим галечным аккумулятором (такой вариант упоминается в «Примере комплексного энергоснабжения объектов от ВИЭ»). Используется принцип аэродинамического нагрева (как в аэродинамической сушильной камере, только вместо просушиваемого материала здесь воздухопроницаемый экологически чистый накопитель тепла – промытый гравий, мелкий булыжник и т.п.). Мощный осевой вентилятор с меняющимся углом поворота лопастей создает возможность автоматического регулирования нагрузки на ветроколесо, чем обеспечивается его вращение практически с постоянной скоростью при любом напоре ветра в расчетном интервале. Предусмотрена защита от запредельных режимов, от опасной вибрации (в этом случае автоматическое повторное включение исключено), а при наличии потенциальной опасности – и от шквальных ударов ветра. Конструкция лопастей и их креплений исключает возможность разрушения ветроколеса с потерей его фрагментов. Таким образом, «опасной зоны» не существует.

Над теплоаккумулятором, занимающем определённую площадь, целесообразно разместить теплицу (оранжерею) или какую-либо хозяйственную постройку: кухню, баню либо сушилку. Здесь же можно расположить и предусмотренную в «Примере» микроТЭЦ. Отопление помещений обеспечивается потоком тёплого воздуха от контура охлаждения теплочувствительных элементов тепломеханического преобразователя (ТМП). При повышенной потребности тепла можно замкнуть этот контур и даже добавить тепло прямо от теплоаккумулятора. Поток теплого воздуха пропускается под полом, а выход его предусмотрен по внутреннему периметру наружных стен – за плинтусом через специально оставленную щель в 2 – 3 мм. В результате имеем очень тёплые полы и никаких труб и батарей!

Постоянство частоты вращения вала ТМП (а, следовательно, и электрогенератора) обеспечивается автоматическим регулированием подачи теплоносителя в контур нагрева ТЧЭ.

Вариант ВТУ описанной системы показан на рис.1 выше.

2. Вариант с солнечным нагревателем

Простейшим техническим решением системы с использованием солнечной энергии мог бы стать вариант с размещением предельно упрощенного солнечного коллектора на одном либо двух соседних скатах кровли. При строительстве новых помещений такие, но конструктивно усиленные коллекторы, целесообразно использовать как элементы конструкции крыши, установив их под оптимальным углом наклона (для географической широты средней полосы России — с учетом солнечного склонения в зимнее время – около 30 град. к вертикали).

В качестве теплоаккумулятора следует принять такой же галечный накопитель, однако предпочтительной конструкцией его была бы известная разновидность «теплоаккумулятор СТЕНА», которая примыкает к «глухой» стенке помещения.

Теплоаккумулятор типа "Стена"

Стационарный теплоаккумулятор СТЭ типа «Стена»

В варианте представленного комплекса имеется, однако, один существенный недостаток. При всем удобстве использования «твердых» накопителей тепла теплоемкость материала в 3 – 4 раза ниже, чем у воды. Если при аэродинамическом нагреве его общую теплоёмкость можно увеличить за счёт повышенной температуры нагрева, то в рассматриваемом солнечном варианте такая возможность ограничена, а, следовательно, потребуется увеличение объема и габаритов теплоаккумулятора, при этом не будет оптимальной и температура отбираемого воздуха для работы ТМП и некоторых других целей. Выход представляется в замене обычного коллектора на такой же простейший солнечный нагреватель, но с большей концентрацией лучей и с защитой от атмосферных осадков, (он сейчас проходит экспертизу в Роспатенте). С помощью такого нагревателя можно поднять температуру в аккумуляторе выше 200 oС, обеспечив запас тепла, соизмеримый с энергоёмкостью жидкостного теплоаккумулятора такого же объёма.

Пример простейшей конструкции «встроенного» плоского солнечного коллектора представлен на рис. 2. Для повышения интенсивности облучения абсорбера в зимнее время здесь предусмотрен дополнительный козырек с отражающими нижней и боковыми поверхностями. В холодные сезоны он практически удвоит эффективность коллектора, а с повышением солнца над горизонтом в летнее время этот дополнительный эффект снижается до минимума.

Отражатели – металлические листы с зеркальной поверхностью. Абсорбером служит также лёгкий листовой прокат, освещаемая сторона которого имеет селективное покрытие. Защитное покрытие коллектора – структурные листы поликарбоната, трубопроводов – известные тонкопленочные теплоизоляционные покрытия. Каркас с нижним и верхним каналами для протока теплоносителя сварен из труб, например, прямоугольного сечения.

Остается напомнить, что описания патентов можно найти в открытых реестрах ФИПС.

Н. Ясаков, Новороссийск

altenergiya.ru

АГЭУ стационарные — Группа компаний «Чистая энергетика»

По сложившейся практике, большинство таких объектов обеспечиваются электроэнергией посредством дизель-генераторных установок, которые, помимо высоких затрат на топливо и его доставку, имеют ряд недостатков, таких как шум, большое количество вредных выбросов, высокие эксплуатационные затраты, необходимость выполнения регулярных работ по техническому обслуживанию и т.д. Существенным фактором так же является ограничение сроков доставки топлива во многие изолированные регионы России. По оценкам Министерства Энергетики РФ на сегодняшний день около 100 000 поселений получают электричество от дизель-генераторных установок. В этих поселениях с крайне дорогим энергоснабжением от изолированных источников малой генерации, работающих на ископаемых видах топлива, проживает более 10 млн. человек.

Решить данные проблемы возможно с помощью стационарной Автономной гибридной энергоустановки или дооснащения существующей ДГУ солнечными электростанциями, ветрогенераторными установками и, при необходимости, блоком аккумуляторных батарей.

ОПИСАНИЕ

ГК «Чистая Энергетика» предлагает современные экономически выгодные решения по организации автономного электроснабжения обособленных объектов, которые не имеют подключения к постоянным электрическим сетям.

АГЭУ является экономически-выгодным решением по энергообеспечению потребителей, которые используют дизель-генераторы, в качестве постоянного источника энергоснабжения объекта.

АГЭУ поставляется в комплексе с дизель-генератором или может использовать уже имеющуюся у Вас дизель-генераторную установку и позволяет достичь существенной экономии денежных средств при генерации электроэнергии. Мы интегрируем солнечную генерацию со всем необходимым оборудованием в действующую систему, что позволит свести к минимуму дальнейшие затраты на топливо и обслуживание существующей дизель-генераторной установки.

АГЭУ создана специалистами ГК «Чистая Энергетика» и использует последние достижения в области возобновляемой энергетики. Актуальность и целесообразность внедрения технологий солнечной энергетики, в качестве замещения использования дизель-генераторов, была подтверждена Министерством Энергетики Российской Федерации (http://www.eprussia.ru/epr/309-310/5928400.htm), которое, 20 декабря 2016 года, отнесло развитие дизель-солнечной генерации к национальным проектам (http://pvrussia.ru/news/274/).

Данный проект обеспечивает формирование в России экономически обоснованного системного решения по распределенной и локальной генерации на основе готовых к тиражированию локальных и интегрируемых в Единую Энергетическую Систему автономных гибридных источников энергоснабжения с использованием высокоэффективных солнечных элементов.

Основным преимуществом данного технического решения является существенная экономия денежных средств потребителя. Экономическая эффективность данной системы может достигать нескольких сотен процентов, в зависимости от стоимости дизельного топлива и уровня солнечной инсоляции в конкретной локации. В зависимости от этих параметров, по отдельным проектам сроки окупаемости могут составлять около одного года.

Кроме очевидного экономического эффекта, имеется ряд других конкурентных преимуществ по сравнению с дизель-генераторной системой автономного энергообеспечения.

ОСНОВНЫЕ КОНКУРЕНТНЫЕ ПРЕИМУЩЕСТВА АГЭУ
  • Существенным образом повышается надежность энергоснабжения. Наличие в системе нескольких источников генерации и накопителей электроэнергии обеспечивают бесперебойное питание потребителей.
  • Дистанционный контроль над техническим состоянием системы.
  • Легкость транспортировки и ввода в эксплуатацию. Система монтируется на объекте в течение одного – трех дней.
  • Бесшумность функционирования системы в режимах работы от солнечных панелей и АКБ.
  • Длительный срок службы: срок службы основных элементов системы составляет не менее 25 лет. При этом межремонтный срок службы ДГУ увеличивается в несколько раз, так как большую часть суток
  • Простота в эксплуатации: необходимое минимальное обслуживание может выполняться персоналом без получения специальной квалификации.

greennrg.ru

Инжиниринговый центр «Арктическая Автономная Энергетика» — МФТИ

Инжиниринговый центр «Арктическая Автономная Энергетика» МФТИ создан при поддержке Минобрнауки РФ для прикладных исследований, разработок, проектирования и управления проектами в области комплексных системно-технических решений по эффективному и надёжному энергообеспечению автономных удалённых объектов и поселений в Опорных зонахАрктики, а также на иных труднодоступных территориях без центральных коммуникаций. 

Основная задача Инжинирингового центра – разработка новых технологических решений, экспериментального и промышленного энергетического оборудования, а также оказание комплексных инженерно-технологических услуг «под ключ» для государственных и коммерческих заказчиков по развертыванию и модернизации автономных энергетических систем в арктическом исполнении мощностью от 10 до 1000 кВт с использованием возобновляемых источников энергии, самобалансирующихся изолированных энергосистем (интеллектуальные микрогриды), перспективных систем хранения и распределения энергии, с полным или частичным отказом от привозного топлива. 

Разработки инжинирингового центра

Многорежимная электростанция с электронно-машинной генерацией

МультиМЭС — это многорежимная электростанция с электронно-машинной генерацией и системой оптимального управления, имеющая улучшенные технико-экономические показатели по сравнению с традиционными дизельными электростанциями.

Концепция проекта реализуется в рамках современной мировой тенденции к переходу от традиционных дизельных электростанций к электростанциям с переменными оборотами в зависимости от динамики электрической нагрузки.

В состав МультиМЭС входят:

  • дизель с электронным регулятором топлива; 
  • генератор на постоянных магнитах;
  • двухкаскадный силовой преобразователь:

первый каскад: преобразование АС с переменной частотой и амплитудой в стабилизированное DC;

второй каскад: преобразование DCв ACсо стабилизированной частотой и амплитудой;

  • интеллектуальная система управления.

Основные ТТХ:

  • Диапазон регулируемых оборотов: 900-2200 об/мин
  • Регулируемая мощность: 5-45 кВт
  • Удельный расход топлива: не более 230г/кВт*ч
  • Межсервисный интервал: не менее 500 часов
  • Ресурс до капитального ремонта: не менее 20000 часов
  • Габаритные размеры: 4273х2358х2582 мм
  • Вес: 800 кг.

Конкурентные преимущества:

  • увеличение использования мощности двигателя — до 50% за счет регулируемых в зависимости от нагрузки оборотов дизель двигателя

  • сокращение расхода топлива 

  • расширение интервала межсервисного обслуживания,

  • увеличение моторесурса в 1,5 раза

  • существенное cнижение массогабаритных характеристик.

ОСНОВНЫЕ ВАРИАНТЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ МУЛЬТИМЭС: 

  • Автономное стационарное энергоснабжение (удалённые от сетей потребители)

  • Передвижное (мобильное) энергоснабжение

  • Резервное энергоснабжение для потребителей особой, 1 и 2 категории надёжности.  

  • Одним из ключевых рынков для МультиМЭС является «Полевая энергетика.»

 

Директор

Елена Александровна Пантелеева

[email protected]

 

mipt.ru

Атмосферное электричество своими руками, тест

Привет всем любителям получать электричество бесплатно! Сегодня мы поговорим о видах свободной энергии. А именно о атмосферном электричестве и радиоволнах.

Атмосферное электричество уже давно делает ученых весьма беспокойными. Каждый хочет найти источник внутренней и свободной энергии. Сегодня мы собираемся показать, как собирать минимум несколько ватт энергии.

Я протянул провод и прикрепил его к этой мачте, чтобы использовать атмосферное электричество. Теперь мы собираемся сделать тест.

Протянул провод до проводов ЛЭП

Позвольте мне подключить его к мобильному телефону. И он заряжается ))

Провод служит не только для использования атмосферного электричества, но он также подходит для длинных волн. Например, телебашни, мачты и так далее. Их длинный список.

Самодельная зарядка телефона

Теперь я расскажу вам, что такое атмосферное электричество. Ученые вдохновленные идеей преобразования энергии Теслы (статической электрической энергии, атмосферы в непрерывный ток низкого напряжения)

Провели всеобъемлющее исследования Земли и верхних слоев атмосферы. И пришли к выводу, что есть разность потенциалов между атмосферой и поверхностью Земли. Около 300 000 вольт.

исследования Земли и верхних слоев атмосферы

Поверхность Земли заряжена отрицательно, а ионосфера заряжена положительно. Напряжение в облаках
может быть до 120-150 вольт на квадратный метр в сухую погоду. Но напряжение снижается, когда мы достигаем Поверхности Земли.

Никола Тесла

Мы можем назвать это нашим конденсатором земли, который несет 300 киловольт. Как и любой конденсатор, он может иметь утечку.
Около 1 800 ампер. Эксперименты по обнаружению электрического заряда в воздухе проводились с 19-го
века. Экспериментальные баллоны с водородом были подняты до высоты 300 метров. Они получили некоторые
важные результаты. 1.8 ампер тока и 400 вольт. Это 17. 5 ампер в день.

Может быть, воздушные шары, которые были подняты, помогли получить такие результаты. Они были сделаны из алюминиевых листов.

воздушные шары из алюминиевых листов

Конверты этих шаров были сделаны из внутренних алюминиевых ребер, а его поверхность была покрыта
иглы металлические точки. Все контактные элементы были изготовлены из алюминия с препаратом радия в качестве ионизатора.

Конечно, наш подход о котором мы поговорим дальше намного проще, а высота намного ниже.
Мы решили использовать уникальную технологию )) и просто вбили обгоревший ранее при пожаре столб в цементную основу, а еще прикрепили все это к изолятору.

Закрепили столб

Ионизирующий слой меняется. Это зависит от времени года, времени дня и погоды. Его эффект также меняется.

Это вызывает напряжение которого вполне достаточно, чтобы что-нибудь запитать.

Напряжение

Мы вытащили провод и заземлили стальной стержень. Попробуем применить ток к нему.

Это действительно низкий ток. Этого вполне достаточно, но только для неоновых ламп накаливания.

Давайте попробуем применить его к обычной лампе, если близко посмотреть, вы можете видеть, что лампа светит, хоть и очень слабо, но светит.

Лампочка горит

В случае, если вы изолируете один патрон и подключите провод к другому патрону, он включается.

С помощью этого устройства (фото ниже) мы увеличили электрический ток в 1000 раз. Я изучал
много схем и наконец остановился на трансформаторе. Это обратный трансформатор. ТВС 110 ЛК и разрядник.

Когда он искрится, он превращает напряжение в короткие импульсы. В результате высокочастотный трансформатор понижает напряжение.

ТВС 110 ЛК и разрядник

Я узнал это экспериментально. Он подает 4-5 вольт. Однако все это работает довольно плохо, потому что сама установка вызывает сбои. Тем не менее это работает.

Вам понравилась статья?

Напишите в комментариях о том, что вы хотели бы, чтобы мы сделали в наших следующих статьях.
Как сделать мощный генератор энергии ветра, как получить энергию от Солнца или как использовать Землю в
разность потенциалов?

alter220.ru

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о