Автономное энергоснабжение
Концепция
Прежде всего, необходимо учесть следующий факт:
Если у вас есть относительно бесперебойное и достаточно качественное (!) сетевое электроснабжение, то менять его на любой другой источник энергии экономически не целесообразно. Желание «освободиться от пут сбытовой электрической компании районного, или иного масштаба. отключиться от «столба» и «вставить» Чубайсу» глубоко ошибочное, как и то, что возобновляемые источники энергии помогут сэкономить. Исключением являются солнечные коллекторы, т.к. в них не происходит преобразования энергии - тепловая энергия Солнца передается другому телу.
Мало кто задумывается, что для трансформации энергии природы в электрическую необходимо установить дорогостоящее оборудование, у которого есть срок полезного использования. Попытка пересчета стоимости оборудования на тариф за кВатт/час бесцельное занятие, Если вы уже подключены к центральной электросети, то окупаемость вложений наступает примерно к сроку износа оборудования 15-20 лет.
Причины, по которым целесообразно применение ветро и солнечных источников энергии.
- У вас нет возможности подключиться к электросети .
- Стоимость подключения (вхождения в сеть) составляет около 1млн. рублей.
- Перебои в электроснабжении, низкий уровень напряжения или его скачки.
В двух первых случаях необходимо рассматривать только гибридную систему для автономного дома, т.к. одним источником энергии нельзя обеспечить полное автономное электроснабжение. Если с тем, что Солнце светит не всегда согласны все, то с тем, что ветер дует не всегда и не везде очень немногие. А это именно так. Пики безветрия приходятся на самый теплый и самый холодный месяцы года (июль, январь). К тому же, многие воспринимают легкие порывы за ветер, силы которого достаточно для раскручивания ветроколеса. Условия выбор местности для установки ветрогенератора.
Аксиомы автономного энергоснабжения:
- Выработка электроэнергии не постоянна в течение суток, месяца и года, поэтому потребление ее тоже должно носить периодический характер.
- В структуре потребителей электрической энергии не должно быть нагревательных приборов. Нагрев (отопление) составляет до 80% всех энергозатрат любого дома и эффективнее применять источники тепловой энергии на сгораемом топливе и конечно же солнечные коллекторы для нагрева воды.
Простая арифметика: максимальный КПД тепловой электростанции (ТЭЦ) составляет 40% при условии утилизации горячей воды на отопление и исправных коммуникациях для ее передачи. В данном случае горячая вода – это побочный продукт производства электроэнергии. Поэтому, использование электронагревательных приборов – прямое расточительство и с ростом тарифов их применение будет неизбежно сокращаться.
Расчет системы.
При проектировании системы следует обратить особое внимание на структуру потребителей электроэнергии и среднему времени их работы в течение суток. Мощность, умноженная на время, позволит определить планируемый расход энергии в Ватт/часах и именно по этому показателю подобрать мощность источников энергии, а возможное число одновременно работающих электроприборов позволит определить пиковые нагрузки в Ваттах. Эта значение влияет на подбор мощности инвертора.
Итак, элементы автономной электростанции и критерии их выбора.
|
Элемент |
Критерий выбора |
|
Генератор электроэнергии: ветрогенератор, солнечные батареи (модули), иначе ФЭМ, дизель, газо или бензогенератор. |
Потребление эл.энергии в кВатт/часах, но ЧАЩЕ ВСЕГО это бюджет. |
|
Накопитель (аккумуляторы) – АКБ
|
Максимальный ток (А) источника энергии = 1/3 емкости АКБ |
|
Инвертор (преобразователь постоянного тока в переменный) |
Максимальная пиковая мощность и входное напряжение постоянного тока от АКБ |
Декларируемая производителем мощность энергетической установки не является готовым значением для расчетов. Это всего лишь понятие «предустановленная мощность» генератора энергии (ВЭУ и ФЭМ), т.е. максимально возможная выработка электроэнергии при идеальных условиях.
- Для ВЭУ это скорость ветра 10-12 м/с без турбулентных потоков препятствующих правильной ориентации ветроколеса
- Для ФЭП это интенсивность солнечного излучения (инсоляция) 1000 Ватт на 1м² падающего на поверхность ФЭМ перпендикулярно и при коэффициенте атмосферной массы равном 1,5
Разумеется, что в реальных условиях такое возможно 2-3 недели в году, а значит, предустановленная мощность применяется в расчетах со средним коэффициентом 0,25.
Вывод.
Широкое распространение ФЭМ и ВЭУ в Европе и США обусловлено несколькими причинами и вот наиболее важные:
- Солнечные и ветроэлектростанции (на асинхронных генераторах) работают в центральную сеть – а это совершенно другая энергетика. В России закон о независимых производителях электроэнергии есть только на бумаге. Монополии не допускают конкуренции.
- Применение локальных источников энергии дотируется государством. Например, в Калифорнии за каждый ватт предустановленной мощности ФЭМ, домовладелец получает дотацию в размере 2 доллара за 1 ватт, что почти на 80% покрывает расходы на закупку и установку оборудования.
В России какие-либо стимулирующие действия со стороны государства невозможно себе даже представить. И самое главное – нет производственных мощностей и технологий для создания таких источников энергии в сколько-нибудь значительном количестве. Поэтому, рынок автономной энергетики ограничен. Основное использование ВЭУ и ФЭМ – это резервное электроснабжение наиболее важных электроприборов.