Установка для дачи   Обострение проблем с подключением загородных домов и отдаленных объектов к сетям централизованного электроснабжения вынуждают искать альтернативные способы электроснабжения. Большой интерес вызывают системы с использованием энергии возобновляемых источников. К сожалению, ресурсы ветра не всегда достаточны для обеспечения надежного электроснабжения. Солнечная энергия может обеспечить потребности среднего дома в электроэнергии с весны по осень, но в зимнее время, когда растет энергопотребление, ресурсов солнца также явно недостаточно.


   Самым распространенным способом решения проблемы электроснабжения в таких случаях является использование генераторов переменного тока с поводом от бензинового или дизельного двигателя внутреннего сгорания (ДВЗ). Однако такое решение требует высоких эксплуатационных расходов, связанных с доставкой дорогого топлива и частым ремонтом ДВЗ.

   Для работы бытового холодильника с компрессором мощностью 100-200 вт необходим круглосуточный режим питания и беспрестанная работа ДВЗ в неэкономичном режиме, близком к нерабочему ходу. Многоразового снижения расходов топлива можно добиться путем применения дорогих быстрозарядных аккумуляторных батарей (АБ) и мощного зарядного устройства. Использование стандартного блока автоматического пуска ДВЗ почти удваивает стоимость системы.
Установка для загородного дома
Рис. 1. Аккумуляторная батарея и электронный блок ЕЕК.

   В такой ситуации, учитывая вероятностный характер возобновляемых источников энергии, относительную дороговизну оборудования возобновляемой энергетики, наиболее оправданным решением является создание гибридной энергосистемы на базе жидкотопливного электрогенератора, фотоэлектрических батарей и/или ветроэлектрической установки.

   Для систем электроснабжения небольшой мощности российская фирма "Ваш солнечный дом" разработала новый электроэнергетический комплекс (ЕЕК), который работает в полностью автоматическом режиме. ЕЕК может дополняться ветрогенератором мощностью от 500 до 5000 вт и фотоэлектрическими батареями мощностью до 2000 вт.

   ЕЕК состоит из двух узлов: в одном смонтирован двигатель внутреннего сгорания с электрическим генератором постоянного тока, в другом - аккумуляторная батарея (АБ) с электронным блоком. На выхлопной трубе двигателя расположен теплообменник, который передает тепловую энергию воде, что с помощью термосифонного контура выделяется в теплоаккумулирующую емкость для последующего бытового использования.

   ДВЗ мощностью 3,5 к.с. приводит во вращение электромотор-генератор постоянного тока мощностью 1,5 кВт. Основным топливом служит сжженный газ. Возможна работа на бензине, а также доработка системы для работы на природном газе низкого давления. Двигатель запускается в автоматическом режиме от электромотора-генератора, который питается от АБ. Во время старта ДВЗ, который длится несколько секунд, электромотор потребляет около 15 Вт•час. Одновременно блок управления дает команду на открытие клапана подачи топлива, после чего мотор-генератор переходит в режим генерации. Емкость АБ подобрана так, что практически весь ток идет на заряд АБ. Кратковременно (до 10 секунд) исходная мощность инвертора может повышаться до 8 кВт. Для увеличения срока службы АБ, блок управления постоянно контролирует величину напряжения на АБ и, в зависимости от напряжения, дает команду на пуск двигателя и заряд АБ, или на выключение двигателя и прекращение заряда АБ. Верхнее и нижнее значения напряжения на АБ выбираются в зависимости от его типу и характеру нагрузки.

   Электронный блок создан на базе блока бесперебойного питания "Синусоида-2", потому система может работать вместе с нестабильной электросетью и подзаряжать АБ от электросети. Сохраняется функция стабилизации сетевого напряжения в пределах от 180 до 260 В (на выходе 220±10 В). Для экономии топлива ЕЕК может работать вместе с каждым из генераторов, которые используют восстанавливаемые источники энергии, например, солнечной батареей или ветроэлектрической установками.

   Комплекс способен питать нагрузку, которая существенно превышает мощность электрогенератора. Мощность инвертора 2 кВт и высокое качество синусоиды позволяют питать практически любую бытовую аппаратуру, в том числе и чувствительную к форме напряжения нагрузки (например, асинхронные электродвигатели, аудио- и видео-аппаратуру и тому подобное).

   При длительной нагрузке свыше 1 кВт, во избежание быстрого разряда АБ, предусмотрена возможность принудительного ручного включения ДВЗ для подзарядки АБ, независимо от величины напряжения на АБ.

   Если суточная потребность электроэнергии в среднем для семьи составляет 6 кВт•час, то при использовании АБ емкостью 90 А•год с глубиной разряда 20%, для заряда АБ на протяжении суток достаточно провести 4 циклы по 2 часа включения ДВЗ. Для генератора 1,5 кВт оптимальным является применение АБ емкостью 190 А•час, в которых зарядный ток близок к току, производимому моторным генератором. В этом случае количество циклов включения снижается до 2, а длительность включения ДВЗ сокращается до 4 час. на сутки. При затрате сжженного газообразного пропан-бутану около 0,8 л/час суточная потребность составляет 3,2 л и газового баллону емкостью 50 л хватит почти на 2 недели.

   Утилизация тепловой энергии, выделяемой ДВЗ на выхлопе, существенно повышает общий КПД комплекса, позволяя за сутки нагревать до 70 °С и долгосрочно хранить около 100 л горячей воды.

   Таким образом, ЕЕК имеет такие преимущества:

   1. высокую эффективность работы при малой мощности нагрузки, которая обеспечивает стоимость энергии на уровне централизованной энергосистемы;
   2. автоматическое включение ДВЗ с накоплением энергии у АБ и горячей воды;
   3. бесперебойную подачу энергии;
   4. расчетливое использование дешевого газообразного топлива;
   5. питание асинхронных двигателей мощностью до 2 кВт с обеспечением пусковых токов;
   6. высокое качество электроэнергии на выходе со стабильным напряжением.

Ранее 5m - наибольшая в мире ветровая установка | Позже Альтернативная энергетика: проект "Солнце в руках"