Загострення проблем з підключенням заміських будинків і віддалених об'єктів до мереж централізованого електропостачання змушують шукати альтернативні способи електропостачання. Великий інтерес викликають системи з використанням енергії поновлюваних джерел. На жаль, ресурси вітру не завжди достатні для забезпечення надійного електропостачання. Сонячна енергія може забезпечити потреби середнього будинку в електроенергії з весни по осінь, але в зимовий час, коли зростає енергоспоживання, ресурсів сонця також явно недостатньо.
Найпоширенішим способом рішення проблеми електропостачання в таких випадках є використання генераторів змінного струму з приводом від бензинового чи дизельного двигуна внутрішнього згоряння (ДВЗ). Однак таке рішення вимагає високих експлуатаційних витрат, пов'язаних з доставкою дорогого палива і частим ремонтом ДВЗ.
Для роботи побутового холодильника з компресором потужністю 100-200 Вт необхідний цілодобовий режим живлення і безупинна робота ДВЗ у неекономічному режимі, близькому до неробочого ходу. Багаторазового зниження витрат палива можна домогтися шляхом застосування дорогих швидкозарядних акумуляторних батарей (АБ) і потужного зарядного пристрою. Використання стандартного блоку автоматичного пуску ДВЗ майже подвоює вартість системи.
Мал. 1. Акумуляторна батарея і електрониий блок ЕЕК.
У такій ситуації, з огляду на ймовірнісний характер поновлюваних джерел енергії, відносну дорожнечу устаткування поновлюваної енергетики, найбільш виправданим рішенням є створення гібридної енергосистеми на базі рідкопаливного електрогенератора, фотоелектричних батарей і/або вітроелектричної установки.
Для систем електропостачання невеликої потужності російська фірма "Ваш сонячний будинок" розробила новий електроенергетичний комплекс (ЕЕК), що працює в цілком автоматичному режимі. ЕЕК може доповнюватися вітрогенератором потужністю від 500 до 5000 Вт і фотоелектричними батареями потужністю до 2000 Вт.
ЕЕК складається з двох вузлів: в одному змонтований двигун внутрішнього згоряння з електричним генератором постійного струму, в іншому - акумуляторна батарея (АБ) з електронним блоком. На вихлопній трубі двигуна розташований теплообмінник, що передає теплову енергію воді, що за допомогою термосифонного контуру виділяється в теплоакумулюючу ємність для подальшого побутового використання.
ДВЗ потужністю 3,5 к.с. приводить в обертання електромотор-генератор постійного струму потужністю 1,5 кВт. Основним паливом служить зріджений газ. Можлива робота на бензині, а також доробка системи для роботи на природному газі низького тиску. Двигун запускається в автоматичному режимі від електромотора-генератора, що живиться від АБ. Під час старту ДВЗ, що триває кілька секунд, електромотор споживає близько 15 Вт•год. Одночасно блок керування дає команду на відкриття клапана подачі палива, після чого мотор-генератор переходить у режим генерації. Ємність АБ підібрана так, що практично весь струм йде на заряд АБ. Короткочасно (до 10 секунд) вихідна потужність інвертора може підвищуватися до 8 кВт. Для збільшення терміну служби АБ, блок керування постійно контролює величину напруги на АБ і, залежно від напруги, дає команду на пуск двигуна і заряд АБ, або на вимикання двигуна і припинення заряду АБ. Верхнє і нижнє значення напруги на АБ вибираються залежно від його типу і характеру навантаження.
Електронний блок створений на базі блоку безперебійного живлення "Синусоїда-2", тому система може працювати разом з нестабільною електромережею і підзаряджувати АБ від електромережі. Зберігається функція стабілізації мережевої напруги в межах від 180 до 260 В (на виході 220±10 В). Для економії палива ЕЕК може працювати разом з кожним з генераторів, що використовують відновлювані джерела енергії, наприклад, сонячною батареєю чи вітроелектричною установками.
Комплекс здатний живити навантаження, що істотно перевищує потужність електрогенератора. Потужність інвертора 2 кВт і висока якість синусоїди дозволяють живити практично будь-яку побутову апаратуру, у тому числі і чутливу до форми напруги навантаження (наприклад, асинхронні електродвигуни, аудіо- і відео-апаратуру тощо).
При тривалому навантаженні понад 1 кВт, щоб уникнути швидкого розряду АБ, передбачена можливість примусового ручного вмикання ДВЗ для підзаряджування АБ, незалежно від величини напруги на АБ.
Якщо добова потреба електроенергії в середньому для родини складає 6 кВт•год, то при використанні АБ ємністю 90 А•год із глибиною розряду 20%, для заряду АБ протягом доби досить провести 4 цикли по 2 години включення ДВЗ. Для генератора 1,5 кВт оптимальним є застосування АБ ємністю 190 А•год, у яких зарядний струм близький до струму, вироблюваного мотор-генератором. У цьому випадку кількість циклів вмикання знижується до 2, а тривалість вмикання ДВЗ скорочується до 4 год. на добу. При витраті зрідженого газоподібного пропан-бутану близько 0,8 л/год добова потреба складає 3,2 л і газового балону ємністю 50 л вистачить майже на 2 тижні.
Утилізація теплової енергії, виділюваної ДВЗ на вихлопі, істотно підвищує загальний ККД комплексу, дозволяючи за добу нагрівати до 70 °С и довгостроково зберігати близько100 л гарячої води.
|
