|
|
  |
Перейти на главную Материалы
Использование ветроустановки для автономного энергоснабжения маломощного объектаВ настоящее время всё больше людей проникается идеей энергосбережения. У нас в Калининграде – даже школьники, в своих сочинениях, вполне грамотно излагают суть главной идеи + применение энергосберегающих технологий и материалов, повсеместная экономия сырьевых ресурсов. Топливно-энергетический кризис перешёл с нами в XXI век, поэтому, учёные многих стран пытаются решить эту проблему различными методами. К таковым можно отнести: - использование водных ресурсов малых рек; - морских волн; - геотермальных вод и гейзеров; - солнечной энергии; - энергии ветра; - использование отходов производства и бытового мусора и др. Из них, наиболее перспективными и доступными, на настоящий момент, являются ветровая и солнечная энергии. Если вернуться назад в историю, то ещё в Персии упоминается применение ветряных мельниц во II веке до н.э. Ещё раньше они применялись в Китае. У нас, в России, к началу ХХ века, были построены и успешно работали более 2500 тысяч ветряных мельниц, общей мощностью, примерно, 1 млн. кВт. Поскольку история развития солнечной и ветровой энергии заняла бы много времени и места, оставим эту тему для отдельной статьи. В настоящей статье я хотел бы кратко рассказать о системах электроснабжения, использующих энергию ветра и солнца. Первоначально они предназначались для приморских и высокогорных посёлков и домов, условий пустыни, фермерских хозяйств, экспедиций, в общем, такого типа условий, при которых строительство стационарной системы электроснабжения составляло бы значительно большие затраты, чем на создание автономной системы электроснабжения. При этом, определяющее значение имело наличие в этой местности устойчивых ветров. Итак, что из себя представляет установка, которую принято называть ветрогенератором или ветроэнергетической установкой? Конструктивно она состоит из ветроколеса с лопастями, повышающего редуктора, ветрогенератора, установленного на мачте, инвертора, аккумуляторной батареи. Зачастую, для большей надёжности, в состав такой автономной системы электроснабжения включают блоки солнечных батарей и бензиновый (дизельный) электроагрегат. Принцип действия ветрогенератора таков: сила ветра вращает ветроколесо с лопастями, передавая крутящий момент, через редуктор, на вал генератора. Таким образом, реализуется принцип превращения механической энергии в электрическую. Мощность ветрогенератора зависит от размеров ветроколеса, скорости ветра, а также, высоты мачты. Выпускаемые в настоящий момент ветрогенераторы имеют диаметр лопастей от 0,75 до 60 и более метров. Инвертор представляет собой узел, который выполняет задачу преобразования электрического тока в синусоидальный и дополнительную стабилизацию напряжения. В буфере с инвертором работает аккумулятор, который подаёт напряжение в сеть нагрузки, при отсутствии ветра. Самым маленьким из ветрогенераторов является тип G-60. При диаметре пятилопастного ротора 0,75 метра и скорости ветра 3-10 метров в секунду, он вырабатывает энаргию, мощностью 60 ватт, напряжением 12/24 вольта, при этом, весит 9 кг. Такой «малыш» легко умещается, для транспортировки, в любую машину или лодку. Он служит для зарядки батарей, работы средств связи и освещения. Ниже приведены характеристики других зарубежных ветрогенераторов, которые могут применяться для электроснабжения отдельных домов и других объектов. Тип ветрогенератора Фирма-изготовитель Страна Диаметр ротора, м Мощность, (Вт) Кол-во лопастей Вес, кг 1 G-60 J. Bornay Испания 0,75 60 5 9 2 Rutland 503 Rutland Англия 0,51 60 6 3 Rutland 503 Rutland Англия 0,91 80 6 4 Inclin 250 J. Bornay Англия 1,35 250 2 32 5 FM 1803 Marlec Англия 1,83 250 2 6 Air Marine Southwest ndpower США 1,15 400 3 5,85 7 Air wind module Southwest indpower США 1,15 400 3 5,85 8 Air industrial Southwest indpower США 1,15 400 3 6,2 9 Inclin 600 J. Bornay Испания 2 600 2 38 10 WT600 Proven США 2,55 600 3 19 11 Inclin 1000 J. Bornay Испания 2,86 1000 2 45 12 BWC XL.1 Bergey Windpower Бельгия 2,5 1000 3 43 13 +Whisper H-80 Southwest indpower США 3 1000 3 30 14 Whisper H-40 Southwest indpower США 2,1 1500 3 21 15 BWC 1500 Bergey Windpower Бельгия 3 1500 3 168 16 Inclin 1500 J. Bornay Испания 2,86 1500 2 42 17 WT600 Proven США 3,5 2500 3 70 18 Inclin 3000 J. Bornay Испания 4 3000 2 105 19 Whisper 175 Southwest indpower США 4,6 3200 2 450 20 WT600 Proven США 5,5 6000 3 450 21 BK 12КW Bergey США 5,8 12000 3 450 Все модели комплектуются мачтами решётчатой или телескопической конструкции, некоторые модели комплектуются 4-мя тросовыми растяжками с анкерами. Каждый ветрогенератор снабжён системой ориентации по ветру и защитой от ураганных порывов. Не могу не остановиться на такой модели, как ветрогенераторы с вертикальной осью, которые предназначены для работы в самых жёстких условиях, и успешно работают даже при ураганных ветрах. Это ряд установок фирмы Windside из Финляндии, который начинается с мощности 200 ватт а заканчивается 40 киловаттами. В отличие от классической схемы, данная конструкция включает 2-3 винтообразных лопасти, а в целом, установка напоминает рассечённый вдоль цилиндр, закрученный вокруг оси. Другим, очень немаловажными преимуществом такой конструкции является практически полное отсутствие шума и вращающихся выступающих частей. Солнечные батареи, включаемые в состав ветроустановки, набираются из модулей в 10, 40, 50, 55, 60, 70, 75, 80, 100, 110, 120 Вт и могут составляться на любую мощность. В последние несколько лет, ввиду всё более обостряющегося топливно-энергетического кризиса, развитие альтернативной энергетики получило дополнительный толчок. В западноевропейских и скандинавских странах, Америке и Японии уже, где созданы и уверенно развиваются, при поддержке государства, ассоциации альтернативной энергетики. Там разработаны и функционируют ветроэнергетические установки мощностью 2,5 и более МВт. Вырабатываемая этим сектором электроэнергия в Германии и Дании составляет значительную часть. Страны СНГ также делают попытки развить аналогичный сектор энергетики. Это, в первую очередь, Украина, Кыргызстан, Белоруссия, Узбекистан. У нас, в России, также растёт интерес к ветроустановкам. Уже созданы и прошли испытания отечественные модели такие, как ВП-3,72 (Объединение «Ветромоторы») и ВЭУ-3, ВЭУ-10, мощностью соответственно 3 и 10 кВт. В настоящий момент, в разных регионах России, разрабатываются не только серьёзные проекты создания целых систем ветровой энергетики, но и инвестиционные проекты, по развёртыванию производства ветроэнергетических установок 0,5-10 кВт, 30 и 1000 кВт, а также – гелиоустановок. Пожалуй, самым первым серьёзным опытом проектирования и монтажа ветропарка в Росии является ветропарк в нашей области, мощностью 5,1 МВт в посёлке Куликово, на берегу Балтийского моря. Основу его составляют турбины Vestas (Дания) мощностью 225 кВт каждая. Они имеют систему, которая, при снижении скорости ветра, поворачивает лопасти вокруг собственной оси, достигая большей мощности. Кроме того, на этих ветротурбинах применены двухскоростные генераторы, также повышающие эффективность работы. Все они, через повышающие трансформаторы, подают электроэнергию в 15-ти киловольтную линию, входящую в основную энергосистему области. В дальнейшем, количество ветроустановок планируется довести до 21. Во многих странах уже много лет назад применялись, так называемые, кооперативные ветроэнергетические установки. Это тот самый пример, когда 10-15 семей совместно приобретают ветрогенератор, и, в течение дальнейших 15-20 лет, экономят до 70% потребляемой электроэнергии (ведь, установка автоматически, незаметно для её владельца, переключает все нагрузки на себя). Санкт-Петербургский Государственный Аграрный Университет Производство ветроэлектрических установок (ВЭУ): В 1998 году была создана первая экспериментальная ветроэлектричкеская установка (ВЭУ) мощностью 1кВт. Год спустя, был изготовлен ветряк мощностью 1,5 кВт (на фото). Были проведены испытания ВЭУ-1,5 кВт, с использованием многоканальной компьютерной измерительной системы. По результатам испытаний, основные проектные параметры подтвердились. В 1999 году началось мелкосерийное производство ВЭУ мощностью 1,5 кВт. В 2002 году запущены в серию ветрогенератор мощностью 0,15 кВт (на фото) и ветроустановка мощностью 2 кВт. В 2003 году запущена в серию ветроустановка мощностью 1,2 кВт. На основании опыта производства ветрогенератора мощностью 0,15 кВт, разработаны ветрогенераторы мощностью 0,25 кВт и 0,9 кВт. В 2004 году изготовлены и испытываются опытные образцы ветрогенераторов ВГ-0,25 кВт и ВГ-0,9 кВт. Модифицированы ВЭУ мощностью 1,2 кВт и 2 кВт. Использование новых генераторов позволило повысить мощность данных ВЭУ до 1,5 кВт и 2,5 кВт, соответственно. В настоящее время производственная программа фирмы включает следующий ряд ВЭУ: 0,25 / 0,9 / 1,5 / 2,5 кВт. ВГ-0,25 кВт– это самый дешёвый отечественный ветрогенератор. Стоимость ветрогенератора составляет всего 10.000 руб. Ветрогенератор идеально подходит для электрификации домика садовода. Телевизор и освещение обеспечиваются без проблем. Ветрогенератор монтируется к фасаду какого-либо строения. Цена ВГ-0,9 кВт – вне конкуренции. Стоимость за 1 кВтустановленной мощности – менее 1000$. Этот ветрогенератор также идеально подходит для электрификации домика садовода. Обеспечивается работа маломощных бытовых приборов и, что очень важно, можно использовать холодильник. Ветрогенератор, обычно, монтируется к фасаду какого-либо строения. Путём использования нескольких ветрогенераторов ВГ-0,9 кВт, можно получить мощность до 3кВт и электрифицировать загородный дом. ВЭУ-1,5 кВт– это установка с высокоэффективным генератором с постоянными магнитами, монтируется на высокой мачте с растяжками. ВЭУ разработана специально для использования в районах со слабыми ветрами. Выработка энергии начинается уже при скорости ветра 2,5 м/c. Данная установка позволит Вам использовать почти все бытовые приборы, которые используются в обычной городской квартире. Наиболее эффективно использовать ВЭУ-1,5 кВт, совместно с бензиновым генератором (при этом, обеспечивается гарантированное энергоснабжение). ВЭУ-2,5 кВт– самая мощная из предлагаемых ветроустановок. По своей конструкции, данная установка подобна ВЭУ-1,5 кВт, но производит в 1,5 раза больше энергии. Используя несколько ВЭУ-2,5 кВт, можно получить мощность до 8 кВт и электрифицировать не только крупный коттедж, но и небольшое промышленное производство или ферму. В диапазоне мощностей 1-10 кВт, данная установка – вне конкуренции. Стоимость 1 кВтустановленной мощности полного комплекта ВЭУ – менее2000$. Существует два основных варианта автономного энергоснабжения: Первый вариант– использование дизель-электрической или бензино-электрической станции (ДЭС или БЭС). Второй вариант– использование возобновляющихся (нетрадиционных) источников энергии. Преимущества возобновляющихся энергоисточников по сравнению с ДЭС (БЭС) следующие: q Экологическая чистота. q Функционируют без потребления топлива. q Малая шумность или полная бесшумность работы. q Автономность работы. Вместе с тем, возобновляющиеся энергоисточники обладают следующими недостатками: · Возможные перебои в энергоснабжении из-за непостоянства энергетических ресурсов и, как следствие, необходимость аккумулирования энергии. · Высокая стоимость за 1 кВт установленной мощности. Среди энергоустановок использующие возобновляющиеся энергоисточники, самое широкое распространение нашли ветроэнергетические установки (ВЭУ), фотоэлектрические панели (ФЭП) и микро ГЭС. Все перечисленные энергоисточники могут производить электрическую энергию. Для автономного электроснабжения в российских условиях наиболее перспективны ВЭУ, в силу следующих причин. · Стоимость 1кВт установленной мощности – намного ниже, чем у ФЭП, сравнима с микро ГЭС. · Ветровые ресурсы, по сравнению с солнечными, распределены достаточно равномерно в течение года и в течение дня. · По сравнению с микро ГЭС, ВЭУ можно разместить недалеко от объекта энергоснабжения, в то время, как расположение микро ГЭС привязано к реке. · По сравнению с ФЭП, производство ВЭУ не требует высокотехнологического оборудования, и поэтому, большинство элементов ВЭУ можно выпускать на любом машиностроительном предприятии или изготовить собственными силами. Наиболее расширенная схема энергоустановки с ВЭУ ВЭУ заряжает аккумуляторную батарею (АБ). Для преобразования трёхфазного напряжения ВЭУ в постоянное имеется выпрямитель. Инвертор преобразует энергию, запасённую в АБ, в высококачественное однофазное напряжение 220В/50Гц. Непосредственно к АБ подключаются потребители постоянного напряжения. Для получения ряда напряжений постоянного тока (12/24/48В), имеются делители напряжения. К инвертору подключаются потребители стандартного напряжения. Контроллер заряда регулирует зарядное напряжение и, тем самым, предохраняет АБ от перезаряда. Избыток энергии ВЭУ, который остаётся при регулировании зарядного напряжения, идёт на нагрев воды в бойлере или нагрев воздуха в помещении. Для этого имеется водяной или воздушный ТЭН. Для предотвращения переразряда АБ, имеется контроллер нагрузок постоянного тока. Как только батарея приближается к опасному уровню переразряда, данный контроллер отключает нагрузки постоянного тока. Защиту АБ от переразряда в линии переменного тока осуществляет инвертор. В случае длительного штиля, имеется какой-либо резервный энергоисточник для заряда АБ. В данном случае, это ДЭС, которая подключается к инвертору. Большинство современных инверторов имеют встроенное зарядное устройство от генератора переменного тока или сети. Мощность ВЭУ, в рассматриваемой энергоустановке, обычно не превышает 5 кВт. Данное ограничение связано с входным напряжением серийных инверторов, которое не превышает 48В. При увеличении мощности ВЭУ больше 5 кВт и низком напряжении АБ, номинальный ток генератора достигает такой величены, что эффективность энергоустановки снижается. Варианты использования ветроустановки Рассматриваемая энергоустановка может использоваться для электроснабжения бытовых нагрузок в жилом доме, таких, как: Освещение. Теле- и аудиотехника (телевизоры, спутниковые антенны, видеомагнитофоны магнитофоны, приемники). Холодильники и другие кухонные электроприборы (миксеры, небольшие электропечи, кипятильники, печи СВЧ, кофеварки, электрочайники, тостеры, и т.п.). Оргтехника (компьютеры, принтеры, сканеры, ксероксы, телефоны, факсы и т.п.). Ручной электроинструмент (дрели, электролобзики, электрорубанки и т.п.). Другие бытовые электроприборы (пылесосы, фены, утюги, стиральные машины, вентиляторы, кондиционеры, электронагреватели небольшой мощности и т.п.). Однофазное промышленное электрооборудование небольшой мощности (насосы, компрессоры, настольные станки и т.п.). Электроприборы, приводимые в действие двигателями постоянного тока (холодильники, насосы, и т.п.). Электроприборы, в которых предусмотрена возможность работы от аккумуляторов или батареек (телевизоры, магнитофоны, приёмники и т.п.). Для подсчёта суммарного энергопотребления объекта, включающего большое число электроприборов, удобно использовать таблицу, рабочий пример которой приведён на странице в таблице. Характеристики нагрузок фермерского дома Наименование оборудования Кол-во, шт. Мощность, Вт Время работы в течение расчётного периода, ч Расчётный период времени Потребление за месяц, кВтч Электролампа 6 60 4 день 43,2 Телевизор 1 60 6 день 10,8 Видеоплеер 1 10 6 неделя 0,23 Музыкальный центр 1 100 1 день 3 Компьютер 1 150 2 день 9 Принтер 1 20 1 неделя 0,009 Холодильник 1 150 8 день 36 Печь СВЧ 1 1000 0,2 день 6 Миксер 1 500 0,2 день 3 Кофеварка 1 1000 0,2 день 6 Стиральная машина 1 1500 1 неделя 6,45 Утюг 1 1400 1,5 неделя 9,03 Пылесос 1 1000 0,5 неделя 2,15 Электродрель 1 500 2 неделя 4,3 Фен 1 1200 0,2 день 7,2 Электронасос 1 200 0,5 день 3 Суммарное электропотребление в месяц: 150 Основные элементы, которые определяют стоимость энергоустановки, – это ВЭУ, инвертор и АБ. От ВЭУ зависит выработка электроэнергии. Для того чтобы понизить стоимость энергоустановки, надо понизить энергопотребление. Можно дать следующие советы для понижения энергопотребления: - Использовать экономичные галогеновые электролампы. При потреблении 12 Вт, данные лампы соответствуют, по освещённости, лампам накаливания, потребляющим 100 Вт. - Использовать современную транзисторную электротехнику с малым энергопотреблением. - Сократить, до минимума, время использования мощных бытовых электроприборов (печь СВЧ, утюг, электропечь, электронагреватель, фен, электрочайник, кофеварка, тостер, стиральная машина с подогревом воды, ручной электроинструмент и т.п.). - Отказаться от использования электропечей, при приготовлении пищи, отопления и электрических систем получения горячей воды, а использовать для этого какое-либо топливо, например дрова, газ, солярку т.п. От инвертора зависит пиковая мощность энергопотребления. Для снижения мощности инвертора, можно согласовывать подключение мощных электроприборов. Другой способ понизить мощность инвертора – это перевести часть нагрузок, например освещение, на постоянное напряжение. Благодаря способности АБ отдавать большой ток, мощность приборов постоянного тока практически неограниченна. От АБ зависит длительность штиля, который может перекрыть энергоустановка. Для снижения ёмкости АБ, необходимо вводить в маловетреные дни экономный режим потребления энергии. Другой способ понизить ёмкость АБ – это использовать резервный источник энергии для перекрытия длительных штилей, например ДЭС. В Санкт-Петербургском Государственном Аграрном Университете (СПбГАУ) проводятся исследования в области нетрадиционных энергоисточников. В частности, в учебном хозяйстве СПбГАУ был сооружён лабораторный стенд, включающий ветроустановку «Mecanix 1500». Основные характеристики данной ВЭУ приведены в табл. 1. Нагрузкой ВЭУ является железо-никелевая АБ емкостью 250Ач. К ВЭУ подключена многоканальная измерительная система, включающая аналого-цифровой преобразователь (АЦП), компьютер, электрические схемы преобразования каналов. Система измерения позволяет записывать данные в файл. Разработанная в СПбГАУ методика статистической обработки данных, позволяет получить основные рабочие характеристики ВЭУ, рассчитать выработку электроэнергии и другие параметры. Результаты испытания, в целом, подтвердили паспортные данные ВЭУ. Приведённые в статье рекомендации по выбору элементов энергосистемы с ВЭУ основаны, в основном, на результатах испытаний, полученных на лабораторном стенде СПбГАУ. Выбор ветряка ВЭУ выбирается на основе энергопотребления объекта (в кВтч) в течение какого-либо расчётного периода и среднегодовой скорости ветра в районе сооружения ВЭУ. Мощность энергопотребления во внимание не принимается. Среднегодовая скорость ветра берётся по данным метеостанции, которая ближе всего расположена к объекту. Эти данные можно взять, например, из справочника «Климат СССР. Ветер». В таблице приведены характеристики некоторых отечественных ВЭУ, предназначенных для заряда АБ.
Модель ЛМВ 1003 ЛМВ 2500 ЛМВ 3600 Mecanix 1500 Производитель «ЛМВ Ветроэнергетика» «Mecanix» Расчетная мощность, Вт 1000 2500 3600 1400 Максимальная мощность, Вт 1200 2700 4300 1600 Начальная скорость ветра, м/с 3,2 2 4 2,2 Расчетная скорость ветра, м/с 12 12 12 12 Буревая скорость ветра, м/с 60 60 60 50 Количество лопастей 3 3 3 3 Диаметр ротора, м 2,5 5 5 3,6 Напряжение АБ, В 12/24/48 24/48 24/48 48 Высота мачты, м 6-18 18-40 18-40 6-18 Срок службы, лет 15 15 15 15 Выработка энергии в месяц, при среднегодовой скорости ветра, кВтч
Для районов с умеренными скоростями ветра Для районов со слабыми скоростями ветра Для районов с высокими скоростями ветра Для районов со слабыми скоростями ветра. При 3 м/с 75 282 132 110 При 4 м/с 119 479 365 200 При 5 м/с 171 677 652 280 При 6 м/с 216 862 943 370 При 7 м/с 259 1019 1207 470 Тип генератора Синхронный генератор с постоянными магнитами. Тип буревой защиты Вывод ротора из-под ветра Тип мачты Стальная труба с растяжками Цена ВЭУ без мачты, $ 1050 2600 2790 1500 Цена мачты, $ 330 850 730 100-300 Цена блока управления, $ 260 390 430 200 Суммарная стоимость, $ 1640 3840 3950 2000 Отличительная особенность ВЭУ, представленных в таблице, – полная автономность в течение всего срока службы. Фундамент представляет собой несколько бетонных подушек. Подъём мачты осуществляется при помощи лебёдки, грузовой машины или трактора. При выборе ВЭУ, необходимо скорректировать среднегодовую скорость ветра и суммарное энергопотребление. Необходимость коррекции среднегодовой скорости ветра связна с тем, что выработка энергии ВЭУ зависит от высоты мачты. Среднегодовые скорости ветра, приведенные в табл. 1, соответствуют высоте мачты 10м. Выбирая высокую мачту для ВЭУ (выше 10м) можно, в ряде случаев, увеличить среднегодовую скорость ветра на оси ротора ВЭУ до 50%. При коррекции суммарного энергопотребления, учитываются потери в кабеле, инверторе и АБ. Потери в кабеле могут снижать выработку энергии ВЭУ до 30%, поэтому, для снижения потерь рекомендуется, при использовании длинного кабеля, выбирать большое сечение жилы. Потери в АБ и инверторе связаны с КПД преобразования энергии. КПД свинцовой АБ составляет, примерно, 90%, КПД щелочной батареи составляет, примерно, 80%. Номинальный КПД современных инверторов составляет, примерно, 95%. Для всего рабочего диапазона инвертора можно принять среднее КПД инвертора 90%. Выбор аккумуляторной батареи Выбор АБ производиться, исходя из наиболее вероятной продолжительности штиля. Характеристики некоторых АБ, которые могут быть рекомендованы для использования в энергоустановке, приведены в таблице. Марка 6СТ190 6СТ210 ТНЖ250 ТНЖ450 6ПАС210 6ПАС350 OPzT200 OpzT400 Тип Свин- цовая Свин- цовая Никель-железная Никель-железная Свин- цовая Свин- цовая Свин- цовая Свин- цовая Номинальное напряжение, В 12 12 1,2 1,2 2 2 2 2 Рабочий диапазон, В 10,5 – 12,9 10,5 – 12,9 1,1-1,4 1,1-1,4 1,75-2,15 1,75-2,15 1,75-2,15 1,75-2,15 Номинальная емкость, Ач 190 210 250 450 250 400 200 400 Назначение Стар- терная Стар- терная Тяговая Тяговая Тяговая Тяговая Стацио- нарная Стацио- нарная Производитель «Балт- электро» «Varta» «Ригель» «Ригель» «Varta» «Varta» «Varta» «Varta» Срок службы, лет 1-2 2-3 8-10 8-10 8-10 8-10 10-15 10-15 Цена 1шт, $ 75 130 24 41 46 75 64 84 Преимущество батарей типа «6СТ» – низкая стоимость, недостаток – небольшой срок службы. Преимущество батарей типа «ТНЖ» – большой срок службы. Недостатки батарей типа «ТНЖ» следующие. Во-первых, относительно большая стоимость. Во-вторых, из-за большого разброса напряжения, в процессе работы ёмкость данной батареи может быть недоиспользована, так как рабочий диапазон напряжения АБ шире, чем диапазон входного напряжения обычного инвертора. Преимущество батарей типа «ПАС» – относительно большой срок службы, недостаток – относительно большая стоимость. Преимущество батарей типа «OpzT» большой срок службы, недостаток – большая стоимость. Из приведённой таблицы видно, что, при прочих равных условиях, выгодно использовать дорогие батареи с длительным сроком службы, так как они окупаются через несколько лет. Необходимое напряжение обеспечивается, путём последовательного соединения элементов. Параллельное соединение допускается только для некоторых специальных типов АБ. Выбор инвертора Существует две группы инверторов, которые различаются по стоимости примерно в 1,5 раза. Первая группа более дорогих инверторов обеспечивает синусоидальное выходное напряжение. Вторая группа обеспечивает выходное напряжение, в виде упрощённого сигнала, заменяющего синусоиду. Для подавляющего большинства бытовых приборов можно использовать упрощённый сигнал. Синусоида важна только для некоторых телекоммуникационных приборов. Характеристики инверторов серии DR фирмы «Trace Engineering» приведены в таблице. Модель DR1512E DR1524E DR2424E DR1548E DR2548E Номинальная мощность, Вт 1500 1500 2400 1500 2500 Максимальный AC ток при перегрузке, A 14 20 36 20 38 Максимальный КПД, % 94 94 95 94 95 Номинальное входное напряжение, В 12 24 24 48 48 Диапазон входного напряжения, В 10,8-15,5 21,6-31 21,6-31 43,2-62 43,2-62 Номинальный DC ток, А 165 80 140 40 70 Форма напряжения Мод. sin Мод. sin Мод. sin Мод. sin Мод. sin Регулирование напряжения, % +/-5 +/-5 +/-5 +/-5 +/-5 Регулирование частоты, % +/-0,04 +/-0,04 +/-0,04 +/-0,04 +/-0,04 Выходное напряжение, В 230 230 230 230 230 Выходная частота 50 50 50 50 50 Максимальный зарядный AC ток, А 70 35 70 17,5 35 Вес 16 18 21 18 21 Цена, $ 850 850 1150 850 1150 Отличительные особенности данной серии – это низкие цены и наличие всего ряда входного напряжения 12/24/48В. Выбор инвертора производится, исходя из пиковой мощности энергопотребления стандартного напряжения 220В/50Гц. Существует два режима работы инвертора. Первый режим – это режим длительной работы. Данный режим соответствует номинальной мощности инвертора. Второй режим – это режим перегрузки. В данном режиме большинство моделей инверторов, в течении нескольких десятков минут (до 30), могут отдавать мощность в 1,5 раза больше, чем номинальная. В течении нескольких секунд большинство моделей инверторов могут отдавать мощность в 2,5-3,5 раза большую, чем номинальная. Сильная кратковременная перегрузка возникает, например, при включении холодильника. Как правило, мощность инвертора, примерно, равна расчётной мощности ВЭУ. Выводы На основе расчёта различных вариантов, можно определить стоимость энергоустановки с ВЭУ, которая составляет от $2000 до $3000 за 1 кВт установленной мощности энергоустановки. Стоимость 1 кВтч составляет, примерно, 7-10 центов, при работе энергоустановки в течение 15 лет. Очевидно, что если имеется возможность подключиться к центральной электросети, то рассмотренную энергоустановку использовать невыгодно. Можно указать следующие регионы, где целесообразно использовать ВЭУ: - Вновь осваиваемые земли, где полностью отсутствует центральная электросеть. - Брошенные деревни и угодья, где инфраструктура энергоснабжения разрушена. - Регионы с устаревшим и изношенным оборудованием, где, из-за аварий, возможны длительные перебои с энергоснабжением. - Регионы, где, из-за плохих погодный условий (сильный ветер, снегопад и т.д.), возможны длительные перерывы с энергоснабжением. - Острова и другие трудно доступные районы. Альтернативные энергоисточники имеют ряд преимуществ по сравнению с ДЭС или БЭС, при энергообеспечении автономных объектов. Для российских условий, среди нетрадиционных энергоисточников, наиболее перспективны – ВЭУ. Энергоустановка обеспечивающая потребителя стандартным напряжением 220В/50Гц, включает в себя следующие основные части: ВЭУ, выпрямитель, АБ, контроллер заряда АБ, ТЭН, инвертор, и др. Мощность ВЭУ, в составе данной установки, обычно, не превышает 5 кВт. Энергоустановка может обеспечивать все бытовые и другие электроприборы, которые используются в жилом доме. Наиболее дорогие элементы энергоустановки – это ВЭУ, инвертор и АБ. Для снижения стоимости ВЭУ, необходимо принять меры по снижению энергопотребления объектом. Для снижения стоимости инвертора, необходимо принять меры для снижения пиковой мощности потребления объекта. Для снижения стоимости АБ, необходимо экономить энергию в период штиля или использовать резервный источник энергии. Приведённые в статье рекомендации по выбору элементов энергосистемы с ВЭУ основаны, в основном, на результатах испытаний, полученных на лабораторном стенде СПбГАУ. ВЭУ выбирается, на основе суммарного энергопотребления объекта в течении какого-либо расчётного периода и среднегодовой скорости ветра в районе сооружения ВЭУ. При выборе ВЭУ, учитывается влияние высоты мачты на среднегодовую скорость ветра и потери выработки энергии ВЭУ в кабеле, инверторе и АБ. Выбор АБ производиться, исходя из наиболее вероятной продолжительности штиля. Выбор инвертора производиться, исходя из пиковой мощности энергопотребления объекта. Стоимость 1кВтч, вырабатываемого энергоустановкой – велика и поэтому, данную энергоустановку целесообразно применять на объектах удалённых от центральных электросетей. Ветрогенераторы до 1 кВт Ветроэлектроустановки мощностью 0,2кВт, 0,3 кВт и 0,9 кВт (ВЭУ), предназначены для автономного энергоснабжения маломощных потребителей, удалённых от центральных электросетей, а также объектов, испытывающих перебои в электроснабжении. Типовые объекты электроснабжения – дома в неэлектрифицированных садоводствах. ВЭУ может использоваться в районах со среднегодовыми скоростями ветра выше 3м/с. Механическая часть ВЭУ и генератор не требуют технического обслуживания. В комплект входит: - Ветрогенератор (ВГ). - Аккумуляторная батарея (АБ). В базовом варианте, предполагается электроснабжение потребителей постоянного тока 12 или 24В. ВГ заряжает АБ. Потребители подключаются непосредственно к АБ. Возможно использование инвертора для подключения потребителей стандартного напряжения 220В/50Гц. В комплект может входить насос постоянного тока. От ВГ зависит выработка электроэнергии. От АБ зависит длительность ветрового штиля, в течение которого энергоснабжение не прерывается. Основные технические данные ветрогенераторов ВГ 200 Вт ВГ 300 Вт ВГ 900 Вт Мощность на зажимах АБ, при скорости ветра 12 м/с 200 Вт 300 Вт 900 Вт Максимальная мощность, при скорости ветра 15 м/с 250 Вт 400 Вт 1300 Вт Начальная рабочая скорость ветра 3,5 м/с 3 м/с Буревая скорость ветра 50 м/с Диаметр ротора 1,2 м 1,4 м 2,3 м Количество лопастей 3 2 2 Напряжение АБ 12 В 24 В Рекомендуемая ёмкость АБ 90 Ач 130 Ач 190 Ач Масса, без монтажной штанги 15 кг 20 кг Высота монтажной штанги 2 м или 4 м Срок службы 10 лет Температурный диапазон -40…+60°С Конструктивные особенности ветроэлектростанций Буревая защита вывод ротора из-под ветра Ориентация на направление ветра флюгер Материал лопастей ВЭУ-0,2кВт алюминий , ВЭУ-0,3кВт и 0,9кВт стеклопластик Соединение генератора с ротором без редуктора Генератор бесконтактный, синхронный Монтаж крепление штанги в 2-х точках к фасаду строения Выработка энергии в день, при среднегодовой скорости ветра (без учёта потерь в АБ и инверторе) ВГ 200 Вт ВГ 300 Вт ВГ 900 Вт 3 м/с 60 Ач 90 Ач 230 Ач 4 м/с 80 Ач 120 Ач 300 Ач 5 м/с 110 Ач 150 Ач 380 Ач 6 м/с 140 Ач 200 Ач 450 Ач Потери в АБ и инверторе в сумме могут достигать 30%. Цены на комплектующие для ветрогенераторов ВГ 200 Вт ВГ 300 Вт ВГ 900 Вт Ветроагрегат 250 $ 350 $ 700 $ Аккумуляторная батарея 90 Ач 50 $ 80 $ 180 $ Инвертор* G-12-030 80 $ G-24-150 300 $ Насос 30 $ 40 $ Примечание: * Первый инвертор (производство Тайвань) имеет длительную мощность 300 Вт и максимальную перегрузку 2, второй инвертор соответственно 1500 Вт и 2. Указанные параметры АБ и инвертора могут изменяться по согласованию с нами. Цены не учитывают транспортных и таможенных расходов. При оптовых поставках – более 5 шт. – возможны скидки до 15%. Ветроустановки мощностью более 1 кВт Ветроэлектроустановки мощностью 1,2 кВт , 2 кВт и 4 кВт (ВЭУ), предназначены для автономного энергоснабжения объектов, удалённых от центральных электросетей, а также, объектов, испытывающих перебои в электроснабжении. ВЭУ может использоваться в районах со среднегодовыми скоростями ветра выше 3м/с. Механическая часть ВЭУ и генератор не требуют технического обслуживания. В комплект входит: - ветрогенератор (ВГ); - контроллер заряда; - термоэлектрический нагреватель (ТЭН); - инвертор; и аккумуляторная батарея (АБ). ВГ заряжает АБ. Инвертор преобразует энергию, запасённую в АБ, в стандартное напряжение. Регулятор заряда предохраняет АБ от перезаряда переключением ВГ на ТЭН. При значительной длине кабеля (более 100м), может применяться трансформатор. От ВГ зависит выработка электроэнергии. От инвертора зависит пиковая мощность энергопотребления стабилизированного однофазного напряжения 220В/50Гц. От АБ зависит длительность ветрового штиля, в течение которого энергоснабжение не прерывается. Основные технические данные ветроагрегатов ВГ 1,2 кВт ВГ 2 кВт ВГ 4 кВт Мощность на зажимах АБ при скорости ветра 12 м/с 1,2 кВт 2 кВт 4 кВт Максимальная мощность при скорости ветра 15 м/с 1,5 кВт 2,6 кВт 5 кВт Начальная рабочая скорость ветра 2,5 м/с Буревая скорость ветра 50 м/с Диаметр ротора 2,8 м 3,6 м 4,8 м Количество лопастей 3 Напряжение АБ 24 В 24 В 48 В Рекомендуемая емкость АБ 215 Ач 430 Ач 430 Ач Масса без мачты 40 кг 70 кг 120 кг Высота мачты 13,5 м или 18 м Срок службы 15 лет Температурный диапазон -40…+60°С Конструктивные особенности ветроустановок Буревая защита вывод ротора из-под ветра Ориентация на направление ветра флюгер Материал лопастей полиэфирный стеклопластик Соединение генератора с ротором без редуктора Генератор бесконтактный, синхронный с постоянными магнитами Nd-Fe-B Тип мачты стальная труба с растяжками Ariston духовые шкафы полная безопасность, легкость установки, компактность. Климатический класс. Окна с видом на чердак. Попробуйте вкус будущего. Нейтрализация "запахов уборки". Перейти на главную Материалы |
