Вопросы снабжения энергией нашего жилища становятся все актуальнее. И связано это не с отсутствием энергоносителей или генерирующих мощностей.
Как ни грустно звучит, но это связано с «коммерческой» монополизацией всего, что связано с энергетикой и нежеланием Правительства менять положение в этой области.
Тем не менее, существуют способы снизить финансовое давление энергетиков на бюджет семьи, а в ряде случаев, полностью отказаться от их централизованных услуг.
Общий принцип работы инвертора и системы энергообеспечения
{source}
<script async src=»//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js»></script>
<!— блок с ссылками —>
<ins class=»adsbygoogle»
style=»display:block»
data-ad-client=»ca-pub-2004447620957261″
data-ad-slot=»8539158165″
data-ad-format=»link»></ins>
<script>
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
</script>
{/source}
Как ни странно, но продвижению альтернативной энергетики для жилища с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ) препятствует неосведомленность потенциальных потребителей о технологии получения энергии таким способом, показателей долговечности и надежности системы.
Главным элементом всех систем с ВИЭ является инвертор — электронное устройство преобразования низкого постоянного напряжения в переменное с характеристиками сети. Для управления параметрами выходного сигнала (напряжения сети) используется два «чудесных» качества инвертора:
- Обратная связь — возможность средствами электроники реагировать на изменение состояния потребителей.
- Импульсная генерация выходного сигнала электроникой инвертора. Импульсы с частотой несколько тысяч герц формируют синусоиду переменного тока, а обратная связь позволяет учитывать величину нагрузки потребителя. Кроме этого, высокочастотные импульсы позволили снизить потери на перемагничивание железа трансформатора, что привело к значительному уменьшению его размеров.
Другой важной частью электронного управления потоками электрической энергии является контроллер, который играет роль шлюза, распределяющего поток энергии от генерирующего устройства к накопителю или инвертору.
Судить об энергетических возможностях системы аккумулятор-инвертор-потребитель можно по следующим цифрам:
- Мощность потребителя — 14 кВт (с учетом одновременной загрузки 60% получаем 8,4 КВт).
- Характеристики АКБ — 24 В, 225 А*ч, 4 шт.
- Инвертор — 9-12 КВт.
Система с такими характеристиками может работать двое суток без подзарядки до разрядки АКБ на 70%.
Альтернативные источники энергии для дома будут рассмотрены отдельно.
Способы получения энергии
Основные принципы получения энергии «из воздуха» открыты давно, но для практического применения не хватало уровня технического развития. С развитием электроники и материаловедения это стало возможным. В техническом и материальном плане солнечные батареи и ветрогенераторы доступны большинству потребителей, но сказывается определенный консерватизм населения России. Тепловой насос или биоэнергетическая установка — это уже серьезная инженерная и техническая задача. Но все они достойны внимания.
Фотоэлектронные источники (солнечные батареи)
В странах Средиземноморья солнечная энергетика настолько развита, что правительства Испании и Италии закрывают государственные программы субсидирования частных потребителей.
Эффективность солнечной батареи зависит от длительности освещения и угла падения света. Оба фактора на территории России не совсем благоприятные. В чистом виде фотоэлектронные источники энергии применимы для специального назначения, в качестве вспомогательного устройства для подзарядки аккумулятора. К примеру, это может быть удаленный контрольно-измерительный прибор, который передает данные телеметрии на базу (трубопроводы, энергосети, метеорологические станции и т.п.). Кроме этого, солнечные батареи хорошо зарекомендовали себя в системах охраны, аварийного освещения и системах с низкой энергоемкостью.
Солнечный коллектор
{source}
<script async src=»//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js»></script>
<!— блок с ссылками —>
<ins class=»adsbygoogle»
style=»display:block»
data-ad-client=»ca-pub-2004447620957261″
data-ad-slot=»8539158165″
data-ad-format=»link»></ins>
<script>
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
</script>
{/source}
Один из самых распространенных и отработанных вариантов теплового насоса является солнечный коллектор. Контур с низкокипящей жидкостью представляет собой большое количество очень тонких трубок, которые размещены в плоской светопоглощающей панели.
Компрессор прокачивает жидкость через панель, что обеспечивает её постоянный нагрев солнечным светом и эффективную работу контура отбора тепла.
Солнечный коллектор может быть использован, как самостоятельный элемент системы ГВС, так и совместно с тепловым насосом подземного размещения или с электрическим котлом (от ветряка) для автономного отопления жилого дома.
Эффективность солнечного коллектора достаточно высокая даже в пасмурную погоду. Следует предусматривать термоаккумулятор.
Электромеханические источники (ветрогенераторы)
Сила ветра давно служит человеку, но только с появлением электроники и новых материалов стало возможным использовать легкий ветер (2 балла, до 3,3 м/с по шкале Бофорта) и не бояться штормовых нагрузок (10-11 баллов, 30 м/с и более).
Ветрогенератор с закрытыми металлокерамическими подшипниками, неодимовыми магнитами, стеклопластиковыми лопастями и прочным корпусом представляет собой абсолютно надежный и неприхотливый механизм, который хорошо подходит к жестким климатическим условиям России. Альтернативная энергетика для загородного дома, построенная на базе ветрогенератора, обладает высоким уровнем стабильности характеристик.
Термодинамические источники (тепловой насос)
Неисчислимые объемы энергии низкопотенциального тепла, которые «скрыты» в цикле Карно (Сади Карно, 1824 год), не дают покоя инженерам с момента его открытия. Современные технологии, материалы и достижения машиностроителей с электронщиками позволяют реализовать теоретические основы этого принципа на практике. Компрессорная и насосная техника, низкокипящие теплоносители, система трубопроводов и электронная система управления — этот не простой технический набор элементов дополняется разнообразием конкретных условий применения. Этим объясняется сложность массового внедрения систем отопления на основе принципа теплового насоса.
Но интерес к ТН в России нарастает. С развитием малоэтажного строительства количество предлагаемых моделей увеличивается. Но беда в том, что даже Финляндия (Ultimate), наиболее близкая к нам по климату, поставляет устройства, рассчитанные на среднегодовую температуру отопительного периода минус 7 град., а на 70% территории России она составляет минус 12-15. Доводка до нужных параметров — дело не простое.
Биоэнергетические источники
Источник этого класса относится к категории источников со сложными технологическими и техническими требованиями. Биологическая составляющая процессов предъявляет требования к температуре и давлению в зоне брожения, состав и консистенция сырья имеет свои параметры, а конечный продукт (метан) требует специальных условий для работы. Все это требует больших капиталовложений. Современные технологии подготовки сырья (коагуляция, центрифугирование, биодобавки) позволили уменьшить размеры метантенка более чем в два раза. Этот альтернативный источник энергии экономически целесообразен для фермерских хозяйств со стабильной и достаточной сырьевой базой.
Очень интересно дополнение биоэнергетической установки промышленным ветрогенератором. Зависимость от внешних сетей исчезает полностью, с высокой степенью энергобезопасности.
Варианты компоновки альтернативных источников
Предложенные в таблице варианты компоновки альтернативных возобновляемых источников энергии не может быть догмой. С подпиткой из сети вариантов становится еще больше.
Вид объекта | Параметры и состав источников альтернативной энергии | |
Нагрузка / в мес. (кВт/кВт*ч) | Схема компоновки | |
Квартира (электронные потребители: телевизор, компьютер, муз. центр и освещение.) | 2,0-2,5/60-75 | солнечная батарея — АКБ — инвертор — контроллер |
Дача (насос, холодильник, телевизор, освещение). Из расчета 2 дня без подзарядки АКБ. | 3,0-3,5/90-105 (лето) |
1) солнечная батарея (30%)- ветрогенератор — АКБ — инвертор — контроллер; 2) солнечная батарея (100%) — дизельгенератор — АКБ — инвертор — контроллер; 3) ветрогенератор — дизельгенератор — АКБ — инвертор — контроллер; |
Загородный дом для постоянного проживания | 7-10/210-300 | ветрогенератор — дизельгенератор — АКБ — инвертор — контроллер; |
Ферма с домом | 1) ветрогенератор — дизельгенератор — АКБ — инвертор — контроллер; 2) ветрогенератор — дизельгенератор — АКБ — инвертор — контроллер + тепловой насос. |
<script async src=»//pagead2.googlesyndication.com/pagead/js/adsbygoogle.js»></script>
<!— блок с ссылками —>
<ins class=»adsbygoogle»
style=»display:block»
data-ad-client=»ca-pub-2004447620957261″
data-ad-slot=»8539158165″
data-ad-format=»link»></ins>
<script>
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
</script>
{/source}