В. Германович - Альтернативные источники энергии и энергосбережение

Рис. 1.5. Упрощенная несетевая схема ветроэлектростанции

Сетевая схема: работа с сетевым инвертором без аккумуляторных батарей(рис. 1.6). В этой схеме можно частично или полностью компенсировать расходы на электроэнергию. Также возможна продажа электроэнергии по «зеленому тарифу». Наличие общественной сети необходимо.

Рис. 1.6. Упрощенная сетевая схема ветроэлектростанции

Существует также множество комбинированных и второстепенных по значимости вариантов работы ветровых станций и солнечных панелей (без инвертора, с источником бесперебойного питания и т. д.)

На рис. 1.5 представлена классическая схема работы ветрового электрогенератора ( http://blog.ae.net.ua).

Аккумуляторные батареи(АКБ или АБ) — это накопительная емкость для произведенного ветрогенератором электричества. Электроэнергия направляется в аккумуляторы и находится в батареях до того момента, пока потребитель не воспользуется ею.

Примечание.

Задача аккумуляторов состоит в сохранении электроэнергии в промежутке между ее производством и потреблением.

Если объем аккумуляторной батареи будет мал, то она будет быстро заполняться, а излишки энергии будут пропадать. Объем аккумуляторной батареи должен быть большим, иначе потерь электроэнергии не избежать. Но большая батарея стоит дороже, занимает больше места и требует большего ухода. А если купить батарею огромного объема, то она никогда не будет заполняться на полную емкость, что будет элементарным расточительством средств. Необходимо учесть также и саморазряд батарей в течение очень длительного хранения энергии.

Объем аккумуляторной батареидолжен быть таким, чтобы при выработке ветряного электрогенератора или фотомодулей на максимальной мощности или при максимальном потреблении электроэнергии процесс заряда-разряда аккумуляторной батареи составлял не менее 10 часов (это обязательное условие для всех свинцовых, кислотных, AGM, щелочных и гелевых батарей). К примеру, если номинальная мощность нашего ветряка 5 кВт, то объем аккумуляторной батареи должен составлять не менее 50 киловатт-часов.

Инвертор, преобразовывающий постоянный ток из аккумуляторных батарей в переменный ток, необходимый для домашней сети. Именно к нему уже подключаются потребители и электроприборы.

Примечание.

Мощность инвертора(он же частотный преобразователь) ограничивает максимальную мощность всех электроприборов, которые могут работать от вашей системы одновременно.

То есть, если инвертор ограничен по мощности 3 кВт, то вы никак не сможете одновременно использовать оборудование на 5 кВт. Таким образом, вы не сможете подключить одновременно:

♦ электрочайник (2 кВт);

♦ электробойлер (3 кВт);

♦ две-три лампочки (по 100 ватт каждая).

Тут у вас есть выход: использовать эти приборы поочередно или наращивать количество/мощность инверторов. Можно установить более мощный инвертор на 6–7 кВт.

Совет.

Если инвертора такой мощности не окажется, то можно добавить к системе еще один инвертор 3 кВт и разделить между ними электроприборы: первый инвертор будет для чайника и лампочек, а второй — для электробойлера.

Но не забываем, что все инверторы потребляют на свои нужды 5—10 % электроэнергии! Это означает, что при получении на выходе 5 киловатт-часов, инвертор потребит из аккумуляторной батареи 5,2–5,5 киловатт-часа. Тут вывод аналогичен: необходим инвертор или группа инверторов, которые по мощности смогут обеспечить одновременное подключение всех потенциальных потребителей.

Таким образом, систему характеризуют следующие элементы:

♦ сила ветра (энергетический потенциал);

♦ мощность ветрогенератора (вырабатывает электроэнергию);

♦ емкость аккумуляторной батареи (накапливают электроэнергию);

♦ мощность инвертора (выдают электроэнергию потребителю).

Каждый компонент энергетической системы работает независимо

от других, но определяет тот или иной важный параметр. Каждый параметр критичен и от него зависит общая работоспособность системы возобновляемой энергетики (ветрового генератора).

Вывод.

Для того чтобы система ветрогенератора функционировала правильно, необходимо четко сформулировать задачи, которые надо достичь и предоставить исходные данные для расчета. В таком случае успех гарантирован.

Безопасность.Самым большим приоритетом должна быть безопасность. Человеческая жизнь важнее любого электричества. Ветрогенераторы могут быть очень опасны из-за быстродвижущихся частей, электрических искр, меняющихся погодных условий. Ваше рабочее место должно быть хорошо освещено, вы должны обязательно работать в перчатках, электросистема должна быть заземлена, при подъеме к генератору используйте страховые веревки и т. д.

Тип генератора.Прежде всего, нужно определиться, будет ли ветрогенератор горизонтальным или вертикальным (роторным). В Интернете почему-то много информации о том, как создать именно роторный ветрогенератор, например, из старой бочки.

Во-первых, что коэффициент съема ветра у такого роторного генератора будет, мягко говоря, не очень высоким. Во-вторых, мало кто знает, что балансировка роторного генератора — процесс довольно сложный. Производитель учитывает множество нюансов, чтобы защитить свое творение от разноса на сильных ветрах. И если сравнивать заводской процесс балансировки горизонтального и вертикального ветрогенератора, то «вывести» горизонтальный проще (это, кстати, один из факторов, почему вертикальные ветрогенераторы дороже).

Если бочка стоит на мачте высотой в метр и упадет из-за плохой балансировки, то не страшно. Только вот, заводские вертикальные генераторы ставят на мачты 17–21 м. Представляете, если раскрученная на ветру, плохо сбалансированная «бочка» слетит с такой высоты?

Выбор мощности генератора. Казалось бы, ответ очевиден: чем мощнее, тем лучше. Но сложность в том, что с ростом мощности установки увеличивается диаметр (а значит и вес) ветроколеса.

Такое колесо нужно надежно сбалансировать и закрепить. Есть много историй о том, как выглядит развороченная мачта после установки на нее несбалансированного колеса (для расчетной мощности 2,6 кВт диаметр составляет около 6 метров, представьте на минутку).

Расчеты, и еще раз расчеты. Многие не верят, но стандартные заводские генераторы проектируют специально обученные люди. А потом этим машины зачастую еще испытываются в аэродинамической трубе, их конструкция доводится, т. е. устраняются технологические недостатки и дефекты.