Автономное эл.снабжение
Мы живем в мире, где комфортная жизнь человека играет первостепенную роль, и наличие электроснабжения дало в свое время человечеству сделать серьезный шаг навстречу этому комфорту. А комфортная и безопасная жизнь современного человека в частности и как общества в целом, не представляется возможной без множества полезных идей, реализуемых в технике, потребляющей электричество.
Безусловно, все мы пользуемся благами работы электрической энергии, так как она давно стала общедоступной. Но до сих пор в некоторых случаях подключение к электросети может сопровождаться с целым рядом проблем, такими как падение напряжения в централизованных системах электроснабжения, либо удаленность от линий электропередач. Еще не реализованы способы передачи энергии на расстояние по задумке Николы Теслы; мы используем все имеющиеся на данное время технологии, которые позволяют нам быть независимыми от городской электросети, получая стабильный доступ к независимому источнику электроснабжения. Для этого лучшие умы человечества работали и работают сейчас над идеей альтернативных источников электричества, их реализацией, аккумулирования и хранения получаемой энергии. Такая совокупность источников электрической энергии, систем ее преобразования и хранения называется автономной системой электроснабжения.
Автономное электроснабжение сегодня пользуется большим спросом как у собственников частной собственности в виде коттеджей, домов, так и у некоторых видов организаций. Требование автономного и бесперебойного электроснабжения, самостоятельного контроля подачи электричества предъявляется к медицинским учреждениям, где проводятся исследования и операции. Также они предъявляется к телекоммуникационным системам, системам городского оповещения, системам безопасности, банкам, системам хранения данных (ЦОД). Можно сказать, что автономные системы энергоснабжения характеризуются долговечностью и будут оценены по достоинству уже при первом отключении электроэнергии или скачке напряжения. Стоимость получаемой энергии сопоставима со стоимостью электроэнергии от городской электросети, показывая высокую эффективность работы при малой мощности нагрузки. При этом Вы получите высокое качество электроэнергии на выходе со стабильными напряжением и частотой.
Система автономного электроснабжения (САЭ) включет в себя:• источник электроэнергии: газо-, бензо- дизельную электростанция или генератор, солнечные панели, ветрогенератор;
• блока бесперебойного питания, состоящего из инвертора и мощного зарядного устройства;
• систему автоматического пуска генератора (САП): прибор для запуска генератора при пропадании внешней сети, либо по команде;
• блок коммутации: автоматика управления и слежения за системой;
• аккумуляторные батареи: для накопления электрической энергии;
• подвод внешней электроэнергии из сети;
• стабилизатор напряжения.
Для работы систем автономного электроснабжения не обязательно использовать все её подсистемы, но:
• при отсутствии стабилизатора — не обеспечивается правильная форма синусоиды напряжения для потребителей электроэнергии;
• при отсутствии генератора и блока его запуска, при отсутствии блока коммутации — время работы ограничивается объёмом энергии, накопленной в батареях; работает аналогично ИБП;
• при отсутствии инвертора и блока батарей — между отключением электричества и запуском генератора проходит значительный промежуток времени (от 10 секунд до нескольких минут); время работы системы ограничивается временем непрерывной работы генератора (обычно от 6 до 12 часов);
• при отсутствии внешней электрической сети — вся электроэнергия вырабатывается генератором.
Аккумуляторы работают в тяжелых циклических режимах при такой системе электроснабжения. Поэтому необходимо применять аккумуляторы, хорошо работающие в этих режимах – гелевые или типа OPz. Зарядка аккумуляторных батарей при работе внешней электрической сети происходит системы через инвертор. После отключения внешней электроэнергии инвертор мгновенно (<20 мс) переключается на питание от аккумуляторных батарей. Блок коммутации следит за состоянием батарей и при скором их разряде через систему автоматического запуска генератора включает источник энергии (генератор). После выхода на режим генератора блок коммутации переключает нагрузку на него, а инвертор снова начинает накапливать электроэнергию в аккумуляторные батареи. После зарядки батарей, либо при перегреве генератора, блок коммутации вновь переключает нагрузку на инвертор, генератор выключается. Так происходит до появления напряжения во внешней сети.В последнее время всё больше получают распространение электрические генераторы, работающие на природном или сжиженном газе. Стоимость 1 кВт*ч с газового генератора до 10 раз ниже чем у бензиновых или дизельных. Использование сжиженного газа решает проблему недоступности магистрального газа, либо проблему недостаточного давления в газовых магистальных тубах.
Системы автономного энергоснабжения должны отвечать требованиям надежности, иметь высокое быстродействие (от 20 мс и вплоть до 5 мс), должны осуществлять непрерывный контроль за различными параметрами системы (например: заряд аккумуляторов, их состояние, количество топлива в генераторе, уровень и давление масла в нем).
Система автономного электроснабжения строятся по принципу пропорциональности:
• стабилизатор и инвертор должны иметь одинаковую номинальную мощность, но иметь максимальную кратковременную мощность в 2-3 раза выше номинальной. Номинальная мощность стабилизатора и инвертора определяется по максимальной одновременно потребляемой нагрузке;
• номинальная мощность генератора должна быть в 2 раза или более превосходить среднюю потребляемую мощность (которая обычно меньше номинальной), этим обеспечивается гарантированный необходимый запас электрической энергии в батареях.
Так же САЭ строится по принципу совмещения:
• логичным продолжением является объединение стабилизатора и инвертора: при наличии потребителей, чувствительных к форме сигнала, наличие стабилизатора становится обязательным; при этом если инвертор выдает чистый синусоидальный сигнал, пропадает необходимость в наличии стабилизатора;
• встраивание системы автоматического пуска генератора в блок коммутации;
• встраивание системы автоматического пуска, блока коммутации и стабилизатора в инвертор, при этом инвертор выдаёт «чистый» синус;
• совмещение инвертора, блока батарей, генератора и части блока коммутации в единый модуль, который служит для контроля и непосредственной зарядки аккумуляторных батарей от генератора, минуя превращение постоянного тока в переменный и обратно.
В заключение можно сказать, что в условиях сильного износа общих электросетей организация резервного электроснабжения особенно актуальна. Для предприятий – это исключение простоев, влекущие за собой огромные убытки; для больниц и медицинских центров – безопасность жизни пациентов; для банковских систем — экономическая безопасность; для дата-банков – безопасность личной и государственной важности. Качество электроэнергии, вырабатываемыми автономными генераторами имеет параметры не хуже централизованной сети. И это важно для тех отраслей, которые используют оборудование, снабженные электронными чипами и платами, чувствительными к качеству электроэнергии.
