Клуб директоров

20
лет

906
директоров

5886
статей



Безупречное электропитание. Часть 4. Автономное электопитание

Дизель-генераторные установки. Для резервирования ответственных потребителей дополнительно используют системы гарантированного питания на аварийных дизель-генераторах (ДГ). Принципиально автономная система электропитания (АСЭП), не подключенная к общей электросети, может использовать постоянную работу только аварийного одного или нескольких ДГ. Лучшим вариантом может быть применение трех ДГ, работающих через 8 -12 часов, с возможностью проведения технического обслуживания, профилактических и ремонтных работ.

Можно сравнить себестоимость выработанной электроэнергии ДГ в "классическом" варианте АСЭП с затратами от использования "альтернативных" генераторов. Расчет будем вести, считая работу 3-х ДГ по 15 kVA (12 kW), работающих на 70% от максимальной нагрузочной способности (нормальный продолжительный режим загрузки).

Учитывая расход дизельного топлива ДГ - 3,3 л/час, стоимость одного ДГ с автоматикой запуска и системой переключения нагрузки - 12500 $, плюс затраты на монтаж, обслуживание и ремонт, стоимость дополнительных топливных баков, систему перекачки топлива и т. д., получаем за 20 лет:
3,3 л/час х 0,3 $/л х 24 х 365 х 20 + 3 х 12 500 х 1,5 = 230 000 $, где 1,5 - коэффициент учета технического обслуживания и ремонта. При этом выработка за 20 лет электроэнергии составит: 12 000 W х 0,7 х 24 h х 365 х 20 = 1 500 000 kWh, где 0,7 - коэффициент загрузки ДГ.

Себестоимость 1 kWh: 230 000 $ / 1 500 000 kWh = 0,15 $ за kWh.

При увеличении мощности ДГ себестоимость 1 kWh несколько уменьшается. По сравнению с автономной системой электропитания АСЭП на солнечных панелях (СП) реальная разница себестоимости более двух раз.

Но при учете малообслуживаемости удаленных объектов, сложности способа доставки топлива и технического персонала, с другой стороны, практически полную необслуживаемую автоматизацию АСЭП на СП, эта разница покажется минимальной. Необходимо помнить также, что расчет выполнен за 30 лет для СП и 20 лет для ДГ.

Однако не следует забывать, что первоначальные затраты при использовании АСЭП на СП в 10 раз выше АДГ установки, при этом площадь СП при постоянной мощности 9 кW - более 600 м2.. Поэтому обеспечить надежную установку, охрану и "чистую работу" такой системы на удаленном объекте проблематично.

Обеспечить постоянную технологическую нагрузку от автономной системы питания гораздо сложнее, чем нагрузку жилого дома с учетом его дневного цикла жизни и экономии потребления энергии при соблюдении некоторых организационных мероприятий.

Солнечные панели с КПД до 12% реально могут питать постоянную общую технологическую нагрузку объекта до 2 кW, бытовую - до 6 кW.

Использование энергии ветра для выработки электроэнергии. Самым популярным преобразованием энергии ветра является ветряная турбина или ветрогенератор (ВГ). В автономных системах электропитания АСЭП используются ветряные турбины с горизонтальной осью вращения, установленные на мачту.

Правильное месторасположение ВГ - это зона уверенных постоянных ветров с использованием направляющих возвышенностей местного рельефа.

Правильно подобранный ВГ отличает:

  • оптимальный диаметр турбины, высота мачты и мощность генератора, количество лопастей и материал лопасти;
  • устойчивость всей конструкции к буревым ветрам и оледенению;
  • минимальное расстояние между установкой и системой резервирования-преобразования электроэнергии (контроллеры, аккумуляторные батареи АБ, инверторы).

Способность ВГ вырабатывать ЭЭ находится в кубической зависимости от реальной скорости ветра. Это физическая величина природы ветра. Номинальная паспортная мощность ВГ рассчитывается при скорости ветра 12-13 м/сек.

Максимальная скорость ветра нормальной работы ВГ - 15-16 м/сек. При более высокой скорости запускается механизм "сворачивания" турбины или ВГ полностью тормозится. На территории Приморского края среднегодовая скорость ветра составляет от 3,5 до 7 м/сек. На прибрежные районы приходятся более высокие скорости. Во Владивостоке этот показатель 5,5-6,5 м/сек.

Учитывая природу мощности ветра, средняя годовая выработанная мощность на побережье Владивостока будет составлять около 30 % от паспортной мощности ВГ. Фактически очень трудно соблюсти все рекомендации по территориальному размещению ВГ, располагая его как можно ближе к объекту, поэтому реальный коэффициент пересчета мощности может быть еще меньше.

Стоимость импортного ВГ 10 kW около 20000 $ без учета стоимости системы резервирования-преобразования и монтажа. Они достаточно надежны - 40000 часов работы без ремонта. Отечественный ВГ в 2 раза дешевле, при соответствующем сроке службы и надежности. Система резервирования проектируется минимум на 24 часа.

Общая стоимость установки такого ВГ с системой резервирования-преобразования составит около 40 000 $, а с учетом капитального ремонта - 60 000 $.

Расчетная величина 1 kWh при 10 летней работе ВГ - 60000$/263000 kWh = 0,23$ за kWh. Работа ВГ более постоянна в течение суток, что уменьшает емкость АБ и соответственно первоначальные затраты, при этом общее время резервирования ЭЭ увеличивается. Но есть ряд «минусов». Это срок службы, сравнимый с ДГ, и гораздо меньшая надежность всего оборудования, учитывая бури и прочие природные факторы, воздействующие на механический аппарат, установленный на открытом месте.

Хорошие показатели эффективности могут дать системы отопления на ВГ. Начальные затраты на такие системы меньше ввиду отсутствия АБ и преобразователей. Но такие системы правильно было бы сравнивать с солнечными коллекторами (нагревателями), КПД которых в 3-4 раза выше СП.


Козинцев А.Н

Должность:
директор
Компания:
Региональный центр электропитания

Для получения контактных данных
(email, телефон и адрес),
зарегистрируйтесь