ГИБРИДНАЯ АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЗАГОРОДНОГО ДОМА

Республика Беларусь относится к категории стран, которые не обладают значительными собственными ресурсами. Рост потребления электроэнергии с каждым днем все больше, поэтому и увеличивается цена на нее, что довольно экономически не выгодно. Второй не маловажной проблемой является зависимость от какого-то центрального источника, то есть при поломке этого источника электроэнергии нет у нескольких домов. Сейчас идет активное развитие технологий с использование возобновляемых источников энергии. Возобновляемые источники: энергия солнца, ветра, воды и тд. Используются различные ветрогенераторы, солнечные модули, аккумуляторы для обеспечения автономного обеспечения дома, но что если использовать их все вместе, чтобы обеспечить еще большую энергоэффективность дома.

Изменение погодных условий очень сильно влияет на генерируемую мощность, поэтому желательно устанавливать несколько источников возобновляемой энергии, так как они будут дополнять друг друга. Генерация электрической энергии возобновляемыми источниками характеризуется непостоянством мощности во времени, причём график изменения этой мощности может не совпадать с графиком её потребления. Эта проблема решается путём установки в систему аккумуляторных батареи генератора на невозобновляемом органическом топливе. Аккумуляторы будут накапливать энергию и выдавать её в нужное время. Ёмкость аккумуляторных батарей рассчитывается таким образом, чтобы дом мог получать электрическую энергию без подзарядки, в экономичном режиме не менее трех суток. Существует множество видов аккумуляторов, но для гибридной системы самыми лучшими являются литий-ионные, единственный минус этих аккумуляторов является их цена. Для нормальной работы аккумуляторов необходимо создать оптимальные условия, например, при низкой температуре аккумуляторы быстро разряжаются, следовательно, их необходимо поместить в специальное помещение, в котором будет поддерживаться нужный уровень температуры. Глубина разряда –параметр аккумулятора, который необходимо соблюдать для нормальной эксплуатации, иначе аккумулятор выйдет из строя раньше времени. Вручную контролировать процесс разряда и заряда невозможно, для управления этими процессами ставится контроллер заряда. Он отвечает за контроль разряда и заряда аккумулятора от источников, а также за вводимое на аккумуляторы напряжение.

Гибридная система электроснабжения автономного дома должна иметь в своём составе, как минимум три независимых источника электроэнергии: ветроэнергетическую установку (ВЭУ), фотоэлектрические панели (ФЭП) и дизельгенератор (ДГ). ДГ включается тогда, когда накопленной мощности в аккумуляторе не хватает для обеспечения нагрузки. Также, чтобы он работал с максимальным КПД, во время вынужденной работы генератора можно заряжать аккумуляторные батареи. При выборе ДГ необходимо учесть, чтобы он был с электростартером, для его автоматического запуска по команде контроллера. Если вырабатываемая мощность окажется выше, чем потребляемая, а аккумулятор заряжен до максимума, излишнюю энергию можно использовать для электрического подогрева воды в баке-накопителе, которая дальше идет на теплоснабжение. Система электроснабжения может быть выполнена по однофазной схеме (рис. 1) или трёхфазной. Как правило, ВЭУ и ФЭП генерируют энергию постоянного тока на одном напряжении и через контроллер заряда заряжают аккумуляторные батареи. В периоды максимальных нагрузок, когда глубина разрядки аккумуляторов достигает предельного значения, автоматически должен запуститься дизельгенератор и обеспечить бесперебойное электроснабжение электроприёмников. Для преобразования постоянного тока в переменный в системе предусмотрен инвертор. Инвертор-элемент, который преобразует постоянное напряжение, поступающее от АБ, в переменное напряжение, поступающее в электрическую сеть объекта. В последнее время появились приборы бытового назначения на постоянном токе. Это позволяет снизить потери энергии в инверторе, так как часть энергии не требует преобразования в переменный ток.

Рисунок 1. Гибридная система электроснабжения автономного ресурсосберегающего дома:

1–ветроэнергетическая установка; 2 –фотоэлектрическая панель (ФЭП); 3 –контроллер ВЭУ; 4 –центральный пункт постоянного тока; 5 –контроллер ФЭП; 6 –инвертор; 7 –банк аккумуляторов; 8 –распределительный пункт постоянного тока; 9 –распределительный пункт переменного тока; 10 –дизель; 11 –генератор.

Преимущества ветрогенераторов:

• не требуют топлива;
• работают постоянно;
• бесшумность;
• возможность установки в широком диапазоне географических широт;
• меньшая по сравнению с солнечными панелями цена оборудования.

Преимущества фотоэлектрических панелей:

• модульность, в зависимости от необходимого потребления и природных особенностей места размещения компонентов электростанции, можно сконфигурировать необходимое количество фотоэлектрических панелей, выбрать нужное число аккумуляторов, подобрать наиболее подходящий контроллер;
• срок работы фотоэлектрических панелей превышает 25 лет;
• не требуют использования дополнительных топливных ресурсов, для получения электричества необходима только энергия солнца.

Учитывая высокую рассредоточенность и близость ВИЭ к потребителям, а также возможность аккумулирования энергии, особенно привлекательным становится электроснабжение на основе возобновляемой энергетики небольших объектов. К примеру для обеспечения электрической энергии дома площадью 160 м2, достаточно поставить систему, в состав которой входят: фотоэлектрические панели мощностью 1 кВт, ветроэнергетическая установка мощностью 1,5-2 кВт, дизель генератор 4-5 кВт, инвертор на 2-4 кВт и 6–8литиоионных аккумуляторов емкостью 185 А/ч каждый.

Список литературы:

1. ГИБРИДНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ДЛЯ АВТОНОМНОГО ДОМА [Электронный ресурс]. - Режим доступа http://docplayer.ru/30543114-Gibridnaya-sistema-elektrosnabzheniya-dlya-avtonomnogo-doma.html
2. Андрижиевский А.A, Володин В.И. Энергосбережение и энергетический менеджмент: учеб. пособие.-2-е изд., испр.-Мн.: Выш. Шк., 2005.-294 с.
3. Парфенова Л.M. Основы энергосбережения: пособие.-Новополоцк: ПГУ,2009.-200 c.