Декларация независимости
Сложно сказать, найдется ли хоть один современный житель цивилизованных местностей России, постоянно использующий в быту электроэнергию, который не сталкивался бы с неожиданным ее отключением. Смотрите ли Вы телевизор, стираете ли белье в стиральной машине, работаете ли Вы на компьютере или готовите еду на электрической плите, такое внезапное отключение может сильно нарушить Ваши планы, что вряд ли может доставить удовольствие. Если Вы живете в крупном городе и действие происходит в будний день, то есть надежда, что причина, вызвавшая внеплановое отключение энергоснабжения, будет оперативно устранена соответствующими службами. Надежда, но не уверенность. В случае, когда авария достаточно серьезна, или устранение причин вызывающих затруднения с электроснабжением невозможно за короткий срок, то Ваши шансы оказаться лишенным этого блага цивилизации на ощутимо длительный период весьма велики. Что же говорить о сельской местности? Оперативность работы служб и организаций в чьем ведении находится обслуживание и ремонт систем энергоснабжения вне городской черты существенно ниже, что объясняется рядом вполне объективных факторов:
- большая территория, которую они обслуживают
- большое число обслуживаемых объектов
- деффицит квалифицированных кадров
- проблемы с транспортом, а иногда, и с путями подъезда к объектам, нуждающимся в ремонте
- худшее материально-техническое обеспечение этих служб
На надежность электроснабжения в сельской местности может оказывать заметное влияние и человеческий фактор. Один домовитый селянин, пользуясь отсутствием посторонних глаз, срезал десяток метров провода, бессмысленно, по его мнению, уходящего в лес. Другой, узнав, что трансформаторное масло препятствует гниению древесины, оставил без оного одинокостоящую трансформаторную подстанцию. В результате пара-тройка садовых товариществ осталось без электричества на месяц-другой. Все это звучит довольно дико, но между тем это реалии повседневной жизни некоторых местностей нашей страны
Таким образом, получается, что поставщик электроэнергии, физически не в состоянии гарантировать бесперебойность электроснабжения. Может возникнуть закономерный вопрос. А как же потребители электроэнергии, отключение которых может повлечь за собой тяжкие последствия? Такие как больницы, оперативные службы, предприятия непрерывного цикла и проч
Ныне действующие Правила Устройства Электроустановок (ПУЭ) классифицируют потребителей электроэнергии по трем категориям надежности электроснабжения. Электроприемники первой и второй категории обеспечиваются электроэнергией от двух (а особая группа потребителей первой категории от трех) независимых источников питания, которые резервируют друг-друга. Переключение на питание от резервного источника, для первой категории, производится автоматически, при нарушении электроснабжения от основного источника питания, для второй категории, ввод резерва производится вручную.
Если данные требования ПУЭ были соблюдены при проектировании и строительстве соответствующих электроустановок, то мы можем быть относительно спокойны за судьбу потребителей электроэнергии «перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения» (электроприемники первой категории). Равно как и за электроприемники второй категории, перерыв в электроснабжении которых приводит «всего лишь» к «массовому недоотпуску продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта, нарушению нормальной деятельности значительного количества городских и сельских жителей».
Таким образом, глобальная катастрофа, вызванная перебоями в электроснабжении нам, казалось бы, не грозит, но что делать единичному потребителю или группе потребителей, перебои в электроснабжении которых, не нарушат нормальной жизни «значительного» колличества жителей? Но может серьезно отравить бытие вполне конкретных людей? Ведь жилые дома относятся к третьей группе электроприемников, перерыв в электроснабжении которых, согласно ПУЭ, может достигать суток, при проведении ремонтных работ или замене элемента системы энергоснабжения?
Ответ прост и не содержит в себе ничего оригинального. Для того чтобы оградить себя, любимого, от возможных перебоев в централизованной подаче электроэнергии, необходим резервный источник питания. Реалии нашей жизни таковы, что добиться от поставщика электроэнергии дополнительных мощностей, для обеспечения резервного электроснабжения, да еще независимых от основного источника, в общем случае, для среднего обывателя, представляется малореальным. Однако решение проблемы давно найдено в виде применения в качестве резервных, автономных источников электроэнергии.
Все множество автономных источников энергии может быть поделено на две большие группы:
- источники, осуществляющие преобразование других видов энергии в электрическую, чья способность обеспечивать потребителя электроэнергией не зависит от основной системы электроснабжения. Такие устройства являются полностью автономными, и при соблюдении ряда условий могут использоваться долговременно, или даже в качестве основного источника электроснабженияисточники,
- источники, которые накапливают электрическую энергию, «заряжаются», в то время, когда основной источник исправно поставляет ее потребителю. Автономность таких устройств ограничена, хотя время, в течение которого они способны обеспечивать потребителей электроэнергией может быть весьма продолжительным.
Согласно ПУЭ, все эти источники питания являются независимыми, т.к. они сохраняют напряжение в регламентированных пределах при исчезновении его на основном источнике питания.
В свою очередь, источники, относящиеся к первой группе, по типу преобразуемой энергии, могут быть классифицированы на источники, в которых происходит преобразование кинетической энергии в электрическую, и источники, в которых в электроэнергию преобразуется излучение того, или иного спектра.
К первым относятся электрогенераторы построенные на основе двигателей внутреннего сгорания, гидро- и ветрогенераторы.
Ко вторым – солнечные батареи и термоэлементы.
Конечно, данная классификация далеко не полна, в частности, в ней опущены химичические и ряд других, теоретически применимых, источников электроэнергии. Однако, она в общих чертах отражает сложившуюся практику применения устройств преобразования иных видов энергии в электрическую, в качестве независимых источников электроснабжения.
Среди перечисленных автономных источников энергии, электрогенераторы, построенные на основе двигателей внутреннего сгорания в наименьшей степени зависят от таких факторов внешней среды, как колличество солнечных дней в году, силы ветра, наличия гидро- и терморесурсов, необходимых для эффективного и экономически целесообразного применения солнечных батарей, ветро- и гидрогенераторов и термоэлементов соответственно. Более того, генераторы с ДВС могут иметь исполнение, позволяющее применять их, практически в любых природно-климатических условиях, существующих на Земле, они достаточно мобильны и компактны. Самыми существенными ограничениями для их применения являются необходимость в снабжении горючесмазочными материалами, квалифицированное обслуживание и относительно небольшой период непрерывной работы, заданный либо конструктивно, либо ограниченный необходимостью проведения регламентных работ, а так же ограничения по уровню шума.
Справедливости ради, нельзя не упомянуть о существовании электрогенераторов построенных на основе двигателей внешнего сгорания. К таким двигателям могут быть отнесены паровая машина, двигатель Стирлинга и различные типы паровых и газовых турбин. Первые два двигателя отличаются невысоким коэффициентом полезного действия, что делает их применение ограниченно целесообразным в качестве источника преобразуемой в электричество энергии. Турбина же, несмотря на кажущуюся простоту, мало подходит для относительно маломощных электрогенераторов, в силу дороговизны, при современном уровне развития технологий, самой установки.
Ниже, говоря о независимых источниках электропитания, в которых осуществляется преобразование энергии, мы будем говорить именно о генераторах построенных на различных типах ДВС, т.к. именно они получили наибольшее практическое применение. Для краткости будем называть их электрогенераторами (ЭГ) или миниэлектростанциями.
Независимые источники питания, в основе функционирования которых лежит способность накапливать, аккумулировать, электроэнергию, мы будем называть аккуммуляторными батареями (АБ) или «аккумуляторами».
Укрупненно миниэлектростанция представляет собой систему, состоящую из двигателя (в рассматриваемом случае ДВС), вал которого приводит во вращение подвижную обмотку генератора, системы обеспечения питания двигателя, системы управления миниэлектростанцией и системы преобразования вырабатываемой электроэнергии в электроэнергию со стандартизированными потребительскими параметрами – 3 фазы 380В, или 1 фаза 220В 50 Гц.
Миниэлектростанции могут строиться на основе ДВС использующих различные типы углеводородного топлива. Наибольшее распространение на настоящий момент получили дизельные и бензиновые миниэлектростанции, однако неплохие перспективы имеют и газовые электростанции. Сегодня генераторные установке на газовом топливе прочно занимают свое место в сегменте станционарных миниэлектростанций большой (для данного класса устройств) мощности.
За исключением типа используемого ДВС, миниэлектростанции не имеют между собой принципиальных технических различий – углеводородное топливо, сгорая в цилиндрах двигателя, вращает его коленвал, который, в свою очередь, «крутит» электрогенератор, генератор преобразует вращательное движение вала двигателя в электроэнергию.
Тем не менее, такое представление о функциональном устройстве миниэлектростанции явно недостаточно для осуществления выбора конкретного изделия адекватного нуждам потребителя.
Рассмотрим, вкратце, параметры, которыми этот выбор может определяться.
Итак, в первую очередь, стоит оценить необходимую мощность миниэлектростанции. Для этого нужно подсчитать суммарную мощность электрических устройств, для которых эта установка будет являться источником электроэнергии. При этой оценке в расчет следует брать номинальную мощность генераторной установки. Существует специальная методика расчета этой мощности, учитывающая коэффициенты включения электроприборов, в общем аналогичная той, которая применяется при расчете системы электроснабжения от централизованного источника электроэнергии. Но, выбирая мощность миниэлектростанции, следует обратить внимание на то, что для ее нормальной работы желательно, чтобы мощность установки превышала на 40% расчетную суммарную электрическую мощность всех потребителей. Рис. 1 наглядно иллюстрирует мощности различных бытовых электроприборов и инструменов, и позволяет оценить потребную мощность миниэлектростанции.
Рис. 1
В том случае, если Вы, как потребитель, не намерены ограничивать расходование электроэнергии в период использования автономного источника электроэнергии, и намерены пользоваться всеми благами цивилизации, приводимыми в действие электричеством, то задачу можно упростить, взяв в качестве отправной точки расчета электрическую мощность, выделенную централизованным поставщиком электроэнергии на Вашу электроустановку.
Если Вами выбрана трехфазная схема электропроводки, и соответственно трехфазная миниэлектростанция, то при разработке системы автономного электроснабжения важно помнить, что должно соблюдаться примерное равенство электрических мощностей потребителей на разных фазах (разница не должна превышать 20-25%), во избежание «перекоса фаз».
Представленные на отечественном рынке генераторные установки предоставляют потребителю выбор в практически неограниченном диапазоне мощностей от десятых долей КВА до единиц МВА. Таким образом, могут быть удовлетворены практически любые запросы, в плане адекватного автономного электроснабжения, владельца индивидуального жилого дома, вне зависимости от масштабов энергопотребления усадьбы.
Другим важным критерием, который влияет на выбор генераторной установки, является тип силового агрегата, лежащего в ее основе. В пользу выбора ДВС использующего в качестве топлива бензин, говорят низкие первоначальные затраты на его приобретение. Выбор бензогенераторной установки оправдан в том случае, когда перебои в централизованном электроснабжении кратковременны и не носят ярковыраженного повторяющегося характера.
В случае, когда возможно отключение электроэнергии на длительный срок, или допускается использование электростанции в качестве основного источника электроэнергии, да еще и требуемая мощность достаточно велика, целесообразно остановить свой выбор на дизельном электроагрегате. Последний, несмотря на более высокую удельную стоимость, имеет существенно более низкие эксплуатационные расходы, больший ресурс и время непрерывной работы. При невысокой интенсивности эксплуатации миниэлектростанции (до 500 моточасов в год), можно остановиться на относительно дешевых высокооборотных (3000 об/мин) дизельных силовых агрегатах. Если же ожидается, что генераторная установка будет эксплуатироваться в более активном режиме, оправдано приобретение низкооборотного (1500 об/мин) дизеля, как более экономичного, долговечного и менее шумного, хотя и удельно более дорогого.
Немаловажной деталью системы автономного энергоснабжения является система управления миниэлектростанцией. В простейшем случае, когда генераторная установка используется как аварийный источник энергии, ее мощность невелика, а к удобству пользования предъявляются минимальные требования, вся система управления сводится к установке перекидного рубильника, исключающего единовременную подачу энергии от основной сети питания и электростанции – в одном положении рубильник замыкает основную цепь питания, в другом – аварийную, основная же размыкается. Процесс ввода резервного питания, в этом случае, может выглядеть следующим образом – по основной сети питания прекращается подача энергии, пользователь вручную, или при помощи электростартера заводит двигатель генераторной установки, после выхода установки на нормальный режим работы, пользователь переводит рубильник из положения «Питание от сети» в положение «Питание от автономного источника».
Миниэлектростанции оснащенные системой автоматического пуска могут предоставлять своим владельцам более комфортный режим ввода резервного питания в случае внезапного отключения основного источника питания. Такая система самостоятельно запустит электростанцию в случае отсутствия напряжения в сети в течение расчетного промежутка времени (обычно 0,5-1,0 минуты). Эта же система отключит электростанцию, как только восстановится централизованная подача электроэнергии.
Однако, и та и другая система ввода резервного источника питания не позволит обойтись без того, чтобы питание не исчезло на более или менее продолжительный период. А как быть, если идет некий непрерывный процесс? Например, Вы работаете на компъютере, и как водится, в самый неподходящий момент, вся несохраненная информация, вводу которой в посвятили последние пару часов «слетает»?
Помочь в этом случае могут автономные источники питания, которые мы выше назвали «аккумуляторами», источники, накапливающие электроэнергию во время нормального функционирования сети питания. В случае с компъютером, избежать потери информации позволит и одиночный ИБП (Источник Бесперебойного Питания) (рис 2).
Рис.2 ИБП CHLORIDE (ИНЭЛТ)
Такой прибор даст Вам десяток минут на то, чтобы либо завершить работу в неаварийном режиме, либо подать питание от резервного источника.
Возможно и включение блока аккумуляторных батарей в систему электроснабжения дома. В принципе это тот же ИБП, только больших размеров, мощности и энергоемкости. Могут применяться как специализированные устройства такого типа (Рис. 3), используемые большей частью в офисах, так и сборки на основе аккумуляторов (в т.ч. автомобильных) и систем преобразования напряжения. Комбинируя различные изделия можно получить автономный источник питания весьма значительной энергоемкости, что позволит не только завершить работы, аварийное прерывание которых связано с неприятными последствиями, но и пережить кратковременное отключение электроэнергии не прибегая к включению генераторной установки.
Рис.3 ИБП (UPS) CHLORIDE. Средней мощности. Synthesis Twin (4-30 кВА)
Правильное включение в систему электроснабжения здания аккумуляторных автономных источников питания имеет и другие положительные аспекты. Например, аккумуляторы могут выполнять роль демпфера, гасящего всплески напряжения, а используя соответствующие преобразователи напряжения совместно с аккумуляторами, можно добиться высокого качества параметров электроэнергии, не зависящих от параметров внешней питающей сети.
Какие же генераторные установки представлены сегодня на соответствующем российском рынке?
В сегменте бензоэлектрогенераторов доминирующие позиции занимают установки зарубежного производства, например Honda (рис. 4),
Рис. № 4 Бензиновый четырехтактный генератор Honda ЕР 2500/ R
построенные на базе хорошо себя зарекомендовавших импортных двигателей отечественные миниэлектростанции, такой марки, как Вепрь (рис. 5). Собранные в т.ч. на базе двигателей HONDA, эти агрегаты, сохранив высокое качество, имеют весьма привлекательную стоимость. 
Рис. 5 СЕРИЯ АБП 230 В и совместные разработки зарубежных производителей и отечественных компаний, например плод сотрудничества Sawafuji Electric (Япония) и МНПО «Энергоспецтехника» (Россия), бензогенераторные установки Энерго (Рис. 6), производимые в Японии специально для российского рынка   Рис.6 Среди дизельэлектростанций так-же весьма популярны импортные образцы, помимо широко известных японских производителей, таких, как, уже упоминавшаяся Honda (рис. 7),  Рис. № 7 Дизельный генератор Honda ЕХТ 12D/ G/D2 Kubota (рис. 8)  Рис. № 8 Дизельный генератор Kubota (Япония) нельзя не упомянуть и такую марку, как SDMO (Франция). Этот концерн, с 1969 года специализирующийся на производстве автономных энергетических установовок, предлагает широчайший спектр не только дизельных, но и бензиновых и газовых генераторных установок широкого диапазона мощностей. Это и портативные – 0.9-15КВА (рис. 9)  Рис № 9 генераторы и стационарные агрегаты мощностью до 3000КВА (рис.10).BR>  Рис.10 Свидетельством высокого уровня качества и надежности оборудования SDMO являются Сертификат соответствия системы управления качеством производства требованиям международных стандартов ISO 9001 и Сертификат соответствия продукции нормам сертификации Госстандарта России. Другим, безусловно заслуживающим внимания, европейским производителем электрогенераторных установок, представленных на отечественном рынке является шведская компания ATLAS COPCO. В ее производственной гамме представлен широкий спектр передвижных (рис. 11)   Рис. 11 и стационарных (рис. 12) дизельгенераторных установок широкого диапазона мощностей – от 12 до 540 КВА.  
Рис.12 Все производимое ATLAS COPCO оборудование отвечает строгим требованиям качества стандарта ISO 9001 Lloyd's Quality Assured Firm. Рассуждая об автономных источниках энергии построенных на базе различных ДВС, мы не касались нескольких немаловажных аспектов, органически присущих именно таким устройствам, а именно производимого ими шума и места для их размещения. Если речь идет о кратковременном включении бензогенератора, да еще на открытой безлюдной местности, то проблема шумности работы ДВС не встает так остро. Другое дело, когда генераторная установка должна быть расположена в зоне плотной застройки, например в коттеджном поселке и работать длительное время. Если же речь идет об установке достаточно большой мощности, то помимо вопроса о снижении уровня шума, у пользователя может возникнуть вопрос о размещении такого устройства на своей усадьбе. И этот вопрос весьма нетривиален – мощная дизельэлектрическая машина довольно громоздка и нуждается в обслуживании, а под открытым небом ее не поставишь. Строить специальное здание для ее размещения? В последнее время все большей популярностью пользуются всепогодные контейнерные генераторные установки, т. к. они предназначены для эксплуатации в любых климатических условиях при широком диапазоне температур от -60°С до +50°С. Контейнеры способны обеспечить надежную работу электростанций и решить всю совокупность проблем, связанных с монтажом оборудования, пусконаладочными работами, техническим обслуживанием и ремонтом, а также уровнем шума. По этому пути решения вышеозначенных проблем пошли, как компании SDMO (рис. 13)  Рис.13 Контейнерная дизель электростанция (КДЭС) на базе ДГУ SDMO. Электрогенераторные установки SDMO удовлетворяют самым жестким мировым требованиям по экологической безопасности и уровню шума. Так электростанции SDMО удостоены сертификата качества Qualigen, который предназначен для оборудования высшего уровня качества и определен по следующим критериям:
- Уровень безопасности для пользователей;
- Уровень шума;
- Соответствие маркировки генераторных установок и ее мощностных характеристик;
- Качество предоставления информации о продукции;
- Послепродажная поддержка и обслуживание.
и ATLAS COPCO (рис. 14)
Рис. 14
так и отечественный производитель аналогичной продукции - компания ЗАО НТЦ «РАСЭЛ», работающая на рынке энергетического оборудования с 1991 года и являющаяся разработчиком и производителем стационарных и передвижных систем автономного и резервного электроснабжения. Свои дизельэлектрические установки «РАСЭЛ» строит на базе отечественных и импортных дизельных генераторов мощностью от 2 до 300 КВА. Среди различных вариантов исполнения (открытое исполнение, капотное исполнение, в том числе под утепленными капотами и на прицепе, кузовное исполнение в кузовах - фургонах типа "КУНГ", в том числе и на шасси прицепов и автомобилей) предлагается и контейнерное исполнение (рис. 15).
Рис. 15
В заключение, хотелось бы упомянуть о таком интересном решении индивидуального энергоснабжения, как ветродизельные комплексы. К сожалению, а может быть и к счастью, большая часть европейской части нашей страны расположена в местностях, где среднегодовая скорость ветра слишком мала, чтобы сделать экономически целесообразной «большую» ветроэнергетику. С другой стороны, локальные ветрогенераторы привлекают все больший интерес владельцев индивидуальных жилых домов. Высокие первоначальные вложения меркнут перед возможностью получения бесплатной электроэнергии. Однако в московском регионе среднегодовая скорость ветра и большое колличество «тихих» дней вряд-ли позволит использовать ветрогенератор в качестве стопроцентно надежного независимого источника электроэнергии. В такой ситуации, использование ветродизельных комплексов, включающих в себя ветрогенератор и дизельную миниэлектростанцию, является интересным решением. Дизельгенератор обеспечивает надежность получения электроэнергии вне зависимости от погодных условий и природных явлений, а ветряк снижает нагрузку на дизель, продлевая его срок службы сверх среднестатистического и позволяет экономить горючесмазочные материалы. На пути такого изящного решения стоит высокая удельная стоимость таких установок. И, тем не менее, согласитесь, это просто красиво (рис. 16)
Рис. 16
Недаром в Японии появилось даже совершенно внеэкономическое понятие – «декоративная ветроэнергетика». |
|
|
