4 варианта автономного электроснабжения загородного дома

Содержание статьи

Без электричества современный человек как без воздуха, и неважно, находится он в городской квартире с обилием техники, или на природе. Перебои с электричеством на даче или же полное его отсутствие заставляет искать альтернативные источники электроэнергии. Последних человечество пока придумало не так уж и много: двигатели на жидком топливе, солнечные батареи, ветрогенераторы и аккумуляторные батареи, это если не учитывать более экзотические и изощренные решения. У всех существующих способов есть недостатки, но если дача или участок без электричества, а строительные работы и простые бытовые задачи выполнять необходимо, то придется выбирать один, а лучше два (для подстраховки) наиболее подходящих варианта автономного электроснабжения загородного дома.

Что учесть при выборе автономного источника электричества?

Многие районы страны, как бы удивительно это не звучало, до сих пор не подключены к общей системе электроснабжения. Другие же страдают от постоянных перебоев с подачей электричества. Если электросетей в регионе нет, а строительство дома уже пора начинать, что же делать: ждать, когда участок будет подключен к сети или же искать альтернативные решения? Что делать, если электричество выключают по вечерам, а иногда в дневное время, а часто вообще непредсказуемо? Созерцание звездного неба и разогревание еды на костре – это, конечно, романтично, но без холодильника, лампочки, насоса и прочих благ цивилизации на даче уже обойтись сложно.

Рано или поздно каждый пытается найти способ подключить электричество на участок. Универсальной формулы выбора наилучшего его источника не существует, так как учитывать необходимо массу факторов:

• размер загородного дома, регулярность его посещения, обычное и максимальное количество человек, пребывающих в нем;
• число приборов, потребляющих энергию. Одно дело, если это пара лампочек, розетка и чайник. Гораздо сложнее решить вопрос электроснабжения дачного дома, если в нем будут работать много мощных электроприборов, начиная от нескольких телевизоров и холодильника, заканчивая водонагревателями и насосами;
• особенности региона. В ветреных регионах дорогой, на первый взгляд, ветряк будет наиболее экономичным и быстро окупаемым источником электричества, а в Московской области, например, ветер уже не будет таким выгодным источником энергии;
• наличие электросети. Если электросетей в регионе нет совсем, и их строительство вряд ли предвидится, специалисты рекомендуют использовать два источника автономного электроснабжения. Этим советом можно пренебречь, если на даче вы появляетесь редко.

Естественно, прежде чем выбрать вид и мощность автономного источника электричества, необходимо тщательно рассчитать количество потребляемой энергии. Во внимание принимают число электроприборов и особенности потребителей энергии. Суммарную мощность получают путем сложения потребностей всех бытовых приборов и оборудования. К полученному значению лучше накинуть 15-30%, чтобы подстраховаться и не бояться включить новый прибор. Следует помнить, что для обеспечения максимальной долговечности работы лучше, чтобы генератор функционировал на 80% своей мощности.

№1. Генератор для дачи: бензиновый, дизельный, газовый

Самый простой и популярный способ решить проблему электричества на земельном участке – это использовать топливный генератор электроэнергии. По сути, это миниатюрная электростанция, которая работает полностью автономно и превращает энергию сгорания топлива в электрическую. В качестве топлива используется бензин и дизель, реже газ. Для производства 1 кВт/час энергии в среднем потребуется от 0,25 до 0,5 л топлива.

С помощью генераторов электроснабжение дома организовать проще всего: купил, подключил и можно использовать, только не забывать вовремя доливать топливо. В этом и заключается основное преимущество. Главный минус – это необходимость постоянно покупать топливо, а если дом большой и электроприборов в нем немало, то расходы будут ощутимыми. К тому же, сам генератор также стоит денег, и чем его мощность выше, тем выше и цена. Но если сравнить с ветряком или солнечной панелью, то генератор, конечно же, выйдет дешевле.

Когда генератор является резервным источником энергии, важно, чтобы он не только вовремя включался в работу, но и своевременно отключался, чтобы не возникло столкновения двух встречных потоков заряженных электронов. Во избежание неприятностей уже давно разработан алгоритм включения генератора в общую систему. Если центральной сети электроснабжения нет, то рекомендуют использовать два генератора: один – основной, второй – резервный и включается в работу, когда в первом заканчивается топливо. Поочередная работа двух генераторов значительно увеличивает срок службы каждого.

От того, на каком топливе будет работать генератор, зависит его мощность, долговечность, шумность, а также расходы на эксплуатацию.

Дизельный генератор для дачи

Дизельные генераторы электроэнергии лучше всего подходят для постоянной работы. Длительное время беспрерывной работы обеспечивается наличием водяной системы охлаждения. Среди других его преимуществ:

• высокий запрос прочности. По долговечности дизельный генератор выигрывает у бензинового;
• среди дизельных двигателей есть намного более мощные модели, чем среди бензиновых, что позволяет использовать подобный источник энергии даже для снабжения больших загородных домов;
• дизель – более дешевое топливо по сравнению с бензином.

Среди минусов:

• цена;
• высокий шум при работе, поэтому без отдельного помещения со звукоизоляций и вентиляцией будет сложно обойтись. Выхлопные газы есть и у бензинового генератора, но они не такие едкие. Лучше всего поставить дизельный генератор на некотором удалении от дома, но при этом придется позаботиться о навесе и системе запирания, чтобы защитить генератор от кражи;
• запуск возможен при температуре не ниже -5⁰С, хотя на данный момент появились дизельные генераторы в защитном кожухе, благодаря чему устройство можно поставить на улице и эксплуатировать при любых температурах.

Бензиновый генератор для дачи

Бензиновый генератор лучше подойдет в тех случаях, когда участок используется время от времени. Он также может работать в качестве резервного источника электропитания, когда участок подключен к общей сети. В условиях небольшой дачи с минимальным набором электроприборов бензиновый генератор показывает себя лучше всего. Мощность бензогенераторов обычно не выше 7-9 кВт (но можно найти модели и на 15, и даже 20 кВт), а работать дольше 8 часов беспрерывно они не могут – сильно нагреваются.

Преимущества:

• низкая по сравнению с дизельным аналогом стоимость генератора. Цена, конечно же, зависит от мощности, но она, в среднем, в два раза ниже, чем на дизельные модели;
• мобильность. Бензиновые генераторы легче и компактнее дизельных, поэтому при необходимости их несложно перемещать по участку;
• уровень шума ниже, чем у дизельного аналога;
• возможность работы при низких температурах.

Минусы:

• невысокий КПД;
• высокая стоимость бензина.

Уровень шума от дизельного и бензинового генератора зависит от типа корпуса и числа оборотов, на которых работает генератор: устройство с 1500 об/мин будет давать значительно боле низкий шум, чем аналогичное по мощности, но с 3000 об/мин, но и стоить будет дороже.

Газовый генератор для дачи

Газовые генераторы позволяют получать наиболее дешевую энергию, при этом КПД их работы высочайший, а шум минимальный. Мощность может достигать 24 кВт, генератор может функционировать круглосуточно, а газ обойдется дешевле бензина и дизельного топлива. Вот только пока такие устройства широкого распространения не приобрели, так как стоят немало, в эксплуатации сложны и требуют подключения к газопроводу, который есть не везде. Тем не менее, некоторые дачники подключают такие генераторы к газовым баллонам.

№2. Солнечные батареи для дачи

Главный минус топливных генераторов – необходимость постоянно покупать топливо для них. Этого недостатка лишены генераторы, которые используют бесплатную энергию, доступную всем. Это энергия солнца и ветра. Для получения электричества используют еще и геотермальную энергию, а также энергию воды, но эти варианты вряд ли подойдут для питания электроэнергией дачного участка.

Если совсем просто, то принцип работы солнечных батарей заключается в выбивании фотонами света электронов из полупроводников, расположенных в фотоэлементе, а направленный поток электронов, как известного со школьного курса физики, и является электричеством. Для обеспечения выработки электричества из солнечного света, его накопления и дальнейшего использования в бытовых целях необходим целый комплекс оборудования:

• непосредственно сама солнечная батарея достаточной площади. КПД подобных систем пока очень низкое, а батарея площадью около 1 м² дает в среднем 100 Вт электричества с напряжением 15-25 В. Чтобы использовать энергию солнца в качестве самостоятельного и основного источника энергии, необходимо, чтобы батареи занимали площадь около 10 м², причем были расположены под правильным углом;
• инвертор, отвечающий за преобразование электричества;
• аккумуляторы для накопления энергии и бесперебойной ее подачи;
• контроллер, с помощью которого можно управлять зарядом батарей.

Все элементы лучше брать в комплекте – так будет гораздо проще.

Цены на солнечные батареи сильно зависят от их типа, размера, мощности и имени производителя. Конечно же, каждый за свои деньги хочет добиться максимальной производительности и энергетической независимости, поэтому необходимо тщательно изучить нюансы погоды в регионе, а также понять, какой тип солнечных элементов лучше всего подходит для конкретной местности:

• монокристалические батареи легко узнать по псевдоквадратам черного цвета и скошенным углам. У них самый высокий КПД, 15-25%, поэтому если площадь крыши небольшая, то подобные батареи устанавливать предпочтительнее. С другой стороны, для нормального функционирования они должны быть всегда обращены лицевой стороной к солнцу, а в условиях пасмурного дня, на рассвете и на закате мощность будет минимальной;
• поликристалические батареи отличаются пластинами темно-синего цвета с вкраплениями кристаллов кремния. КПД ниже, около 12-15%, но и стоят такие батареи дешевле, поэтому если площади для их установки достаточно, это наилучший вариант. Существенное их преимущество – возможность вырабатывать энергию в пасмурный день, так как кристаллы кремния имеют разную ориентацию;
• батареи из аморфного кремния стоят дешевле всего, но имеют низкий КПД, всего около 6%. Они напоминают по виду пленку, гибкие и лучше всего подойдут в тех случаях, если крыша имеет сложную форму, так как они легко крепятся на любую поверхность и не требуют обустройства дополнительных металлоконструкций. Такие батареи наиболее эффективно используют рассеянный свет, поэтому подходят для регионов, где часто бывает облачно. Минус их заключается в невысокой долговечности, так как слои кремния достаточно быстро прогорают под солнечными лучами. Не так давно появился более совершенный аналог – батареи из микроморфного кремния, которые не так требовательны к углу наклона и ориентации по сторонам света.

На каком бы варианте вы бы ни остановились, солнечные батареи – это всегда масса преимуществ:

• возможность получить полноценный источник электроэнергии, причем энергия солнца достается бесплатно. В развитых странах излишки такой энергии домовладения продают энергетическим компаниям. На отечественном пространстве уже делаются первые шаги в данном направлении, хоть явление еще далеко не массовое;
• отсутствие ежемесячных платежей за электроэнергию;
• длительный срок службы;
• экологичность.

Минусы, конечно же, присутствуют. Во-первых, невозможность использовать солнечную энергию в качестве полноценного источника электроэнергии в регионах с большим количеством пасмурных дней в году. Снег также может стать помехой, поэтому его придется постоянно счищать. Кроме того, места под весь комплект домашней солнечной электростанции понадобится немало: это сами батареи и оборудование к ним. Что же касается стоимости, то изначально она высока, но в итоге полностью окупается.

При выборе солнечных батарей обращайте внимание на:

• мощность. Зависит от потребностей конкретного дома и особенностей региона;
• время автономной работы аккумулятора напрямую влияет на длительность периода, в течение которого можно будет получать электроэнергию при ненастной погоде;
• площадь установки;
• нагрузка;
• класс работоспособности. Лучше брать батареи класса А;
• имя производителя. Неплохо себя зарекомендовала продукция таких компаний, как Sunpower, Sanyo, Jinko Solar.

Расчет необходимой мощности – это занятие кропотливое и требующие знания массы точных параметров. Чтобы прикинуть, какие примерно батареи понадобятся и сориентироваться по цене, можно провести несложный, но очень приблизительный расчет:

• суммируем потребление энергии всей техникой и оборудованием за месяц, учитывая все, от лампочек до холодильника и насоса. Цифра получится примерная, но все же соответствующая реальному потреблению. Допустим, получается 100 кВт;
• так как в аккумуляторах и на этапе преобразования постоянного тока в переменный есть существенные потери энергии, их важно учитывать в расчете. Приблизительно теряется около 30-40% энергии, и чтобы ее покрыть, придется установить дополнительные батареи. Следовательно, в месяц нам понадобится уже не 100 кВт, а 140 кВт;
• полученное значение делим на количество дней в месяце (140 кВт/30 = 4,67 кВт), а теперь самое интересное – необходимость поделить на количество солнечных часов в месяце. Для летнего периода это время с 9 утра до 4 вечера, в остальное время мощность будет уже не максимальной, итого получаем 7 часов: 4,67/7 = 0,67 кВт. Но массива с мощностью 0,7 кВт будет явно недостаточно, так как при расчете не учитываются пасмурные дни, а в осенне-весенний период их будет немало, да и длительность светового дня очень низкая, поэтому полученное значение можно увеличить в 1,5-2 раза.

Для получения точных расчетов необходимо исследовать дневники погоды в регионе на предмет количества пасмурных и солнечных дней за последние годы в конкретном месяце. Только после этого можно будет судить о параметре батарей и об окупаемости. В большинстве случаев, даже большой запас не дает возможности использовать солнечную энергию как полноценный источник электричества в зимний период, поэтому потребуется резервное питание бензогенератором.

№3. Ветрогенератор для дачи

Еще один бесплатный источник электроэнергии – ветер, но, как и солнечные лучи, он отличается непостоянностью. Главные преимущества, как и с фотоэлементами, – это отсутствие необходимости постоянной покупки топлива и экологичность полученной энергии. Минусы: высокая стоимость конструкции, необходимость ставить не только сам ветрогенератор, но и дополнительное оборудование (инвертор и аккумуляторы с контроллерами).

На дачах сегодня устанавливают два вида ветряков:

• роторные с вертикальной осью вращения отличаются невысоким уровнем шума, не требуют большой скорости ветра и значительной высоты установки, но КПД у них невысокий;
• крыльчатые ветряки с горизонтальной осью вращения более привычны, обладают высоким КПД, стоимость установки у них ниже, но материалоемкость, а значит, и цена, выше.

Главный вопрос, который стоит перед теми, кто решился на установку ветряка, – это даже не его тип, а мощность. Отвечая на вопрос, стоит учесть выработанную, аккумулированную и потребляемую энергию. Следовательно, важно посчитать, сколько энергии потребляется, например, в сутки, какая средняя и пиковая нагрузка. Учесть необходимо среднюю скорость ветра, количество дней, когда скорость ветра выше 5 м/с (наиболее благоприятны), а также максимальную продолжительность безветренной погоды.

На практике получается, что слабые ветры 2-3 м/с дают недостаточно энергии. Поэтому опытные дачники советуют запастись аккумуляторами высокой емкости, чтобы накапливать энергию, полученную в ветряные дни, и использовать ее в период штиля и слабых ветров.

№4. Инверторные аккумуляторные батареи для дачи

Аккумуляторные батареи могут использоваться для накопления энергии от различного рода генераторов, но порой используются и как самостоятельный источник энергии. Естественно, рассматривать этот вариант как способ постоянно питать участок электричеством не стоит, но вот в качестве резервного он пойдет. Если вдруг свет выключат, топливо для генератора закончится или долго не будет солнечных дней, то минимально необходимый набор электроприборов запитать можно будет.

Инверторный аккумулятор подключают к общей электросистеме дома, он заряжается от сети центрального электроснабжения, а когда возникают перебои с электричеством, он сам отдает энергию.

Параметры аккумуляторной батареи подбирают в зависимости от потребностей, принимая во внимание то, сколько энергии потребляют электроприборы в доме и на какой период возможно отключение электричества. Например, если необходима батарея, которая даст 3 кВт электроэнергии, а учитывая потери при преобразовании в инверторе (10%) это 3,3 кВт, при напряжении на выходе 12 В необходим будет аккумулятор 275 А*час или 2 по 150 А*ч. При выборе аккумулятора учитывайте число циклов заряда/разряда (чем больше, тем лучше), отдавайте предпочтение моделям с максимальным сроком службы и лучше не используйте автомобильные аккумуляторы, вопреки тому, что по всем параметрам они, казалось бы, подходят – для их безопасной эксплуатации нужны специфические условия.

В заключение

Для получения энергии также оборудуют мини-ГЭС, но для этого необходим доступ к источнику воды, поэтому этот способ не нашел распространения. Если загородный дом используется круглый год, то лучше все же вложить деньги в ветрогенератор или солнечные батареи (смотря, что более выгодно), и подстраховаться топливным генератором. Если же дача используется от случаю к случаю, то обойтись можно только генератором, а если электричество на участке все же есть, но просто подают его по графику или с перебоями, то вариант – аккумулятор или бензиновый генератор.

Статья написана для сайта remstroiblog.ru.

Автономное электричество для дачи. Способы обустройства и их преимущества

Частые перебои с подачей электроэнергии или невозможность обеспечить дачу бесперебойным электроснабжением, заставляют задуматься над вопросом использования альтернативной электроэнергией. Существующие варианты имеют свои сильные и слабые стороны. Подробнее об этом можно прочитать в статье.

Оглавление:

1. Способы организации автономного электричества для дачи
2. Солнечные батареи для дачи
3. Ветряк для дачи своими руками
4. Топливные генераторы для дачи
5. Зеленая система для дачи
6. Самодельная электростанция для дачи

Способы организации автономного электричества для дачи

Очень многие собственники дач и частных домов не хотели бы зависеть от центрального электрического обеспечения по многим причинам. Это и высокая стоимость электричества, и перебои с подачей, частые поломки трансформаторов и зависимость устаревшего оборудования от погодных условий. По этим причинам все чаще владельцы дач задумываются об автономном электроснабжении. Перед установкой одной из автономных систем необходимо все проанализировать, рассчитать объемы потребления электричества в доме. Необходимо произвести замены осветительных приборов на более экономичные. После этого принимают решение о подборе вида автономного обеспечения.

Когда централизованное энергоснабжение не подходит по каким-либо причинам, есть смысл рассмотреть варианты автономного. Среди автономных источников снабжения электричеством можно выделить следующие:

• солнечные панели;
• ветроэлектрические установки;
• топливные генераторные установки;
• гидроэлектростанции.

Перед тем, как решить, на какой системе остановить свой выбор, следует внимательно ознакомиться с достоинствами и недостатками каждой.

Солнечные батареи для дачи

Для экономии средств можно использовать альтернативный вариант, который является дешевле — преобразование энергии Солнца в электричество. Солнечная батарея в таком случае – преобразователь.

Солнечные батареи — генератор постоянного тока, к ним подсоединены инверторы, преобразующие постоянный ток в переменный. Соединенные параллельно и последовательно они дают ток и напряжение. Это дает возможность солнечной батарее работать бесперебойно. Диоды не позволяют батарее разряжаться или перегреваться. Аккумуляторы сохраняют энергию, резистор контролирует заряд, предотвращая использование избыточной мощности.

Базовый комплект солнечной батареи представлен:

• специальная панель;
• контроллер заряда;
• аккумуляторные батареи;
• инвертор.

Основные преимущества использования солнечных батарей в следующем:

• практичность и долговечность службы;
• никаких дополнительный затрат в период эксплуатации;
• расходуется нескончаемый природный запас;
• минимум технического обслуживания;
• высокий показатель коэффициента полезного действия;
• работа в бесшумном режиме;
• безопасность для природы.

Есть детали, которые ставят приоритетность использования солнечных батарей под сомнение:

• зависимость от погоды, а именно солнечного света;
• немалая стоимость конструкции;
• инженерные навыки при установке.

Существуют разные виды солнечных батарей:

• из монокристалического кремния — очень надежны, с долгим сроком эксплуатации, но из-за особых свойств достаточно дороги, по сравнению с другими видами батарей;
• из мультикристалического кремния — достаточно долгий срок службы, около тридцати лет, с хорошими показателями коэффициента полезного действия;
• из поликристалического кремния — средний срок службы, коэффициент полезного действия ниже, чем у предыдущих видов;
• тонкопленочные батареи — недорогие, для местностей с пасмурной погодой и небольшим количеством солнечных дней, в основе батареи лежит специальная светопоглощающая пленка;
• из аморфного кремния — показатели коэффициента полезного действия невысокие, но в основе батарей лежат фотоэлектрические преобразователи, позволяющие добывать недорогую электроэнергию;
• из теллурида кадмия — благодаря пленочной технологии коэффициент полезного действия достаточно высокий, цена ниже, чем у батарей из кремния.

Батареи бывают:

• маломощные — обеспечивают работу основных бытовых приборов и освещение дома;
• универсальные — дополнительно к освещению отопление большей части дома;
• высокомощные — покрывают все расходы потребления электричества и тепла.

Солнечные батареи применяются в различных сферах и отраслях:

• подача света в жилых помещений и общественных организаций;
• обеспечение энергией различного оборудования;
• освещение улиц;
• космическая отрасль;
• автомобильная отрасль.

Позитивным явлением в использовании солнечных батарей при обеспечении жилища теплом следующее:

• не требуется сжигание дров, угля, брикетов и это дает возможность существенно сэкономить деньги и не загрязнять окружающую среду;
• такой способ отопления не станет причиной возгорания;
• батареи способны функционировать и при незначительном поступлении солнечного света;
• конструкция независима от энергосистемы;
• система автоматизирована.

Оправдана ли установка солнечных батарей для частного дома или дачи? Как показывают наблюдения и отзывы пользователей, да. Особенно если они установлены в местности с преобладанием солнечной погоды. В период насыщенного солнца расходы на отопление и освещение можно покрыть полностью, в зимний период около восьмидесяти процентов энергии покрывается за счет энергии солнца. Экономия электричества на даче позволяет экономить бюджет.

Ветряк для дачи своими руками

Существует несколько вариантов ветряков:

• горизонтальный;
• вертикальный;
• турбина.

Они имеют различия и сходства, положительные и отрицательные стороны, но принцип работы одинаковый для всех — преобразование энергии ветра в электричество, накопление в аккумуляторах и использование для потребностей.

Правильно расположенный ветряк дает возможность получать энергию ветра независимо от направления, важна только его скорость.

Принцип работы ветряка для дачи не сложный. Ветер дует на лопасти, к ротару прикреплен генератор, в его обмотке генерируется электрический ток. Он накапливается в аккумуляторах и позволяет питать электроприборы. Иногда устанавливается комплект и з ветрогенератора и солнечной панели.

В состав ветряка входит:

• ротор;
• редуктор;
• защитный чехол;
• хвостовая лопасть;
• аккумулятор накопления энергии;
• преобразователь напряжения;
• инвертор.

Положительные стороны в использовании ветрогенератора для дома:

• материальные затраты только на профилактику оборудования;
• отлаженная работа ветровой станции не требует контроля и вмешательства;
• почти по всей территории страны возможна продуктивная работа ветряка;
• невысокий износ деталей.

Отрицательные стороны в использовании ветряка:

• высокий уровень шума работающего прибора;
• требует установки громоотвода;
• необходимо заземление;
• обязательная установка сигнальной лампочки;
• вероятность повреждения частей ветряка при сильных ураганных ветрах.

Самый распространенный вид ветряных установок-горизонтальный. Его несложно изготовить в домашних условиях и коэффициент полезного действия этого ветряка достаточно высок. Минусом конструкции есть необходимость скорости ветра выше пяти метров за секунду для его работы.

Как показывает опыт и отзывы пользователей альтернативного энергообеспечения, ветрогенераторы перспективны и позволяют частично или полностью покрыть затраты в использовании энергии.

Топливные генераторы для дачи

Топливные генераторы могут помочь решить ряд вопросов, связанных со следующими обстоятельствами:

• подача электричества для освещения жилища в ночное время;
• для функционирования бытовой техники;
• закачка воды из скважины или полив участка.

Это очень актуально для домов, отрезанных от системы электропитания после ураганов, в результате поломок и обесточивания при различных чрезвычайных ситуациях. Можно долгое время просидеть в ожидании восстановительных работ, а можно включить генератор и продолжить заниматься своими делами. Генератор обеспечивает бесперебойную подачу электроэнергии. Генераторы отличаются своими основными характеристиками, но имеют одинаковую конструкцию.

Преимущества использования генераторов в следующем:

• гарантия результата — электричество;
• компактные размеры и легкость переноски;
• простота эксплуатации;
• экономичность — энергия вырабатываемая аппаратом дешевле покупаемой у государства.

Основные виды генераторов:

• бензиновый;
• дизельный.

По типу работы выделяют:

• синхронный генератор;
• асинхронный генератор.

Проживание на территории дачного участка без электричества в настоящее время невозможно. Чтобы не остаться в самый неподходящий момент без электричества, можно использовать генератор.

Зеленая система для дачи

Если вас категорически не устраивают счета за отопление, электроэнергию или вы живете вдали от цивилизации, а протянуть электричество очень затратно- пришло время задуматься об автономном электрообеспечении. В Украине известная компания «Зеленая система» предлагает начинать использовать природные источники. Специалисты компании помогут спроектировать, рассчитать и подобрать оптимальную систему именно для вас.

Зеленый тариф — тариф на электроэнергию от частных лиц и за этот излишек государство платит частнику. На деле получается, что аккумулированная энергия солнца формируется в избытке, излишек поступает в общую сеть, в итоге частное лицо получает прибыль. Оформить все нужно правильно, для этого необходимо:

• купить, установить солнечную батарею;
• предоставить письма- уведомления и схему присоединения;
• согласовать схему в Облэнерго;
• оформить счет на оплату услуг;
• запустить панель в течение пяти дней после прохождения оплаты;
• оформить акт — договор купли — продажи электричества.

Самодельная электростанция для дачи

При удаленности от источников электропитания приходится самостоятельно придумывать варианты сооружения домашней электростанции. В основу этих конструкций чаще всего ложатся источники поступления альтернативной энергии: ветер, солнце, вода. Купить фабричный экземпляр электростанции иногда очень дорого и не всегда предлагаемые варианты удовлетворяют покупателя. В таком случае следует принять во внимание вариант самостоятельного изготовления станций по выработке электроэнергии.

Для создания ветряной электростанции своими руками следует создать ветродвигательную систему, подсоединить генератор и активизировать систему накопления энергии. Для домашней станции по выработке энергии целесообразнее использовать варианты с горизонтальным или вертикальным роторным вращением. Систему с вертикальным вращением проще сконструировать: вал, к которому крепятся параллельные лопасти. Для лопасти подходят материалы из листового железа. Их следует изогнуть в форме дуги, прикрепить к валу. Иногда используется дополнительный механизм по изменению угла лопастей в процессе работы, благодаря чему регулируется воздушное сопротивление. Это помогает избежать разрушения ветряка при наличии очень сильного ветра. Схема автономного энергосбережения поможет построить конструкцию правильно.

Самодельная солнечная электростанция представляет соединение солнечной батареи непосредственно с системой аккумулирования и расходования электричества. Самым дорогостоящим в данной конструкции являются солнечные панели. Необходимо правильно соединить части станции, защитить солнечные элементы, поместив конструкцию в специальный отсек. Станцию следует установить в самом подходящем месте, где энергия солнечного света будет максимальной.

Основное достоинство водяной электростанции – независимость выработки энергии от погодных условий, как с солнечной и ветровой электростанцией. Получение энергии воды – стабильно. Но все равно следует установить систему накопления выработанной энергии. Для построения конструкции необходимо приобрести такие части:

• лопастная установка;
• электрический генератор;
• соединитель.

В качестве генератора можно использовать вал автомобиля. В конце статьи можно посмотреть видео о том, как самостоятельно обеспечить электроснабжение дачи.

Неэффективная подача электроэнергии, перебои напряжения, частые поломки трансформаторов или отключение электричества больше не будет проблемой при наличии домашней электростанции альтернативного электроснабжения. Изучив плюсы и минусы каждого виды конструкций, можно принять решение о целесообразности установки какого-либо прибора для аккумулирования энергии из природных источников.

готовые решения — схемы и фото автономного электроснабжения загородного дома

Автор: Кургузов А.В, инженер по электроснабжению

Постоянный рост тарифов на услуги поставщиков электроэнергии ведет к неоправданному увеличению расходов на содержание частного жилья. Автономное электроснабжение дома, организованное одним из многочисленных, существующих на данный момент способов, поможет эффективно решить эту проблему и обрести независимость от централизованных энергосетей

Требования к автономным системам электроснабжения

Чтобы автономное электроснабжение частного коттеджа оправдало вложенные в его организацию средства, надежно функционировало в течение длительного периода времени с обеспечением должного уровня безопасности, необходимо, чтобы оно соответствовало целому ряду требований:

1. Неукоснительное соответствие эксплуатируемого оборудования нормам пожарной и электробезопасности
2. Невысокий уровень шумов или наличие соответствующей звукоизоляции
3. Возможность работы энергосистемы без вмешательства человека в течение длительного периода времени
4. Экономичность за счет низкого потребления энергоносителей
5. Ремонтопригодность и несложное эксплуатационное обслуживание
6. Надежная работа независимо от времен года и погодных условий
7. Экологическая безопасность устанавливаемого оборудования

Но главным требованием является бесперебойность и устойчивость электропитания всех энергопотребителей и электрооборудования, составляющего систему жизнеобеспечения вашего жилища.

Монтажу независимой системы должен предшествовать этап создания проекта электрики с предварительными расчетами всех необходимых параметров.

Более подробно о требуемых характеристиках можно прочесть в ПУЭ, а так же других действующих нормативах, регламентирующих данную область деятельности.

Плюсы и минусы автономного электроснабжения

Современные достижения науки и техники позволяют применять в автономных схемах электроснабжения самые разнообразные энергоресурсы и способы преобразования энергии. Все они имеют, как свои преимущества, так и недостатки.

Плюсы независимых энергосистем

• Возможность организации полноценного энергоснабжения коттеджа в удаленных и малонаселенных пунктах с отсутствием доступа к централизованной подаче электроэнергии
• Отсутствие необходимости платить за услуги поставки электричества и соблюдать социальные нормы потребления энергии
• Независимость качества и бесперебойности электрики от внешних факторов и энергопоставляющих компаний
• Отсутствие риска выхода из строя бытового электрооборудования из-за внезапных скачков напряжения (при правильных предварительных расчетах и соблюдении эксплуатационных норм для используемых систем)
• Возможность получения дополнительного дохода от продажи излишков электроэнергии государственным структурам в рамках одной из действующих экспериментальных программ

Минусы:

• Оборудование независимых систем электропитания является дорогостоящим
• Независимое энергоснабжение имеет длительный срок самоокупаемости
• Все расходы на ремонт и обслуживание ложатся на плечи домовладельца
• Необходимость самостоятельного регулярного ухода и обслуживания установленного оборудования

Виды и выбор источников энергии

Проблема выбора того или иного вида независимого электроснабжения для загородного коттеджа сводится к поиску доступного и недорогого источника энергии. К таковым относятся топливные электрогенераторы, работающие на бензине, солярке, других нефтепроизводных и природном газе.

Наиболее дешевым топливом считается природный газ. Но, чтобы такая энергосистема работала бесперебойно, необходимо наличие газификации.

Генераторы, использующие дизельное топливо, бензин и пр., потребуют наличия специальной емкости для хранения горючих жидкостей с необходимостью регулярного пополнения их запасов.

Среди автономных систем, преобразующих общедоступные природные виды бесплатной энергии, наибольшее распространение сегодня получили:

• Полупроводниковые панели, преобразующие солнечную энергию в электрическую – солнечные батареи
• Ветровые генераторы, вращаемые энергией ветра
• Небольшие гидроэлектростанции

Выбирая тот или иной вид электроснабжения для своего коттеджа, необходимо учесть все его технические характеристики, плюсы и минусы, имеющиеся потребности в электроэнергии, а также экономическую составляющую вопроса.

Далее рассмотрим более подробно каждую из перечисленных независимых энергетических систем в плане использования их на практике.

Готовые решения – какие бывают?

В настоящее время промышленность предлагает множество вариантов по организации независимого электроснабжения частных домов. В зависимости от поставленных целей, а так же имеющегося бюджета, Вы можете выбрать для себя одно из них. А предоставленная ниже информация поможет сориентироваться в достоинствах и недостатках каждого из вариантов и определиться с выбором.

Генераторы, работающие на жидком горючем

Это наиболее распространенные виды электрогенерирующих установок. Они позволяют быстро организовать независимое снабжение электричества Вашего коттеджа и участка, обладают для этого достаточной мощностью и надежностью.

Главным преимуществом жидкотопливных генераторов является их независимость от внешних погодных и других условий. Однако, из-за дороговизны дизельного топлива, бензина и других нефтепроизводных, данные системы получили распространение только в качестве резервных, используемых при отключении централизованной подачи электроэнергии. Мало кто может себе позволить сжигать от 0,25 до 1 литра топлива в час круглосуточно и ежедневно. Да и требующееся регулярное техническое обслуживание подобных агрегатов обходится недешево.

Еще один недостаток жидкотопливных энергетических установок – это высокий уровень шумов и повышенные требования безопасности. По этим причинам под дизельный или бензиновый генератор приходится оборудовать отдельное помещение, включая установку отдельной емкости для хранения запасов топлива.

Газовые электрогенераторы

Еще один вариант, с помощью которого можно реализовать автономное электроснабжение загородного дома – готовые решения с использованием оборудования, работающего на природном газе. Данные установки считаются экономически более выгодными в сравнении с жидкотопливными генераторами.

Однако их монтаж требует большого количества разрешительной документации, а так же профессиональных монтажных работ, выполняемых специалистами газовой компании. Также, при выборе данного варианта необходимо заказать проекта установки и последующего его согласование со всеми заинтересованными инстанциями.

Солнечные батареи

Солнечные батареи состоят из множества полупроводниковых элементов, в которых происходит преобразование световой энергии солнца в электричество.

Солнечная домашняя электростанция не требует никакого дополнительного топлива. А расходной частью при ее обустройстве является лишь стоимость закупаемого оборудования (солнечные панели, аккумуляторные батареи, инверторы, контроллеры, прочая аппаратура и материалы).

Эксплуатационное обслуживание солнечных батарей заключается в их правильной ориентации относительно солнца, а так же в регулярном протирании панелей от пыли, грязи, посторонних предметов, включая уборку снега в зимний период. Впрочем, установка панелей под определенным углом (около 70° относительно поверхности), препятствует скоплению на них снежных масс.

Возможность круглосуточного использования солнечной энергии обеспечивают накапливающие ее в течение дня аккумуляторы. При этом солнечная электростанция абсолютно бесшумна и экологически безвредна.

Заявленная производителем мощность солнечных батарей сохраняется в течение первых 20-25 лет эксплуатации. Затем уровень вырабатываемой электроэнергии снижается примерно на 20% и сохраняется в течение следующих 20 лет.

Облачность и другие погодные условия незначительно снижают производительность такого энергогенерирующего комплекса. Серьезно повлиять на эффективность солнечных панелей может только искусственная затененность и неправильное расположение их относительно солнца. Как правило, батареи должны «смотреть» на юг своей лицевой частью, где и расположены полупроводниковые элементы.

При размещении солнечных батарей на крыше коттеджа стоит позаботиться о дополнительном креплении кровли. Панели имеют немалый вес, что может пагубно сказаться на прочности не усиленных несущих конструкций.

Мощность солнечной электростанции можно наращивать в широких пределах, добавляя дополнительные панели и аккумуляторные банки, в зависимости от имеющихся энергетических потребностей.

Ветровые генераторы

Еще один источник альтернативной энергии – ветрогенератор. Он позволяет организовать экологически чистое автономное электроснабжение частного коттеджа за счет бесплатной энергии ветра.

Технически устройство представляет собой турбину, вращаемую атмосферными воздушными потоками. Ветряки располагают обычно на крышах зданий, а так же на стойках, мачтах и башнях высотой более 3 м.

В подобных генераторах происходит преобразование кинетической энергии вихревых воздушных потоков в механическую энергию вращающегося ротора, который и вырабатывает электричество для бытовых целей.

Чтобы определить целесообразность монтажа ветровой установки и ее будущую эффективность, необходимо тщательно изучить статистические данные метеослужб о силе и направлении ветров в районе проживания. Это надо сделать хотя бы за последние пару десятков лет. Подобную информацию можно почерпнуть в интернете, на сайтах погодной тематики.

Оптимальным условием для полноценной работы ветрового электрогенератора считается наличие постоянных ветров со скоростью 14 км/ч и более. Иначе, дорогостоящий агрегат просто не будет справляться со своими функциями, и вырабатывать достаточно электроэнергии для нужд вашего жилища.

К дополнительным достоинствам ветровых электрогенераторов можно отнести высокую надежность, отсутствие вредных выбросов и отходов, загрязняющих атмосферу и окружающую среду.

Бытовые гидроэлектростанции

Использование бесплатной энергии воды в целях вырабатывания электрической энергии требует наличия вблизи коттеджа естественного водоема. Системы переработки гидроэнергии в электрическую обладают высоким КПД, отличными показателями безопасности и экологичности.

Современные гидравлические турбогенераторы имеют высокую степень автоматизации и обеспечивают надлежащее качество вырабатываемой электроэнергии – стабильные показатели по частоте и напряжению.

Установка подобного агрегата в личных целях требует наличия проекта, согласованного с ведомством, управляющим водными ресурсами данной местности, а также иной разрешительной документации.

Как сделать автономную электростанцию своими руками

Полноценную систему независимого электроснабжения коттеджа можно сегодня собрать самостоятельно. Для этого необходимо обладать определенным опытом, техническими навыками, а так же знаниями о составе и принципе действия независимых энергетических комплексов.

В состав любой альтернативной схемы снабжения коттеджа электроэнергией входят следующие компоненты:

1. Исходный источник электрической энергии – топливный генератор или один из альтернативных источников, описанных выше (солнечные батареи, ветровая или гидравлическая турбина)
2. Блок заряда аккумуляторов, преобразующий параметры электроэнергии от первичного источника для передачи и накопления ее в аккумуляторных батареях
3. Накапливающие электроэнергию аккумуляторные батареи
4. Инверторное устройство, преобразующее напряжение аккумуляторов до необходимых параметров бытовой электросети (220 В, 50 Гц)
5. Кабели и провода электропроводки, выключатели, автоматы, розетки, распределительные щитки и т. д.

Подобрать и приобрести необходимые составляющие не составит труда. Все упирается лишь в финансовые возможности и существующие потребности в электроэнергии.

Эффективность будущей энергосистемы будет зависеть от правильности первоначальных расчетов, качества подобранного электрооборудования и ваших умелых действия как монтажника.

Поскольку стоимость большей части необходимых устройств довольно велика, если Вы не уверены в своих навыках и умениях, лучше обратиться за советом и помощью в монтаже к профессионалам. Только так Вы получите гарантию эффективности и окупаемости своей независимой системы энергоснабжения.

Читайте другие статьи по данной тематике

Услуги по данной тематике

Как обеспечить автономное энергоснабжение на даче

Солнечные панели на этой крыше способны обеспечить 1 кВт электроэнергии

Давайте комплексно рассмотрим эту проблему и разберем все способы создать энергетическую автономность коттеджа при самых крутых погодных условиях.  

Ситуация зависит от типа применяемой энергии — электрической или тепловой. Для получения тепловой энергии непосредственно на участке потребуется твердое и жидкое топливо или газ (централизованный либо привозной). О них мы еще поговорим. А пока разберемся с причинами прекращения подачи или снижения качества электроэнергии. 

Проблемы с подачей электроэнергии

К проблемам с электроснабжением дачного дома относятся: 

1. превышение или понижение напряжения относительно нормы;
2. подача напряжения с параметрами, не соответствующими требованиям производителя техники, которая используется в доме; 
3. полное отсутствие электричества.

Длительные отключения электроэнергии случаются редко (поистине уникальный случай отключения целого Крыма сегодня вспоминать не будем), но их нельзя не учитывать. Ведь в таком случае прекращает работать все электрооборудование котельной, появляется реальная опасность размерзания систем отопления и водоснабжения.

Как показывает отечественная практика, обычные дома при выключении отопления выстуживаются примерно в течение 2-3 дней. Разумеется, без негативных последствий тут не обойдется. Но если использовать в системе незамерзающий теплоноситель, повреждений оборудования можно избежать.

Отсутствие тока касается не только электрокотлов, но и сопутствующего оборудования, которое требует непрерывной и качественной электроэнергии. 

Традиционная система отопления состоит из:

• теплогенератора (котел с горелкой), 
• циркуляционных насосов, 
• запорно-регулирующей арматуры, 
• трубопроводов,
• распределительного коллектора.

Для работы котла и горелки, а также циркуляционного насоса и сопутствующей электроники требуется переменное синусоидальное напряжение 220–230 В с частотой 50 Гц. Качество энергии в электросети определено в  ГОСТ 13109-97. Этот нормативный документ предусматривает отклонение от номинального значения напряжения 220 В ±5 %.

Если напряжение не «дотягивает» до 208 В или превышает 232 В, электронные узлы и цепи оборудования могут выйти из строя (или их рабочие характеристики не будут соответствовать требуемым значениям). Досадно, но такая коллизия не считается гарантийным случаем. Поэтому замену или ремонт техники придется оплачивать потребителю. Что мотивирует владельца дачи позаботиться о надежной подаче электропитания для автономной котельной.

Слева: Центр электроснабжения небольшого поселка — масляный трансформатор Справа: Источник бесперебойного питания. Фото В. Черномашенцева

Есть ли еще причины перебоев с подачей электроэнергии? Да, их немало. Это скачки или кратковременный провал напряжения, отрыв «нейтрали», да и просто грозовые разряды. Разумеется, у инженеров есть способы решения или как минимум смягчения таких проблемных ситуаций.

«Дорожная карта» энергонезависимости

Для обеспечения загородных домов надежным электропитанием, а также для штатной работы всех инженерных систем (отопления, водоснабжения, канализации, сигнализации) используют:

1. стабилизаторы напряжения, 
2. источники бесперебойного питания (ИБП),
3. дизель-генераторные установки.  

Каждый из этих аппаратов предназначен для решения определенной задачи и защищает от определенного типа дефектов сетевого электроснабжения. 
 

Мы за стабильность!

Стабилизатор напряжения автоматически поддерживает в сети потребителя требуемое номинальное напряжение, корректируя перепады напряжения в общей сети. При аварийном скачке он отключит оборудование от источника, ставшего опасным. Поэтому главный параметр надежности этого прибора — его быстродействие. Если срок срабатывания превышает 1 сек, то электронные компоненты котельного оборудования рискуют потерять работоспособность.

Отдельный вопрос — выбор стабилизатора по величине мощности. Вряд ли все приборы на участке, потребляющие электроэнергию, будут включаться и работать одновременно. Необходимо знать, что при использовании асинхронных двигателей, компрессоров, насосов мощность стабилизатора  должна в 3–5 (!) раз превышать номинальную мощность потребителей. Так что расчет суммарной мощности должен быть произведен обдумано, с учетом всех обстоятельств.

Еще до момента приобретения надо определиться, какой стабилизатор вам нужен — однофазный или трехфазный. Даже если у вас на участке есть или предполагается хотя бы один трехфазный потребитель, придется покупать трехфазник.

Электронный стабилизатор. Фото с сайта nadavi.com.ua

Современные газовые котлы в основном работают только при подаче электроэнергии. Хоть и небольшой, но абсолютно необходимой. У каждого вида электрозависимых компонентов — свое энергопотребление:

• электроника котлов и газовые клапаны потребляют не больше 80 Вт, 
• циркуляционные насосы — до 200 Вт,
• горелки вместе с вентиляторами — 50–300 Вт.

В среднем для бытовых котлов со встроенными горелками и насосом нужно не более 250 Вт (да простят меня истинные знатоки отопительного ремесла, но я намерено опускаю информацию о горелках, точнее об их требованиям к электроснабжению: эта тема чересчур специфична).
 
Сегодня трудно представить газовый котел без страховочных приборов. Без них никуда. Но именно они и становятся самым уязвимым местом в случае проблем с электроснабжением. Речь о системах аварийного отключения газа и запорных электромагнитных газовых клапанах. Они «тянут» не более 35 Вт. При возможном  отключении электричества подача газа прекращается автоматически: клапан сработает на закрытие в течение 8 миллисекунд. Но это, к сожалению, означает, что даже такое мгновенное прерывание электроснабжения приводит к остановке котла, так что запускать его потом придется вручную. Поэтому надо позаботиться о том, чтобы питание системы аварийного отключения газа было непрерывным.

При покупке стабилизатора следует знать, что выгоднее приобрести один мощный прибор и обезопасить весь коттедж полностью, а не только котловую группу. Стабилизатор высокой мощности надежнее в эксплуатации.

Рассмотренные стабилизаторы хороши при кратковременных перебоях с электричеством и его качеством, однако бесполезны при реальных ЧП при электроснабжении. В этом случае дачное хозяйство не оставят в беде источники бесперебойного питания (ИБП) или дизель-генераторные установки, обеспечивающие автоматическое возобновление подачи электроснабжения. Познакомимся с обоими спасителями еще не замерзших дачников поближе.

Источники бесперебойного питания (ИБП) 

Источник бесперебойного питания состоит из блока питания и аккумуляторов. Когда ИБП включают в сеть, происходит естественная зарядка аккумуляторов через зарядное устройство, преобразующее переменный сетевой ток в необходимые для батарей 12V. Одновременно обеспечивается подача электроэнергии 220V непосредственно на газовый котел и другое оборудование. Когда батареи зарядились полностью, зарядное устройство отключается и обеспечивается лишь штатное электропитание системы.

Фото с сайта linkstroy.ru

В случае отключения централизованного электроснабжения источники бесперебойного питания гарантируют долгую (до нескольких суток) непрерывную работу системы отопления. Хорошего качества бесперебойники обеспечивают электропитанием отопительные системы даже тогда, когда полностью прекращается подача напряжения либо ухудшается его качество в основной сети.

В первом случае электрогенераторы переходят в режим резерва и генерируют стабилизированное переменное напряжение (220 В, 50 Гц) синусоидальной формы, используя аккумуляторные батареи. Когда сеть восстанавливается, они заряжают аккумуляторы. 

Последние должны выдерживать не менее 500-600 циклов заряда-разряда, причем многое зависит от «графика работы». При напряженной жизни — скажем, ежедневной перезарядке — срок эксплуатации аккумуляторов может сократиться до 2 лет. Однако при спокойной работе, без авралов, срок службы аккумуляторов может быть продлен до 8-10 лет, после чего их емкость начнет падать и потребуется замена.

При регулярных перебоях или при полном отсутствии электроэнергии ИБП по своим мощностным характеристикам не может конкурировать с электрогенератором с двигателем внутреннего сгорания. Но будет отличным дополнением к нему. Хотя, разумеется, такое резервирование по мощностям обойдется дороже.

Целесообразнее применять генератор только для подзарядки аккумуляторов ИБП. В таком подходе есть два преимущества:

1. вы экономите топливо, а значит, и семейный бюджет;
2. в период отключения мотора вы ощутите всю прелесть дачной тишины.

ТЭЦ на даче

Обоснованной заменой ИБП станет электрогенератор, работающий от двигателя внутреннего сгорания (бензинового или дизельного). В комплект оборудования входит: 

• сам двигатель внутреннего сгорания с электрогенератором,
• автоматика управления, реагирующая на пропадание основного электропитания (или устройство ручного запуска). Такая машина, вращая вал электрогенератора, обеспечивает производство нормативной по своим параметрам электроэнергии. 

В качестве примера можно привести миниатюрный бензиновый электрогенератор ITC Power GG900Si мощностью всего 0,75 кВт. Он выполнен в виде чемоданчика и весит 12 кг. Топливный бак рассчитан на 1,6 литра, а расход топлива составляет 0,5 литра в час. То есть каждые три часа придется доливать топливо. К слову, не забудьте выключить при этом агрегат. 

 
Бензиновый электрогенератор ITC Power GG900Si

Недостатки электрогенераторов:

• Выхлопные газы от двигателя попадают в атмосферу. И это вряд ли порадует дачников, предпочитающих чистый воздух. 
• Кроме того, не бывает бесшумных двигателей внутреннего сгорания. К слову, упомянутый выше «чемоданчик» генерирует немало шума – 58 Дб. Гул работающего движка услышите не только вы, но и соседи по даче.

Некоторые аппараты выполняются в шумозащитных корпусах, что, разумеется, повышает их стоимость. Имеет смысл подумать о размещении собственной ТЭЦ где-то на заднем дворе. По крайней мере, не за стенкой хозяйской спальни.

Появление в хозяйстве такой мощной установки влечет за собой целый шлейф проблем:

1. Надо позаботиться о емкостях для хранения топлива и моторного масла.  
2. Тут же возникает необходимость обеспечения пожаробезопасности такого склада ГСМ. 
3. Если вы рачительный хозяин, то придется подумать и о плановых ремонтах и техническом обслуживании дизельных или бензиновых генераторов. 

Однако чего не сделаешь ради энергонезависимости собственного жилища. 

О видах генераторов, принципах их выбора и нюансах подключения читайте в публикациях:

Хорошо забытая альтернатива

Можно ли пользоваться газовым котлом, если нет электроснабжения? Да, можно. Но для этого надо не гнаться за новизной, а установить на даче соответствующий котел. Отдельные модели отечественных и импортных котлов способны работать и без электричества. Имеющиеся в автоматике термопары обеспечивают выработку термоЭДС для нормальной работы оборудования. «А как же будут работать насосы?», — спросит внимательный читатель.

Необходимости в циркуляционных насосах здесь нет. Трансфер теплой воды по системе отопления происходит за счет естественного перепада температур: нагретый теплоноситель поднимается по трубам вверх, а остывающий возвращается обратно в котел.

Реальный недостаток такого «новаторского» подхода — то, что нужно установить трубы большого диаметра: свыше 1 дюйма (25 мм), а сама система отопления весьма громоздка, долго разогревается и медленно реагирует на команды изменить температуру.

 

Что кроме дров?

Надежность работы дачной котельной обеспечивается гарантированной подачей топлива. В подавляющем числе случаев речь идет о сетевом газе или дизельном топливе.

Система газоснабжения подает метан с рабочим давлением 13, а иногда и 20 мбар. Конкретная величина зависит от региона или от потенциала газораспределительного узла. Метан должен иметь такое давление и объем подачи на входе в котел для работы с генерированием нужного количества энергии.

Как советуют инструкции по эксплуатации отопительного оборудования, давление газа на входе в котел должно быть не менее 11, 5 мбар. Однако, как показывает практика, при сильных морозах давление метана может снизиться до 8, а иногда и до 3–4 мбар. В таком случае не стоит ожидать от котла расчетной мощности. Он просто прекратит работать. Или горелки повредятся из-за прогорания малым пламенем.

Кроме крутых морозов, причинами падения давления в сетях могут стать засоры или замерзание воды в газопроводах, нештатная работа клапанов или регуляторов газа в распределительных шкафах.

Что делать, если зимой давление газа запредельно низкое? Не замерзать же?

Можно порекомендовать несколько решений:

• Запастись резервным котлом, работающим на другом виде топлива (электричество, дрова, солярка).  

• Обзавестись котлом, способном работать на пониженном давлении газа до 3-4 мбар.
• Применять котлы большей мощности, чем необходимо для отопления загородного дома. Но цена мощных котлов тоже немаленькая. 
• Установить у себя на участке высокотехнологичную систему автономного газоснабжения. Разумеется, речь не о переносных баллонах для газовых кухонных плит. В московском узле успешно конкурируют три достойных компании, гарантированно доставляющие такое топливо по «первому звонку». Однако мне неизвестно, насколько у них развиты сети мобильных заправок по всем регионам России. 

Газ заказывали? 

Система автономного газоснабжения на базе сжиженного углеводородного газа (СУГ) состоит из:

• подземного резервуара, 
• блока регулирующей и предохранительной арматуры, 
• газопровода,
• газового котла.

Газовый резервуар в еще открытом котловане. Фото с сайта oborudunion.ru

В резервуаре находится СУГ под давлением около 10 атм. На выходе из емкости стоит редуктор, который понижает давление испаряющегося газа до 0,3-0,5 атм — как в подземном трубопроводе и на входе в газовый котел. Это давление соответствует давлению сетевого газа в наших квартирах, поэтому никаких отличий в эксплуатации нет.

Система автономного газоснабжения. Фото с сайта ventek23. ru

Система на базе сжиженного углеводородного газа (СУГ) обладает рядом бесспорных достоинств:

1. Обеспечивается привычный городской комфорт при использовании метана.
2. Система неприхотлива в эксплуатации: нет ни золы, ни сажи, ни окислов и запаха серы (как от дизельного топлива).
3. СУГ спроектирована и произведена с учетом максимальной безопасности для человека и окружающей среды. Газовая емкость располагается под землей и обладает двукратным запасом прочности по отношению к рабочему режиму системы.
4. Отопление с применением СУГ дешевле, чем дизельным топливом или  электричеством.
5. Заправка топливом не сложнее заправки автомобиля на АЗС. Необходимо только обеспечить удобный доступ автомобиля-заправщика к резервуару (длина заправочного шланга около 10 метров.
6. Предприятие-изготовитель гарантирует срок службы резервуара не менее 20 лет.

Такая система действительно придает отдельному коттеджу статус энергетически независимой территории.   Так сказать, цель достигнута. Если вас интересует тот вопрос, прочтите статью Автономная газификация дома. 
 

Миниатюрные дрова

На нашем сайте не раз писали о самом молодом типе топлива, способного обогреть загородный дом, – пеллетах. Их применение в твердотопливных котлах действительно повышает уровень энергетической независимости коттеджа. Внешне они похожи на маленькие палочки длиной до 6 см и диаметром около 8 мм. Для подачи топлива в топку используется шнековый винт: точь-в-точь как в мясорубке. Таким образом исключается должность истопника (вечная головная боль при эксплуатации твердотопливных котлов, причем в прямом и переносном смысле) и появляется возможность автоматизировать подачу пеллет.  

Пеллеты. Фото: pixabay.com

Но мы не забываем, что в пеллетном котле тоже есть потребители электроэнергии. Без них никуда не денешься. Это вентилятор и электродвигатель привода шнека, в иных схемах — плюс насос. В сумме они «потянут» на 200 Вт, причем шнек работает всего 2-3 минуты в течение часа. Согласитесь, найти такую мощность для 100% отопления коттеджа нетрудно, особенно после прочтения первых глав этой статьи.

Есть у пеллет и еще одно важное достоинство  — снижение пожароопасности по сравнению с газом и дизельным топливом. Подробнее об этом виде топлива вы можете прочесть в публикации Пеллетное отопление для дачи, а об альтернативных решениях расскажет статья Плюсы и минусы различных видов твердого топлива для котлов: древесина и её производные. 
 

Туманные перспективы авангардных решений 

Нельзя не вспомнить и о модных ныне источниках возобновляемой энергии, способных обеспечить энергетическую самостоятельность и живучесть отдельно стоящему загородному дому.

Ветрогенератор. Фото с сайта pixabay.com

Казалось бы, поставь рядом с домом «ветряк» — и будет тебе счастье. Однако, как обычно, черт прячется в деталях. Действительно, существуют ветродвигатели, устойчиво генерирующие качественную электроэнергию. Скажем, небольшая (метров 12 высоты) «мельница» способна дать около 3 кВт. Но где найти этот устойчивый ветер, постоянно наполняющий вращающиеся лопасти даровой энергией? В садоводческом товариществе? В лесу? В самом деле: где? Вряд ли вы поставите свой дом с садом и огородом на скале, обдуваемой хотя бы легким бризом.

Однако поиск ветра еще не самое главное в этой энергетической западне. Дело в том, что при вращении лопастей эта машина генерирует низкочастотные колебания воздуха, крайне негативно воздействующие на нервную систему любого представителя  фауны, не только человека.

Если вы поставите «ветряк» вдалеке от жилья, в чистом поле, то полевые мышки-норушки изменят пути своих миграций. То же произойдет с косяками рыбы, размести вы его на острове (или сваях) в середине водоема.

Итак, этот вариант для дачи не подходит. Тогда, может быть, солнечные фотогальванические панели на южный скат крыши?

Хорошая вещь, но надо понимать: чтобы получить 1 кВт электроэнергии, придется развернуть в самом скромном случае 17 м² этих панелей. То есть энергии хватит только для слабого электрочайника. А как будут работать панели, если их припорошит снежком? Догадываетесь? А кто и как будет сметать со скользкой крыши этот снежок? Да и асоциальные элементы, вечно бродящие по опустевшим осенью дорожкам садоводческих товариществ рады будут стать обладателями технической новинки, которую можно быстренько обменять на всем понятное жидкое топливо для непосредственного согрева. Словом, солнечные батареи несут с собой ряд проблем разного характера, хотя сами по себе они технологически хороши. Краткий обзор их видов вы найдете в публикации Как выбрать солнечную батарею для дачи. 

 

В целом же современные технологические разработки позволяют обеспечить реальную энергетическую независимость загородного дома. Продумав комбинацию различных методов, вы сможете создать на своем участке островок тепла, света и уюта, даже если центральное энергоснабжение выйдет из строя.

Читайте также:

Автономное электроснабжение загородного дома и дачи

Для дачи или загородного дома автономное электроснабжение может оказаться вполне актуальным, а в определенных случаях, даже, безальтернативным способом энергообеспечения.

Акцент на загородном доме или даче как потенциальных объектах для оборудования автономной системой электроснабжения стоит сделать по ряду возможных причин:

• отсутствие технической возможности их централизованного подключения к электрическим сетям,
• экономическая нецелесообразность такого подключения ввиду большого объема работ, соответственно их высокой стоимости,
• низкая стабильность имеющейся «классической» системы электроснабжения.

Правда, для последнего случая может оказаться целесообразным установка дома или на даче источников бесперебойного питания (ИБП).

Общая структурная схема системы автономного электроснабжения имеет вид:

Здесь:

1. первичный источник электроэнергии,
2. зарядное устройство,
3. аккумуляторная батарея,
4. инвертор.

ИСТОЧНИКИ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ

В качестве первичного источника энергии для организации автономного электроснабжения могут использоваться:

• солнечные батареи;
• ветрогенераторы;
• электрогенераторы, работающие на различных видах топлива.

Последние для рассматриваемых систем электроснабжения наименее предпочтительны из за высокой стоимости киловатта вырабатываемой электроэнергии, значительного уровня шума.

Аккумулятор необходим для накопления и последующей отдачи энергии, поскольку энергоотдача источников энергии, использующих солнечный свет или ветер зависит от интенсивности последних. Количество солнечных дней или роза ветров зависят от региона, времени года, конкретных погодных условий, в конце концов.

Кроме того, потребители электроэнергии, используемые дома или на даче, эксплуатируются также неравномерно, потребляемая ими мощность в разное время может значительно меняться. Таким образом, аккумуляторная батарея играет роль своеобразного буфера.

Зарядное устройство преобразует напряжение (ток) первичного источника до величин, необходимых для нормальной работы аккумулятора, а инвертор осуществляет обратную операцию, выдавая на выходе необходимое нам напряжение.

Кстати, они могут быть функционально объединены в одном корпусе, безусловно, должны иметь ряд защит, регулировок (от перегрузки, перезаряда, короткого замыкания и пр.).

Емкость аккумуляторной батареи определяется мощностью системы энергоснабжения, а также климатическими условиями о которых говорилось выше.

Кстати, если позволяют средства, можно одновременно использовать солнечные батареи и ветрогенератор. Это очень здорово может нивелировать капризы погоды, ее сезонные изменения.

На эффективность работы автономного электроснабжения могут влиять самые различные факторы, например, расположение дома.

Таким образом, состав оборудования системы автономного электроснабжения, его характеристики зависят от множества факторов и, чтобы она была по настоящему автономной, ее расчет, конфигурирование однозначно должны производить профессионалы, а Вы, со своей стороны, должны быть готовы предоставить все необходимую информацию, учитывая вышесказанное.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Автономное электроснабжение: выбираем электрогенератор для дома и дачи

Автономное электроснабжение: выбираем электрогенератор для дома и дачи

Счастливые обладатели загородных домов знают на собственном опыте, что без электрогенератора никак не обойтись, ведь именно он обеспечивает бесперебойное питание на дачном участке. Сейчас рынок переполнен многочисленными видами электрогенераторов с разными характеристиками и параметрами. В этой статье мы хотим рассказать все, что знаем о электрогенераторах и том, на что стоит обратить внимание при их покупке.

Виды электрогенераторов

Существуют три вида бытовых генераторов для дома и дачи:

Принцип работы электрогенератора достаточно прост: двигатель внутреннего сгорания, установленный внутри, передает вращение непосредственно на ротор генератора, в результате чего в статоре наводится электродвижущая сила. В целом данный принцип работы сохраняется во всех разновидностях электрогенераторов, основные различия которых заключаются в веществе для заправки, мощности, уровне шума и др.

Плюсы и минусы электрогенераторов

Дизельный генератор – это отличный альтернативный источник электричества. Он предназначен для интенсивного использования и прекрасно подходит в том случае, когда необходимая потребляемая мощность – более 10-и киловатт.

Плюсы дизельного генератора:

• большая мощность;
• долговечность;
• удобство в эксплуатации;
• небольшие затраты на обслуживание;
• низкая пожароопасность.

Минусы дизельного генератора:

• большой вес;
• высокая ценовая категория;
• большой уровень шума;
• нередки трудности из-за ручного старта.

Бензиновый генератор – особо не отличается большой мощностью из-за того, что работает исключительно на бензине. Но тем не менее он прекрасно справляется со своими задачами для обеспечения резервного или аварийного электроснабжения в загородном доме.

Плюсы бензинового генератора:

• маленький вес, мобильность, компактный размер;
• невысокая ценовая категория;
• легкость в эксплуатации;
• низкий уровень шума;
• быстрый запуск в холодных условиях.

Минусы бензинового генератора:

• дорогой в эксплуатации;
• размещение только в хорошо проветриваемом помещении.

Газовый генератор работает на сжатом пропане, очень выгоден и удобен в эксплуатации при наличии доступа к газопроводу. На сегодняшний день на рынке часто встречаются модели газовых генераторов, работающих на бутане, пропан бутане или природном газе.

Плюсы газового генератора:

• надежность;
• отсутствие выхлопов;
• длительность в эксплуатации;
• износоустойчивость;
• небольшие затраты на обслуживание;
• высокий уровень КПД.

Минусы газового генератора:

• взрывоопасность;
• необходимость наличия специальных навыков при монтаже;
• высокая ценовая категория;

Выбор электрогенератора: какой лучше?

Чтобы сделать выбор в пользу определенного генератора для дома и дачи, нужно учесть множество нюансов. Если у вас небольшая дача, где не так много источников света, компактная, портативная электроплита, то вам следует выбрать газовый или бензиновый мини генератор с мощностью до двух киловатт.

Для больших хозяйственных нужд лучше выбрать бензиновый 7-киловатный электрогенератор. Он сможет осветить все комнаты загородного дома, даст полноценное питание всем розеточным группам, а также обеспечит работу таких кухонных электроприборов как: миксер, чайник, соковыжималка, тостер, а также небольшая плита.

Если у вас очень большой дом со значительным количеством осветительных приборов и домашней электротехники, обратите внимание на мощные дизельные генераторы. Они созданы для длительной работы и могут бесперебойно обеспечивать электричеством не только сам дом, но и все дополнительное освещение дачного участка: беседки, гараж, складские помещения, а также уличные фонари.

В любом случае, самое главное – это выбрать качественный электрогенератор проверенного производителя, что вы всегда можете сделать в одном из гипермаркетов сети ОБИ.

Вам могут пригодиться

26.07.2017

Подписаться на рассылку

Автономное электроснабжение загородного дома | Резервное электроснабжение дач и коттеджей

Невозможно представить себе современный загородный дом без инженерных коммуникаций и
систем, обеспечивающих комфортное проживание в любое время года. Отопление, водоснабжение, канализация, системы
безопасности всё это требует для своей работы качественно спроектированной и профессионально установленной системы
электроснабжения. Наша компания профессионально оказывает весь спектр услуг в области проектирования и монтажа
различных инженерных систем и коммуникаций. Организация электроснабжения загородных домов является одним из основных
направлений деятельности ООО «ТСМ-ИНЖИНИРИНГ». Проконсультироваться со специалистом можно по телефону монтажного
отдела +7 (495) 108-58-21 или отправив Ваш вопрос на e-mail: [email protected] с указанием телефона для связи с Вами.

Источником электроснабжения загородного дома, как правило, служит централизованная сеть,
но с развитием загородного строительства в отдаленных или не освоенных районах все чаще возникает потребность в
автономном источнике электроснабжения. Ещё одним фактором, благодаря которому автономное электроснабжение
загородного дома приобретает всё большую популярность, является традиционно низкое качество централизованного
электроснабжения в нашей стране. Зачастую, постоянные отключения и скачки напряжения в сети делают невозможным
использование современной климатической техники, например подавляющее большинство отопительных котлов и
циркуляционных насосов, применяемых в отопительных системах, нуждаются в бесперебойном подключении к источнику
электричества.

Передача электроэнергии на расстояния осуществляется по высоковольтным линиям
электропередачи, для того чтобы преобразовать напряжение для использования в быту применяются трансформаторные
подстанции понижающие напряжение с 6-35 кВт до 380/220 Вт. От подстанций электричество распределяется по конечным
потребителям загородным домам, дачам либо коттеджам.

Для того чтобы подключить дом к сети необходимо организовать ответвление которое может
быть как воздушным (провод закрепляют на специально оборудованных столбах) так и расположенным под землей. В целом
подземное ответвление можно считать более надежным, так как исключается воздействие на кабель погодных факторов
(ветер, обледенение), а так же повреждение его негабаритным транспортом.

Автономное электроснабжение загородного дома требуется в тех случаях, когда подключение
к централизованной сети электроснабжения не возможно, либо для подстраховки на случай отключения электричества что в
нашей стране не редкость. Работа всех систем обеспечивающих комфорт проживания в загородном доме зависит от
бесперебойного электроснабжения. В зависимости от решаемых задач автономное электроснабжение может быть основным и
резервным.

Основное автономное электроснабжение загородного дома необходимо в тех случаях,
когда подключение к централизованной сети невозможно. Источником электроэнергии в данном случае будет мини
электростанция или генератор большой мощности. Как правило, для основного электроснабжения выбирают дизельные
генераторы с водяным охлаждением, они надежней и экономичней установок работающих на бензине при этом существенно
дороже. Благодаря низким оборотам дизельного двигателя такие устройства производят меньше шума и обладают большим
моторесурсом, а система водяного охлаждения позволяет использовать генератор круглые сутки на протяжении длительного
времени.

Резервное электроснабжение дачи или коттеджа обеспечивает бесперебойную работу системы
отопления и других инженерных систем дома в случае отключения электричества, а так же позволяет защитить сложную
технику от кратковременных перепадов напряжения при низком качестве централизованного электроснабжения. В случае
если возможны длительные перебои с электроснабжением из внешней сети наилучшим решением будет использование
генератора с бензиновым двигателем с воздушным охлаждением, они компактны и не дороги, но не рассчитаны на
длительную непрерывную работу (время непрерывной работы около 8-10 часов). Если же длительные перебои
электроснабжения случаться крайне редко можно обойтись источником бесперебойного питания (ИБС), который обеспечит
штатную непрерывную работу отопительной системы и других приборов в случае кратковременного отключения электричества
или скачка напряжения. На сегодняшний день ИБС является неотъемлемой частью всех энергозависимых систем отопления,
так как даже кратковременное отключение электричества может привести к «зависанию» автоматики котла и остановке всей
системы, а так же к повреждению сложных бытовых приборов, таких как плазменные панели и т.д.

Для наилучшей организации электроснабжения загородного дома желательно включить все
коммуникации и оборудование в проект на стадии его разработки. Так же важен профессиональный монтаж и сервисное
обслуживание оборудования. Специалисты ООО «ТСМ-ИНЖИНИРИНГ» более 15 лет занимаются проектированием, монтажом и
сервисным обслуживанием различных инженерных систем и коммуникаций, за это время был накоплен обширный опыт
позволяющий выполнять все работы строго в оговоренные сроки на высоком профессиональном уровне. Получить
консультацию по всем организационным и техническим аспектам организации электроснабжения загородных домов, дач и
коттеджей можно по телефону +7 (495) 108-58-21 или отправив Ваш вопрос на e-mail: [email protected] указав в письме телефон для связи с Вами.

автономных энергосистем | Модернизация сети

NREL исследует автономные энергосистемы, применяя новые концепции, такие как
автономные системы в электрические сети.

Сосредоточившись на фундаментальных исследованиях в области теории оптимизации, теории управления, анализа больших данных,
и теории сложных систем, мы стремимся разработать гибкую структуру планирования и работы
которые могут идти в ногу со сложностью современных электрических сетей.Ключевой аспект этого
Research разрабатывает механизмы для управления и оптимизации распределенных сетей. в отличие
текущие системы, которые полагаются на централизованные вычислительные платформы для управления сетью, автономные
энергосистемы могут самоорганизовываться и контролировать себя с помощью передового машинного обучения.
и моделирование. Для этого автономные энергосистемы будут полагаться на масштабируемую сотовую связь.
блоки, которые могут действовать аналогично микросетям, самооптимизируясь при изолировании и участвуя в оптимальной работе при соединении
в большую сетку.

В дополнение к преимуществам автономных энергосетей с точки зрения эксплуатации сетей,
они обеспечивают значительные преимущества для устойчивости за счет устранения единичных точек отказа
в мониторинге и управлении сетью. Это гарантирует безопасность работы системы.
от атак и устойчивость к отключениям, непредвиденным обстоятельствам и стихийным бедствиям.

Мастерские

Семинар по автономным энергетическим системам, август.19–20, 2020

Инновационные методы оптимизации и управления для автономных систем с высокой степенью распределенности, 11–12 апреля 2019 г.

Семинар по автономным энергетическим сетям, 13–14 сентября 2017 г.

Публикации

Распределенное обучение с подкреплением с ADMM-RL, Американская конференция по контролю (2019)

Эффективная распределенная оптимизация ветропарков с использованием проксимальных первично-двойных алгоритмов, Американская конференция по управлению (2019)

Иерархическое регулирование распределенного напряжения в сетевых автономных сетях, Американская конференция по управлению (2019)

Онлайн-оптимизация как контроллер обратной связи: стабильность и отслеживание, IEEE Transactions по управлению сетевыми системами (2019)

Первично-двойные онлайн-методы с обратной связью по измерениям для изменяющейся во времени выпуклой оптимизации, IEEE-транзакции по обработке сигналов (2019)

Седловая динамика для оптимизации на основе распределенной обратной связи, IEEE Control Systems Letters (2019)

Краткосрочное прогнозирование в сети для автономной ветровой электростанции, Американская конференция по контролю (2019)

Оценка направления ветра с использованием данных SCADA с оптимизацией на основе консенсуса, Wind Energy Science (2019)

Autonomous Energy Grids, 51-я Гавайская международная конференция по системным наукам (2018)

Потребности в фундаментальных исследованиях для автономных энергосетей: итоговый отчет семинара по
Автономные энергетические сети: 13–14 сентября 2017 г., , Технический отчет NREL (2017 г.)

Контакт

андрей[email protected]
303-275-3912

Первая в мире автономная электростанция станет победой для энергосистемы

Джонни Вуд

Завод T-Point 2 компании Mitsubishi Power спроектирован так, чтобы произвести сейсмический сдвиг в производстве электроэнергии.

Модель Mitsubishi Power

Не каждый день сиквел превосходит оригинал. Но это похоже на правду для T-Point 2, электростанции нового поколения в Такасаго, Япония, в часе езды к западу от Кобе.

Первоначальный объект, известный как T-Point, изменил правила игры, открывшись в 1997 году.Демонстрационная установка позволила группе Mitsubishi Heavy Industries (MHI) испытать и проверить газовые турбины и другое оборудование в реальных условиях электростанции, что является значительным отклонением от отраслевых норм заводских испытаний и бета-тестирования.

Однако сегодня на этой площадке находится T-Point 2 Mitsubishi Power, недавно построенный объект, оснащенный передовыми цифровыми технологиями, которые, как ожидается, сделают его первой в мире автономной электростанцией с комбинированным циклом.

В знак признания этого прорыва в области производства электроэнергии и самой сети журнал Power назвал ее «Электростанцией 2020 года».«

T-Point 2 может стать строительным материалом для нового поколения более умных, устойчивых и более интегрированных электростанций.

Цифровой с самого начала

Работая на коммерческой основе с лета 2020 года, газовая электростанция поставляет 566 МВт электроэнергии в региональную сеть Японии. Но что делает этот объект таким особенным, так это то, как он подает электроэнергию.

Еще до начала эксплуатации T-Point 2 была цифровой по своей сути: 3D-моделирование строительства в виртуальной реальности использовалось при строительстве физического завода.Это дает Mitsubishi Power возможность моделирования процессов сборки и повышения производительности и контроля качества во время строительства.

Эта цифровая направленность продолжается и в работе завода. В основе T-Point 2 лежит пакет решений Mitsubishi Power Tomoni для цифровых электростанций, в котором используется передовая аналитика на базе искусственного интеллекта для автоматизации широкого спектра операционных процессов. Tomoni — японское слово «вместе» — отражает важность сотрудничества с клиентами для решения их уникальных задач.

Многие процессы T-Point 2 автоматизированы, и многие другие процессы будут в будущем. Алгоритмы могут обрабатывать информацию о жизненном цикле различных компонентов и прогнозировать проблемы обслуживания до того, как они возникнут. Вызов тревоги локальному или удаленному оператору помогает обеспечить непрерывность обслуживания, избегая при этом дорогостоящих незапланированных отключений.

Анализируя данные о компонентах, ИИ делает установку проактивной, прогнозируя дорогостоящие проблемы обслуживания до их возникновения.

Модель Mitsubishi Power

Завод, который постоянно учится

Переход на полностью автоматизированный энергетический объект является кульминацией изменений, происходящих в энергетической отрасли и за ее пределами.Хотя каски и инженеры останутся отличительной чертой, T-Point 2 в конечном итоге может стать первой силовой установкой, способной работать и поддерживать себя. Это будет достигнуто за счет использования искусственного интеллекта для обработки данных с датчиков, подключенных к Интернету вещей (IoT), по всей электростанции, чтобы постоянно оптимизировать операции и минимизировать время простоя.

«По мере того, как мы вступаем в цифровую эру, важно максимально использовать новые технологии для оптимизации операций при одновременном максимальном увеличении экономической выгоды», — сказал Дзюнъитиро Масада, старший вице-президент, со-главный технический директор и заместитель начальника отдела турбомашин в Mitsubishi Power. Об этом сообщил журнал Power .

«Mitsubishi Power внедряет решения Tomoni в T-Point с начала 2000-х годов, начиная с системы удаленного мониторинга», — продолжил Масада. «С тех пор наши технологии Tomoni продвинулись до такой степени, что мы можем работать удаленно с автоматизацией некоторых функций. Фактически, многие функции в T-Point 2 уже автоматизированы ».

Полностью автономная T-Point 2 будет включать в себя установку с поддержкой ИИ, автоматически оптимизирующую операции и техническое обслуживание на основе собственного мониторинга и обучения с течением времени.

Например, в настоящее время система анализирует планы технического обслуживания, изучая прогнозы срока службы компонентов, чтобы заранее предсказать возможные отказы. Затем сигнал тревоги, инициируемый ИИ, предупреждает оператора-человека — на месте или удаленно, — который определяет причину сбоя и возможность продолжения операции. В противном случае сотрудник определяет оптимальное время простоя, расставляет запасные части и проверяет запасы. В полностью автоматизированном будущем эти задачи мог бы выполнять завод.

Кибербезопасность приобретает все большее значение, когда системы электростанций полностью интегрированы и работают автономно — и это не единственная проблема. Как только технология будет полностью разработана, она должна стать финансово жизнеспособной.

Ожидается, что

автономных электростанций позволят использовать больше возобновляемых источников энергии и помогут сбалансировать энергосистему.

Shutterstock

На благо всей цепочки энергоснабжения

Успех и финансовая жизнеспособность полностью автономной электростанции, вероятно, будут зависеть от ее улучшения, гораздо большего, чем операционная эффективность.

Более широкая цифровизация и интеграция помогают повысить эффективность всей цепочки поставок электроэнергии, от генерации до потребления. Для удовлетворения существующего спроса требуется меньше энергии. Это означает меньшее количество выбросов при сгорании.

Интеллектуальные системы также могут помочь обезуглерожить сектор производства электроэнергии, с которым трудно бороться, за счет более широкого использования возобновляемых источников энергии. Решения Tomoni могут помочь сбалансировать энергосистему, чтобы максимально использовать доступную ветровую или солнечную энергию, с поддержкой производства электроэнергии на газе, когда это необходимо.

И, наконец, пандемия коронавируса показала, насколько важно иметь возможность поддерживать работу электростанции с минимальным количеством персонала на месте, в чем T-Point 2 преуспевает.

Заглядывая в будущее, можно сказать, что T-Point 2 может стать строительным материалом для нового поколения более интеллектуальных, более устойчивых и более интегрированных электростанций — плана для будущего производства электроэнергии, управляемого алгоритмами и подпитываемого данными.

Об авторе

Джонни Вуд был журналистом более 15 лет, работая в разных частях света — в Азии, Европе и на Ближнем Востоке.Помимо того, что он был опытным писателем, он редактировал несколько престижных журналов о стиле жизни и корпоративных публикаций.

Автономная власть — обзор

2 Теория

Формирование европейского государства было многомерным процессом, но большинство теорий государственного строительства по-прежнему одномерны. Следовательно, многофакторная трехуровневая теория государственного строительства, которая объединяет (а) микроуровень индивидов и групп, (б) мезоуровень политической системы и (в) макроуровень общества, представляет собой более многообещающее предложение (Reinhard 1992).

Государственное строительство начинается на микроуровне с корыстной жажды власти отдельных людей, часто с конкурентного преимущества в виде королевского сана. До существования государства как абстрактного института необходимая надличностная преемственность обеспечивалась династией. Династическое государственное строительство заключалось в устранении или, по крайней мере, в контроле над соперничающими обладателями автономной власти, начиная с догосударственной фазы истории — дворянством, церковью, городскими и сельскими общинами — с целью установления монополии на власть.Чтобы добиться успеха, династиям требовалась помощь правящих элит, которые в своих интересах сделали рост государственной власти своим делом. В конечном итоге адвокаты буржуазного происхождения оказались более подходящими для этой роли, чем члены церкви или дворянства, потому что, в отличие от последних, адвокаты обязаны своим статусом и властью служению монархам.

Глубокие изменения на мезоуровне политической системы явились результатом успешного использования войны, религии и патриотизма с целью расширения династической власти.Существовавшее ранее соперничество европейских монархов неизбежно росло вместе с их властью, потому что стало необходимо опережать своих соседей, расти за их счет и, в свою очередь, защищать себя от тех же целей. Следовательно, им требовались постоянно растущие армии и деньги во все возрастающем количестве, чтобы заплатить им. В решающей фазе своего роста современное государство было военным государством, которое расширило свои налогообложение, управление и аппарат принуждения, главным образом, для ведения войны.

Это привело к циклическому процессу, циклу принуждения-извлечения (Finer 1997) и, наконец, к внутренней и внешней монополии насилия.В конце концов, войну ведут только государства. Частные войны, такие как вендетты или вражды, восстания знати или народа, больше не были законными при могущественном военном и полицейском государстве. «Необходимость» в служении общему благу служила ключевым аргументом, узаконившим этот рост государственной власти. Но когда конкурирующие «конфессиональные» церкви после протестантской Реформации потеряли большую часть своей автономии в пользу государства — цену, которую пришлось заплатить за политическую защиту, — религия стала инструментом эмоциональной идентификации подданных со своей страной.«Католик» и «баварский», «польский» или «испанский» стали почти синонимами, с одной стороны, так же как «протестантский» и «английский», «прусский» или «шведский» — с другой.

Существенный вклад был внесен социальной и культурной средой на макроуровне. Во-первых, геоисторическая множественность Европы была стимулом для роста государственной власти через цикл принуждения и изгнания. Результатом стал стабильный плюрализм внутренне строго унитарных государств — исключительный случай во всем мире.Универсальные империи никогда не имели шанса в Европе; Священная Римская империя немцев была в лучшем случае первой среди равных. Но внутреннее единство не было реализовано до конца восемнадцатого, девятнадцатого, а в некоторых случаях даже двадцатого века. Долгое время большинство монархий состояло из нескольких частей с неравным статусом, таких как Кастилия и Арагон или Полония и Литва.

Повсюду монархам приходилось иметь дело с мощной системой автономного местного дворянского правления, с одной стороны, с общенациональной сетью частично автономных городских и сельских общин, с другой, опять же с европейской спецификой.Кроме того, до Реформации Церковь считала себя независимым сообществом, в некотором смысле даже государством перед государством. Этот исключительный европейский дуализм духовного и мирского в сочетании с столь же уникальным политическим плюрализмом оказался предпосылкой политической свободы, хотя ни церковь, ни государство, ни дворяне, ни городские олигархии не выступали за какую-либо свободу, кроме своей собственной. Наконец, сильное положение церкви объясняется ее ролью хранителя латинской культуры.Римское право, в некоторой степени преобразованное в каноническое право Церкви, прямо или косвенно доказало основополагающее значение не только для построения монархического государства, но и для свободы личности и собственности.

Как города и округа США получают возобновляемую энергию

Города являются основной движущей силой изменения климата, на них приходится более 70% выбросов парниковых газов. Именно потому, что они являются такими крупными источниками выбросов парниковых газов, города могут быть в авангарде борьбы с изменением климата, возглавив переход на чистую энергию.За последние пять лет все больше городов США начали ставить цели в области возобновляемых источников энергии и действовать в соответствии с ними. Это будет иметь решающее значение, если Соединенные Штаты хотят выполнить свои обязательства по Парижскому соглашению, учитывая текущее отсутствие федеральных действий.

Новые данные показывают, как города вносят это изменение, подписывая сделки, которые переводят их собственные муниципальные предприятия — а в некоторых случаях и целые общины — от электроэнергии на ископаемом топливе к возобновляемым источникам энергии.

Новый инструмент, разработанный компанией American Cities Climate Challenge Renewables Accelerator, Local Government Renewables Action Tracker, демонстрирует сделки в области возобновляемых источников энергии, заключенные U.С. городов, округов, племенных органов власти, муниципальных предприятий и объединений сообществ с 2015 года. Каталогизируя более 300 сделок, инструмент предоставляет местным органам власти ресурсы для понимания достижений других городов, что может помочь в разработке ими собственных стратегий использования возобновляемых источников энергии. и определить, как эффективно сотрудничать.

Система отслеживания действий местных органов власти по возобновляемым источникам энергии показывает огромное влияние, которое города могут оказать на национальные тенденции в области экологически чистой энергии, помогая сделать эти усилия более распространенными.Вот пять тенденций в области возобновляемых источников энергии в местных органах власти США за последние пять лет:

1. Закупки возобновляемых источников энергии местными органами власти США резко возрастают.

В период с 2015 года по первый квартал 2020 года города США подписали 335 соглашений о возобновляемых источниках энергии на общую сумму 8,28 гигаватт (ГВт) — примерно столько же, сколько Аляска, Гавайи, Род-Айленд и Вермонт вместе взятые. Эта энергия, закупаемая в рамках местных проектов, общественных проектов по солнечной энергии, зеленых тарифов на коммунальные услуги и соглашений о покупке электроэнергии за пределами площадки (но не включая приобретение раздельных сертификатов возобновляемой энергии), эквивалентна почти 1% от общей текущей электрической генерирующей мощности, установленной в Соединенные Штаты.

В 2018 и 2019 годах, соответственно, закупки возобновляемых источников энергии, сделанные местными органами власти, более чем в три раза превысили объем закупок в 2017 году. Этот всплеск произошел вскоре после того, как в июне 2017 года федеральное правительство объявило о своем намерении выйти из Парижского соглашения, что послужило толчком для многих субнациональных правительства должны придерживаться официальных целей в области климата и чистой энергии. Реализация этих целей в сочетании со снижением стоимости возобновляемой электроэнергии помогает объяснить растущий интерес к закупкам чистой энергии среди городских и окружных властей.

2. Большая часть возобновляемых источников энергии, закупленных местными органами власти за последние пять лет, приходится на Калифорнию и Техас, но закупки продолжают существенно расти по всей стране.

На

Калифорния и Техас приходилось около 84% от общего объема возобновляемой энергии, закупаемой городами в период с 2015 по начало 2020 года. Видная роль этих двух штатов неудивительна, учитывая, что они являются крупнейшими потребителями электроэнергии в стране и имеют легкий доступ к обильным ветрам. и солнечные ресурсы.Обе компании также предоставляют возможность выбора розничной торговли электроэнергией и обладают местной автономией, необходимой для доступа к вариантам возобновляемой энергии, таким как объединения по выбору сообщества (CCA). Поступая таким образом, местные органы власти могут агрегировать спрос на электроэнергию своих жителей и предприятий, чтобы получить больше рычагов для выбора более чистых источников энергии, что могло бы способствовать более высокому уровню закупок.

Также наблюдается значительный прогресс в других регионах, в том числе в рамках общественных солнечных проектов в Миннесоте, Массачусетсе и Вашингтоне.В совокупности местные органы власти в других наиболее активных государствах совершили более 120 сделок в области чистой энергии.

3. Местные органы власти используют договоры о закупке электроэнергии (PPA) за пределами площадки для использования большей части своих новых местных мощностей по возобновляемым источникам энергии.

Трекер показывает, что 90% мощности возобновляемых источников энергии, закупленных городами, было завершено через сторонние PPA, контракты между покупателем и девелопером по проектам возобновляемой энергии, которые не расположены в месте использования электроэнергии покупателем.Внешние PPA позволяют местным органам власти покупать энергию у коммунальных проектов, а это означает, что эти сделки могут быть очень крупными и рентабельными по сравнению с другими вариантами закупок. Это делает их популярным выбором для городов, особенно на нерегулируемых рынках электроэнергии, которые позволяют продавать электроэнергию.

Несмотря на то, что проекты по коммунальной солнечной энергии и проекты на территории имеют меньший средний размер сделки, эти два метода закупок остаются популярными, поскольку они, как правило, менее дороги и, в частности, для проектов на местах, позволяют местным органам власти размещать проекты по возобновляемой энергии владеть собственностью города или округа.По этой причине многие города, в том числе Цинциннати, Лос-Анджелес и Новый Орлеан, в качестве первого шага перед подписанием крупномасштабных внешних PPA построили небольшие местные или общественные солнечные проекты.

4. Сделки на месте наиболее популярны на северо-востоке, тогда как сторонние PPA составляют большую часть закупок возобновляемой энергии в Калифорнии, Техасе и на Юго-Западе.

На северо-востоке большинство сделок с местными органами власти в области возобновляемых источников энергии осуществляются на местах. Благоприятная политика распределенной солнечной энергии, такая как расширенные сетевые измерения и политика, такая как муниципальная стратегия солнечной энергии Нью-Йорка, позволяет использовать распределенную генерацию на местах.Скромное количество солнечного света в этом регионе также привело к относительно небольшому количеству крупномасштабных вариантов проектов возобновляемой энергии, доступных для сторонних PPA, по сравнению с юго-западом.

Между тем, внешние PPA наиболее популярны в Калифорнии и Техасе, а также на рынках электроэнергии Юго-Запада и PJM из-за их обильных возобновляемых источников энергии и относительно большого количества открытого пространства, которые удобны для развития внешних солнечных батарей. и ветряные фермы. Более того, 72 из 100 транзакций PPA за пределами площадки в Калифорнии были совершены местными CCA, которые позволяют участникам покупать электроэнергию оптом путем агрегирования своего спроса и подписания долгосрочных контрактов.

5. Солнечная энергия лидирует на национальном уровне по количеству сделок и общей мощности, в то время как отдельные ветровые проекты, как правило, крупнее и имеют сильное присутствие на Западе.

На

Solar приходится 74% общей мощности и 89% от общего числа сделок, приобретенных местными органами власти. Хотя количество солнечной энергии, получаемой городом, зависит от его местоположения и погоды, солнечные ресурсы более равномерно распределены по Соединенным Штатам, чем энергия ветра, что делает солнечную энергию более доступной и подходящей не только для крупных проектов, где имеется достаточное пространство, но и для небольших локальных и общественных проектов.С учетом доступности в дневное время, проекты по солнечной энергии на месте также особенно хорошо подходят для городских и окружных властей, чьи потребности в электроэнергии часто достигают пика в рабочее время.

Wind, с другой стороны, безусловно, является лидером, когда речь идет о мощности отдельных проектов, в среднем около 72 мегаватт (МВт) на проект, что более чем в три раза превышает среднюю проектную мощность для солнечной энергии. Отсутствие доступа к устойчивому, беспрепятственному ветру в городах обычно делает городские районы непригодными для распределенных ветровых проектов.

Хотя сделки по солнечной энергии составляют большую часть покупаемых мощностей по всей стране, ветер имеет сильное присутствие на Юго-Западе и Среднем Западе благодаря обилию ветровых ресурсов.

Что ждет возобновляемые источники энергии в городах США?

В общей сложности с 2015 года более 150 местных органов власти США заключили сделки с использованием возобновляемых источников энергии, и еще больше их привержены амбициозным целям в области возобновляемой энергетики. Но для достижения своих целей в области климата и энергетики местным органам власти необходимо будет ускорить свои крупномасштабные закупки возобновляемой энергии путем создания всеобъемлющих планов экологически чистой энергии, которые объединяют несколько типов проектов и путем партнерства друг с другом и другими организациями для совместной покупки энергии.

Чтобы сохранить динамику, гораздо большему количеству местных органов власти потребуется выйти на рынок возобновляемых источников энергии США. Возможности и пути для этого постоянно растут, поскольку усилия первых пользователей предоставили опыт, на котором можно учиться, цены на возобновляемые источники энергии продолжают снижаться, а все больше ресурсов и инструментов становятся все более доступными.

Заключая больше сделок по закупке возобновляемой энергии для собственных муниципальных предприятий, города могут внести значительный вклад в декарбонизацию энергосистемы и решение проблемы изменения климата, особенно на рынках с высокими выбросами, таких как Средний Запад и Северо-Восток.Но, помимо этого, местные органы власти могут и должны использовать свои амбиции для распространения возобновляемой энергии на все свои сообщества, используя такие подходы, как кампании Solarize и аналогичные инклюзивные общественные инициативы по солнечной энергии с упором на районы с низким доходом и меньшинствами.

Города, в которых проживает большая часть населения и ВВП США, являются центрами быстрого обучения и экспериментов, потенциально способными изменить использование электроэнергии. Чтобы обеспечить будущее чистой энергии по всей стране, местные органы власти будут играть неотъемлемую роль в развитии рынка возобновляемых источников энергии и дальнейшем ускорении этих тенденций.

Об ускорителе возобновляемых источников энергии

Лидеры в области развития чистой энергии в США начинают осознавать, насколько важно помогать городам в достижении их целей в области возобновляемых источников энергии. В прошлом году Bloomberg Philanthropies объявил о двухлетней программе American Cities Climate Challenge, которая предоставляет городам новые мощные ресурсы, которые помогут им достичь своих краткосрочных целей по сокращению выбросов углерода. Вместе с Bloomberg Philanthropies и Сетью директоров по устойчивому развитию городов, WRI и Rocky Mountain Institute (RMI) сформировали Renewables Accelerator для оказания технической поддержки U.S.city изучают новые и инновационные стратегии приобретения возобновляемой энергии для достижения этих целей.

Почему управление автономными сетями является ключом к электросетям будущего

После столетия почти застоя в отрасли глобальные изменения в способах производства и потребления электроэнергии ускоряются. Традиционный метод производства электроэнергии — сжигание залежей углеводородов, таких как нефть, уголь и газ, — способствует изменению климата.Строительство и эксплуатация атомных электростанций становится все более дорогостоящим, даже если мы игнорируем возможность катастрофических аварий, подобных тем, которые произошли в Чернобыле и Фукусиме. Кроме того, лучшие и наиболее доступные места для крупномасштабного производства гидроэлектроэнергии уже работают, с ограниченным доступом для новых площадок.

Одновременно нормированная стоимость энергии (LCOE) периодических возобновляемых ресурсов, таких как солнечная и ветровая энергия, теперь стала конкурентоспособной по сравнению с традиционными ископаемыми видами топлива и ядерной энергией без субсидий.Более того, основные производители автомобилей объявили об отказе от автомобилей с газовым двигателем в течение 10 лет, что привело к серьезным инновациям в области технологий хранения аккумуляторов.

Результатом этого является то, что в настоящее время электроэнергетические компании испытывают сильное давление, чтобы они приняли «зеленые» распределенные энергетические ресурсы (DER) и адаптировались к этому меняющемуся миру. Что касается законодательства, многие страны и штаты установили целевые сроки и процентные цели (до 100%) для безуглеродной энергосистемы. Существует множество государственных и национальных мандатов, климатических соглашений, и отдельные города надеются стать «умными», что приведет к ускоренному использованию возобновляемых источников энергии и скорейшему и обширному выводу из эксплуатации ядерных и угольных объектов.

Кроме того, растущие угрозы пожаров и ураганов, а также необходимость смягчить повсеместные перебои в подаче электроэнергии, которые они вызывают, являются движущими факторами для большего количества «микросетей», выходящих за рамки их традиционной области критической инфраструктуры и университетских городков. Микросети могут дезагрегировать, а затем повторно интегрироваться с основной сетью по мере необходимости. Централизованная сеть раньше была наиболее экономичным подходом, но сегодня падение стоимости возобновляемых источников энергии и батарей все больше делает главную сеть, сформированную из набора микросетей, привлекательной структурой для правительств и самих коммунальных предприятий.

Например, в ответ на недавние катастрофические пожары и вызванные ими отключения электроэнергии регулирующие органы Калифорнии предлагают новую роль для Программы стимулирования самогенерации (SGIP), которая была основным драйвером штата для распределенных солнечных и других распределительных устройств. Теперь они хотят переместить большую часть бюджета SGIP, составляющего примерно 815 миллионов долларов США, до 2024 года от стандартных аккумуляторных систем за счетчиком в сторону его «бюджета устойчивости к справедливости», предоставляя солнечные резервные аккумуляторные системы тем, кто подвергается наибольшему риску лесных пожаров и отключений электроэнергии. .

Время для управления автономной сетью

Есть несколько проблем, связанных с внедрением этих новых, подключенных к сети экологически чистых источников энергии, которые следует рассмотреть поставщикам коммунальных услуг. Во-первых, как мы можем использовать существующую распределительную инфраструктуру для соединения всех этих распределительных сетей, не неся огромных новых затрат на модернизацию сети?

В традиционных моделях планирования коммунальных предприятий используется очень консервативный подход к добавлению источников нового поколения в распределительные фидеры.Стоимость модернизации сети (модернизация «проводов»), позволяющая подключить новую ветряную или солнечную электростанцию, может подорвать экономику проекта, сделав его финансово невыполнимым. Традиционные модели планирования рассматривают наихудший сценарий возможных проблем, таких как обратная подача питания и нестабильность напряжения, которые могут привести к раздражающим вещам, таким как «мерцание» на блоке питания клиентов. Эти ситуации обычно могут возникать всего несколько дней каждые несколько лет, но, тем не менее, разработчик проекта (или утилита) должен заплатить за обновление системы, чтобы этого не произошло.

Напротив, система автономного управления сетью (ANM) управляет точкой соединения, выявляя любые проблемы с напряжением или температурой (или что-то еще, что вы хотите, чтобы она наблюдала) и откладывая генерацию ровно настолько, чтобы уменьшить проблему, или отправляя энергию в локальную батарею или систему горячего водоснабжения вместо сети. ANM работает в пределах защитного оборудования, так что ветряная или солнечная ферма может продолжать производить, но на более низком уровне. Как только условия возвращаются в норму, проект возвращается (осторожно) на полную мощность.

Развертывание ANM позволяет разработчику проекта подключаться к существующей инфраструктуре, но по цене — вы получаете так называемое «управляемое межсоединение», что означает, что солнечная или ветровая генерация может быть сокращена при возникновении описанных ситуаций. Стоимость межсоединения ANM намного меньше, чем модернизация проводов, и ее можно сделать за несколько месяцев, вместо того, чтобы ждать, возможно, годы для обновления сети. Это очень часто позволяет продолжить работу над проектом, хотя иначе это невозможно.

Фактически, исследования Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии (NREL) показали, что может быть подключено на 200–300% больше DER, чем коммунальное предприятие может обычно допускать при использовании ANM. Интересно, что развертывание ANM для управления ограниченной пропускной способностью сети открывает целый ряд других потенциальных преимуществ.

Стабильность Модифицирована

Второй вопрос, который должны учитывать энергокомпании в связи с ANM, — это то, как можно работать и поддерживать стабильность и надежность новой сети, подобной этой, если мы действительно подключим все прерывистые и неконтролируемые DER к сети край? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно сначала взглянуть на то, как работают традиционные системы управления сетью.

Системы EMS и SCADA используют предопределенную централизованную модель всей энергосистемы (что к чему подключено), а затем каждые несколько секунд собирают все доступные телеметрические измерения — показания напряжения и тока, настройки переключателей, положения выключателей и т. Д. четвертый — из разных точек сетки, чтобы увидеть, что происходит. Затем они пытаются создать картину того, как выглядит сетка в данный момент времени. Используя прогноз незавершенного спроса (нагрузки) и запуская различные инструменты анализа потоков мощности в сетевой модели, они решают, нужно ли что-то делать, например, увеличивать или уменьшать выработку, чтобы все было сбалансировано.

Это хорошо работает для массового, высокоинерционного, централизованного производства электроэнергии на уровне высокого напряжения (передача или ISO), но не для всех вновь подключенных генераторов МЭД (и нагрузки) на границе сети. Часто из-за ограниченной телеметрии видимость невысока, и все происходит очень быстро и неожиданно с локализованной ветровой и солнечной генерацией, слишком быстро, чтобы оператор мог вмешаться.

Один из способов решить эту проблему — поместить часть интеллекта централизованной системы управления в точку соединения DER и заставить ее действовать быстро и автономно, когда это необходимо.В новой архитектуре программное обеспечение интеллектуального ANM развертывается на распределительной подстанции или прямо в точке соединения DER.

Этот подход не заменяет традиционный подход к управлению, а дополняет его. Система ANM работает совместно с централизованными системами коммунальных служб, чтобы справляться с перебоями, отсутствием видимости и огромным количеством DER за счет быстрых и автономных действий в каждом месте, выполняя заранее запланированные (или быстро рассчитанные) действия, когда это необходимо для обслуживания системы. стабильность.

Ключевой особенностью этого архитектурного подхода является то, что он обеспечивает локальную оптимизацию, не требуя полной и точной модели всей распределительной сети. Система ANM использует все, что может видеть и действовать в ограниченном месте, чтобы поддерживать работу системы в требуемых пределах и оптимизировать использование подключенных активов.

Дополнительные преимущества ANM

Архитектурная гибкость систем ANM позволяет объединить DER любого типа, размера и местоположения в различные методы оптимизации и управления, чтобы обеспечить различные уровни безопасности, безопасности и получения прибыли на распределительная сеть.Как только будет найдено решение для устранения ограничений, блокирующих подключение возобновляемых источников энергии к сетевым соединениям, группировка, оптимизация, планирование и отправка DER становятся доступными для множества аспектов оптимизации сети.

Сценарии использования включают уменьшение непостоянства солнечной и ветровой энергии за счет использования местных аккумуляторов для переключения мощности в наиболее удобное время. Это включает в себя сглаживание работы ветряных электростанций для обеспечения предсказуемой и стабильной подачи и аналогичную регулировку выработки солнечной энергии для уменьшения крутого подъема газовой генерации в вечернее время, когда солнце садится (проблема «утиной кривой» в Калифорнии).

Затем есть возможность включить поддержку локальной распределительной сети в сочетании с операционной оптимизацией (накопление доходов). В этом случае коммерческое развертывание аккумуляторов на рынках ISO может обеспечить частотную поддержку, с добавленной стоимостью за счет возможности предоставлять услуги путем переопределения использования местным коммунальным предприятием в чрезвычайных ситуациях.

ANM также можно развернуть для создания микросетей для обеспечения кибер- и геофизической устойчивости, а также для поддержки удаленных сообществ. Другой вариант использования — дома будущего или умные города, когда города хотят координировать энергетические активы (например, уличное освещение, тепловые сети, батареи, фотоэлектрические системы, BMS и т. Д.), Чтобы сбалансировать местную энергию и максимизировать доход. потоки.

Следует отметить, что регулирующие органы до сих пор не согласовали стимулы для коммунальных предприятий во многих местах, помимо создания дополнительных активов, которые они могут добавить к своей тарифной базе для увеличения доходов и прибыли, тем самым удерживая их в позиции единственной отрасли в мире. это отрицательно стимулируется тем, что выжимает больше пользы из развернутых физических активов. Регулирующие органы должны это быстро изменить.

Внедрение системы ANM приносит пользу как разработчикам проектов по возобновляемым источникам энергии, так и коммунальным предприятиям.Пришло время положить конец традиционному консерватизму операторов коммунальных услуг и полностью использовать потенциал решений ANM.

Как грядущий бум электромобилей и беспилотных транспортных средств преобразует энергосистему

В новом отчете Bloomberg New Energy Finance описывается мир в 2030 году, в котором транспорт в десятках городских районов будет электрифицирован и автономен, а коммунальные предприятия будут поставлять больше энергии для поддержания его работы.

Чтобы добраться туда, городам потребуется разработать новые транспортные системы и варианты использования.Согласно BNEF, лучшие из них будут сочетать «совместную мобильность, автономию и электрификацию с интегрированными энергетическими системами, общественным транспортом и инфраструктурой».

Колин МакКеррахер, глава отдела передовых перевозок в Bloomberg New Energy Finance, сказал, что коммунальные предприятия должны рассматривать электрификацию как возможность. В течение многих лет сектор сталкивается с застойным ростом нагрузки, и его подталкивают к разработке новых бизнес-моделей для поощрения и использования распределенных экологически чистых источников энергии.

«Это положительный момент для коммунальных служб. Электрификация транспорта — действительно яркое пятно на потенциально темном горизонте», — сказал МакКеррахер.

McKerracher прогнозирует значительный рост производства электромобилей. Падение цен на аккумуляторы сделает частную собственность на электромобили к середине 2020-х годов конкурентоспособной с автомобилями с двигателем внутреннего сгорания, а ранее — с автомобилями с высокой загрузкой, такими как автопарки и такси. Мировые продажи выросли на 60% в прошлом году до почти полумиллиона автомобилей по сравнению с 50000 в 2011 году.

«Мы прогнозируем значительный рост потребления электромобилей. В следующие 10 лет будет регуляторный драйвер, но помимо этого вы перейдете к предпочтениям потребителей», — сказал МакКеррахер.

Примерно в ближайшие полтора десятилетия влияние на коммунальный сектор останется относительно незначительным. Но это изменится примерно к 2030 году, когда электромобили могут составлять 3% мирового спроса на электроэнергию. В Европе электромобили могут составить еще более высокий процент, до 4% спроса.

В целом, отчет BNEF прогнозирует, что к 2040 году потребление легких электромобилей может составить до 8% мирового спроса на электроэнергию.

За лето

Navigant выпустила пару отчетов, в которых прогнозируется, что к 2024 году легкие подключаемые электромобили составят половину мирового рынка электромобилей, а также пришел к выводу, что разработка зарядных станций должна осуществляться в сочетании с технологией интеллектуальных сетей, чтобы обеспечить максимальную отдачу от сети.

«Коммунальные предприятия не хотят пропустить лодку, — сказал аналитик Navigant Скотт Шепард. «Солнечная энергия — пример того, чего они не хотят … Коммунальные предприятия отходят от идеи, что электромобиль представляет собой большую угрозу.«

Коммунальные предприятия США начинают включать электромобили в свои стратегии. Avista, например, в ближайшие два года развернет почти 300 портов в Вашингтоне и Айдахо. Компания Kansas City Power & Light разработала около 700 зарядных станций, что является одной из наиболее быстрорастущих областей внедрения в стране. В Новой Англии Eversource имеет более 700 общедоступных зарядных станций.

В Калифорнии, которая является лидером по внедрению электромобилей на национальном уровне, штат хочет получить 1.К 2025 году на дорогах будет 5 миллионов электромобилей, и он работал с коммунальными службами над утверждением планов зарядных станций.

В то время как рост нагрузки и тарифная база являются наиболее непосредственными последствиями для чистой прибыли коммунальных предприятий, МакКеррахер сказал, что будут и другие, включая возможность расширения ресурсов реагирования на спрос, возможности обучения потребителей, стимулирование тарифов на время использования и возможность предоставления сети Сервисы.

Возможности управления спросом

Не только повышенный спрос может принести пользу коммунальным предприятиям, но и его тип: предсказуемый и изменчивый.

«Повышенный спрос — большая часть этого, а повышенный гибкий спрос — большая часть», — сказал МакКеррахер. «Это может быть от 3% до 4% спроса, но это будет происходить таким образом, чтобы его можно было перемещать … Это будет довольно гибкая нагрузка, поэтому будут некоторые возможности управлять ею с умом».

По мере совершенствования инженерных систем для распределенного управления ресурсами, МакКерракер добавил, что он ожидает, что поставщики электроэнергии будут справляться с этой задачей.

«Коммунальные предприятия становятся все лучше и лучше, используя платформы больших данных, чтобы знать, чего ожидать дальше», — сказал он.«Это то, с чем утилиты смогут справиться».

Но для того, чтобы он работал эффективно, потребуются структуры тарифов, специально разработанные для зарядки электромобилей, с использованием преимуществ высоких уровней недорогой возобновляемой мощности в течение дня. Автопарки будут одной из самых больших возможностей для управления спросом, поскольку владельцы автопарков, вероятно, будут настроены на программы и возможные сбережения.

«Коммунальные предприятия могут попытаться нацелить эти группы на конкретные тарифные планы по мере роста их доли в потреблении электроэнергии», — говорится в отчете.«Могут появиться новые структуры лизинга транспортных средств, в которых совместно согласованные тарифы на электроэнергию включаются в общую стоимость аренды транспортного средства для физических лиц или операторов мобильной связи. Коммунальные предприятия, вероятно, окажут большую поддержку
рост числа электромобилей, поскольку они представляют собой основной источник роста новых нагрузок в ближайшее десятилетие ».

Но в конечном итоге получение этой недорогой электроэнергии будет означать создание зарядных станций в общественных и полуобщественных местах.

«Солнечная энергия приведет к тому, что дневные цены на электроэнергию станут почти отрицательными», — сказал МакКеррахер.Чтобы уловить это, «вам понадобится много места на рабочем месте и инфраструктура для зарядки в общественных местах».

А автоматизация транспортных средств и совместное использование транспортных средств также ускорит интеграцию электромобилей в качестве средств реагирования на спрос. Электромобили более доступны по цене в случаях интенсивного использования, например в автопарках.

«Мы действительно думаем, что автоматизированные транспортные средства быстрее продвигают график электрификации», — сказал МакКеррахер. «Если вы купите идею о том, что большее количество наших километров перейдет на совместную мобильность, то автономия будет играть большую роль.И у вас есть владельцы автопарков, которые могут выбирать, когда и где взимать плату ».

Электромобили

более привлекательны для использования в больших пробегах, поэтому рост парка автономных транспортных средств и услуг по совместному использованию автомобилей может ускорить внедрение

BNEF

Падение затрат на аккумулятор приведет к созданию второго хранилища жизни

Рост производства электромобилей во многом был обусловлен снижением стоимости аккумуляторов, что сделало электромобили более доступными. Ожидается, что Tesla Model 3 поступит в продажу в декабре следующего года, и у компании есть почти 400 000 заказов с базовой ценой в 35 000 долларов.

Средняя цена литий-ионных батарей, используемых в электромобилях, упала на 65% с 2010 по 2015 год, по данным BNEF, резкое падение с 1000 долларов за кВтч до 350 долларов за кВтч. Прогнозируется, что в связи с более крупными производственными масштабами и улучшенной химией затраты упадут ниже 100 долларов / кВтч в течение десятилетия, а возможно, и ниже.

По данным Центра устойчивой энергетики, батареи не работают вечно — до десяти лет. Но даже когда они больше не подходят для транспортных средств, они используются для коммунальных услуг, и их вторая жизненная емкость будет продолжать оказывать понижательное давление на хранилища.

К середине 2020-х годов BNEF прогнозирует, что на рынке появится «большое количество» использованных аккумуляторов, возможно, около 49 долларов за киловатт-час, что приведет к снижению цен на новые накопители. В отчете сделан вывод, что они будут развернуты для сетевых, коммерческих и жилых хранилищ, «и позволят интегрировать в сеть более высокие уровни возобновляемых источников энергии. Они также могут быть использованы для снижения платы за пиковое потребление для быстрой зарядки в общественных местах. инфраструктуры, так что улучшение бизнес-модели ».

Ожидается, что более дешевое хранилище, вызванное рынком вторичных аккумуляторов, поможет интегрировать больше возобновляемых источников энергии.

BNEF

электромобилей: троянский конь энергетической грамотности

Есть еще один способ, которым электромобили могут принести пользу коммунальным предприятиям: сделать их более заметными и привлекательными для клиентов.

«Есть возможность значительно активнее взаимодействовать с клиентами, когда вы продаете им топливо», — сказал МакКеррахер. «Больше людей помнят названия крупных заправочных станций, чем поставщиков энергии».

Подавляющее большинство американцев не вовремя используют нормы, которые являются ключевым инструментом для коммунальных предприятий для управления кривыми спроса.«Это одна из проблем, как коммунальные предприятия обеспечивают зарядку электромобилей в оптимальное для системы время», — сказал МакКеррахер. Электромобили могут изменить эту динамику, создавая более активную динамику. Он добавил, что электромобили могут быть «троянским конем энергетической грамотности».

Если прогнозы по внедрению электромобилей сохранятся, это будет означать, что гораздо больше потребителей коммунальных услуг будут активно привлекать, чем пользоваться стандартными услугами. До 2010 года, по оценкам Управления энергетической информации США, на дорогах было менее 60 000 электромобилей.Теперь, по прогнозам GTM Research, к 2025 году внедрение электромобилей может вырасти до 12 миллионов автомобилей.

«Реагирование на спрос в жилищном секторе отчасти затруднено, потому что вы должны объяснить ценность их гибкости», — сказал МакКеррахер. «Дополнительная осведомленность о домашнем потреблении энергии может помочь раскрыть некоторые потенциальные потребители со стороны спроса».

Чему США, Китай и Индия могут научиться друг у друга в области устойчивой мобильности

Нынешняя парадигма мобильности — , характеризующаяся частными одноместными пассажирскими транспортными средствами, — дорога, загрязняет окружающую среду и неэффективна.К тому же это невероятно удобно. И это представляет проблему, когда дело доходит до решения проблемы изменения климата, согласно недавно опубликованному отчету Института Роки-Маунтин (RMI).

Если не остановить, продолжающийся рост использования легковых автомобилей во всем мире может подорвать глобальные усилия по смягчению последствий изменения климата. В Пятом оценочном докладе Межправительственной группы экспертов Организации Объединенных Наций по изменению климата определено, что «[без] реализации агрессивных и устойчивых мер по смягчению последствий, выбросы транспорта могут увеличиваться более быстрыми темпами, чем выбросы из других секторов конечного использования энергии.”

Комбинация электрических, автономных и коммунальных транспортных средств может значительно снизить выбросы углерода на ключевых рынках за счет сокращения как транспортных заторов, так и загрязнения выхлопных труб. Эта комбинация также может повысить безопасность и снизить эксплуатационные расходы автомобиля без ущерба для комфорта и удобства.

В новом отчете RMI конкретно рассматривается эволюция использования личных транспортных средств в США, Китае и Индии, а также то, как совместные, электрические и автономные услуги мобильности — под общим названием SEAMS — могут служить жизнеспособными низкоуглеродными транспортными решениями на этих рынках.Ниже мы рассмотрим основные выводы.

Владение личными автомобилями быстро растет в Китае и Индии

Личные автомобили десятилетиями доминировали в транспортных системах городов США. Теперь эта тенденция распространяется и за рубежом.

Общественный транспорт и немоторизованные методы передвижения имеют большую долю в городах Китая и Индии. Но в ответ на быстрое экономическое развитие и глобализацию потребители в этих странах начинают идти по стопам американцев и требуют личных автомобилей, чтобы повысить их мобильность и удобство.

Согласно отчету RMI, «количество владельцев личных автомобилей быстро растет в Китае и Индии и может приблизиться к уровню США в течение нескольких десятилетий».

В абсолютных цифрах Китай уже имеет крупнейший рынок автомобилей в мире. Но при уровне владения автомобилями всего лишь 17% на душу населения (по сравнению с 76% в США), есть еще огромные возможности для роста.

Использование личных автомобилей в китайских городах уже оказывает заметное влияние.В Пекине, например, велосипедные поездки составляли 58 процентов поездок на работу в 1986 году, но сегодня они составляют менее 10 процентов.

В настоящее время в Индии на душу населения приходится около 9 процентов владельцев автомобилей, причем предпочтение отдается скутерам, мотоциклам и авто-рикшам. Ожидается, что рост двухколесных транспортных средств будет продолжаться благодаря их доступности и маневренности на перегруженных дорогах. Но рынок квадроциклов также растет благодаря улучшенным возможностям трудоустройства и увеличению располагаемого дохода.

Таким образом, в то время как США находятся на пике владения автомобилями или приближаются к нему, Китай и Индия стремительно движутся в противоположном направлении. В отчете RMI отмечается, что у этих стран все еще есть возможность перескочить через американскую парадигму владения личным транспортным средством и избежать ухудшающихся моделей заторов и загрязнения окружающей среды, получая при этом миллиарды долларов в виде экономических и социальных выгод.

Однако «эта возможность не будет реализована сама по себе и потребует изменения как политики, так и культуры для обеспечения необходимого уровня трансформации системы», — говорится в отчете.

Швы становятся жизнеспособной альтернативой

При правильном развертывании общие электрические и автономные сервисы мобильности (SEAMS) могут снизить заторы, повысить безопасность и обеспечить мобильность с меньшими затратами на милю, чем при эксплуатации личного автомобиля — без ущерба для комфорта и удобства.

«То, как мы используем автомобили с личным двигателем внутреннего сгорания для передвижения одного человека, является неэффективным способом передвижения людей не только с точки зрения энергии, но и с точки зрения наземного пространства», — сказал Гарретт Фицджеральд, менеджер программы трансформации мобильности RMI и соавтор отчета.

«Чтобы позволить людям в густонаселенных районах Индии и Китая эффективно передвигаться, необходимо, чтобы мы двигались к этому общему и потенциально автономному будущему, в котором должно быть электричество и возобновляемые источники энергии, иначе мы не приблизимся к нашим климатическим целям. ”

Одна из проблем заключается в том, что системы SEAMS еще не существует. Но технологии стремительно развиваются, а потребность в них продолжает расти. Также существует риск того, что SEAMS будет плохо развернут, что подорвет их потенциальные преимущества по сокращению выбросов парниковых газов.

По данным RMI, Китай, Индия и США движутся в сторону будущего SEAMS. «Ключевые факторы, способствующие развитию этих технологий, различаются в трех странах из-за их уникальных финансовых рынков, государственных структур и культурных традиций», — говорится в отчете. Однако есть много возможностей для совместного обучения.

Калифорния, например, возглавила мандат на электромобили, который сейчас приняли несколько других штатов. Китай принял аналогичные формулировки для калифорнийского мандата на электромобили, но реализовал программу на национальном уровне, что привело к гораздо большему внедрению электромобилей — в настоящее время электромобили составляют 2 процента годовых продаж в США.С. против 4,3 процента в Китае.

Стимулирование использования электромобилей с высокой загрузкой

Первым шагом в создании будущего SEAMS является обеспечение электромобилей. На электромобили в настоящее время приходится менее 2,2 процента мировых продаж автомобилей, несмотря на то, что в последние годы на ведущих автомобильных рынках были отмечены рекордные продажи.

В США продажи пассажирских электромобилей в 2018 году составили чуть более 360000, что на 81 процент больше по сравнению с аналогичным периодом прошлого года, в то время как продажи пассажирских электромобилей в Китае составили примерно 1 миллион, что на 83 процента больше, чем в аналогичном периоде прошлого года.Индия также показала хорошие результаты: в 2018 году продажи четырехколесных электромобилей выросли втрое; однако они по-прежнему составляют лишь небольшую часть всех продаж автомобилей.

По данным RMI, Индия применяет целенаправленный политический подход к увеличению количества электромобилей, чему США могут научиться. Согласно недавно измененной схеме Индии FAME II, правительство планирует субсидировать 1 миллион электрических двухколесных транспортных средств, 500 000 электрических трехколесных транспортных средств и 55 000 электрических четырехколесных транспортных средств. Полноприводные электромобили будут субсидироваться только для коммерческого и совместного использования, но не для частной собственности.

При этом приоритет отдается сегментам транспортных средств, которые сильно загрязняют окружающую среду и имеют высокую степень использования. Это также позволяет избежать ловушки субсидирования дорогих автомобилей для богатых. Между тем, правительство объявило или внедрило различные налоговые и нефискальные стимулы со стороны спроса, такие как отказ от налогов и регистрационных сборов, чтобы способствовать более широкому внедрению.

В отчете RMI говорится, что США выиграют от изъятия страницы из книги Индии и уточнения субсидии на электромобили, чтобы отдать приоритет транспортным средствам с высокой загрузкой, чтобы максимизировать количество миль электрифицированных транспортных средств.

Пэчворк политики автономных транспортных средств

Что касается автономных личных транспортных средств, США лидируют с точки зрения разработки и тестирования, а также частных инвестиций. Китай активно пытается наверстать упущенное, предоставляя четкую стратегию вывода технологий на рынок.

По словам Ричарда Ли, сотрудника отдела мобильности в RMI и соавтора отчета, ситуация с автономным регулированием транспортных средств похожа, как и с политикой электромобилей.У S. есть лоскутное одеяло государственной политики, которое посылает смешанные сигналы разработчикам технологий, в то время как Китай принял национальную структуру.

«Конечно, у такой страны, как Китай, другой аппетит к такому виду мандата сверху вниз, так что там это более осуществимо, чем здесь», — сказал он. «Но я думаю, что это показывает потенциал того, что могло бы быть, если бы США смогли передать национальную структуру автономных транспортных средств через Конгресс».

Тем временем Индия категорически запретила испытания автономных транспортных средств на дорогах общего пользования.Тестирование было ограничено закрытыми трассами из-за опасений, что технология может отнять рабочие места, а также потому, что политики и компании AV считают, что характер дорог в Индии может представлять проблему для технологий автономного вождения.

В то время как США лидируют по автономным транспортным средствам, Китай быстро их догоняет. Сделав развитие AV-технологий своим национальным приоритетом, Китай стремится к 2025 году стать мировым лидером в производстве AV-технологий. Население также более приветливо относится к этой технологии. Глобальный опрос, проведенный Ipsos, показал, что люди в Индии и Китае более чем в два раза охотнее принимают AV-технологии, в то время как почти четверть американцев отказываются когда-либо использовать их.

Безопасность — главная причина, по которой американские потребители не решаются выбирать AV-системы. Но есть и разумная экологическая проблема.

«С беспилотными автомобилями возможен сценарий« рай или ад », — сказал Ли. Существует сценарий, при котором частные AV-системы с бензиновым двигателем просят выполнять бессмысленные поручения для своих владельцев, забивая улицы и загрязняя воздух, что возможно, если AV-системы увидят значительное снижение стоимости в следующие несколько десятилетий.

«Я думаю, что нашей самой большой заботой является обеспечение того, чтобы будущие AV-системы были общими и электрическими.Электричество, вероятно, произойдет из-за экономики и сроков разработки электромобилей, которые опережают развитие AV », — сказал Ли. «Но обеспечение их совместного использования … потребует политического вмешательства».

Здесь уже есть положительные сдвиги. Массачусетс, например, упреждающе ввел более высокие налоги на автономные одноместные автомобили, чем на общие. Подобная политика будет иметь важное значение для обеспечения соответствия разработки автономных транспортных средств глобальным климатическим целям.

Совместная мобильность: благо или угроза?

Согласно RMI, услуги совместной мобильности принимают множество форм, включая вызов водителя, совместное использование автомобилей, совместное использование велосипедов, совместное использование скутеров и объединение фургонов. Каждый из этих вариантов обслуживает разные сегменты рынка и, следовательно, по-разному влияет на выбросы и трафик. Пребывание в автомобиле, возможно, имеет наибольшее влияние, поскольку оно имеет самый высокий уровень использования среди всех общих мобильных сервисов и может с наибольшей вероятностью заменить роль частных транспортных средств.

Внедрение такси-сервисов уже началось в Китае, Индии и США, и их количество составляет более 700 миллионов клиентов, что составляет 80 процентов всех пользователей сервисов-такси в мире. Использование автодомов особенно популярно в Китае, где 37 процентов граждан зарегистрированы как пользователи, пользующиеся услугами такси, что более чем вдвое превышает уровень владения транспортными средствами.

Проблема в том, что большинство поездок по всему миру с поездкой на автомобиле по-прежнему являются одноразовыми, что не очень помогает с точки зрения качества воздуха и перегруженности транспортных средств.На самом деле, эти поездки могут быть еще хуже для климата.

Вот почему в отчете RMI говорится: «крайне важно, чтобы общие услуги мобильности были объединены — чтобы увеличить использование транспортных средств и уменьшить заторы, и электрифицировать — чтобы предотвратить ухудшение загрязнения воздуха». Цены на перегрузку и ограничения на водители совместного пользования — это два инструмента политики, которые можно использовать для содействия совместному использованию.

Также важно, чтобы совместные поездки на автомобиле не заменяли общественный транспорт, который является наиболее эффективной формой совместной мобильности в районах с высокой проходимостью.Для этого транспортные средства общего пользования могут интегрироваться с транспортной системой, чтобы обеспечить решение для первой и последней мили. Китайская служба заказа автомобилей Didi недавно представила инструмент, который позволяет пользователям бронировать в своем приложении полное мультимодальное путешествие, включая общественный транспорт и групповые поездки на вокзал и обратно.

«Мы не хотим выступать за то, чтобы SEAMS вытеснил или нарушил общественный транспорт, но он может интегрироваться или стать формой общественного транспорта», — сказал Фитцджеральд из RMI.

«Сегодня общественный транспорт, ходьба и езда на велосипеде часто используются не потому, что люди выбирают их, а потому, что это единственный вариант, который они могут себе позволить», — продолжил он.