Резервный источник электроснабжения для автомобиля

Резервное электроснабжение. Применение возобновляемых источников энергии

Система резервного энергоснабжения – это совокупность источников электроэнергии, которые могут обеспечивать загородный дом, сельско-хозяйственный или промышленный объект электроэнергией, как от системы центрального электроснабжения, так и от автономной системы, когда при пропадании основной сети электроснабжения автоматически включается автономная. Т.о. существует разница в понятиях резервной и автономной системы, при существенной их схожести.

Для обеспечения электроэнергией загородных домов и других объектов могут использоваться следующие источники:

• Система центрального электроснабжения, возможно с применением дополнительной резервной линии;
• Батареи аккумуляторных элементов (часто используют для электронных систем здания);
• Топливные электростанции, например, дизель- газогенераторы;
• Возобновляемые источники, солнце, ветер, вода;

Исходя из сказанного, составляющими системы резервного электроснабжения могут быть:

• Система основного электроснабжения;
• Система резервного центрального электроснабжения (вариативно);
• Система автоматического ввода резерва (АВР) – переключения между источниками, часто, на небольших объектах может быть в составе резервной системы;
• Системы стабилизации выходного напряжения от автономного источника (так же, для небольших систем, может быть ее частью);
• Системы автономного электроснабжения на объекте (включая устройства переключения, запуска генераторов, подзарядки АКБ и пр. Ниже – подробнее.

При использовании топливных генераторов в автономных системах, наряду с главным их преимуществом (полная независимость от внешних факторов), необходимо учитывать и их основные недостатки:

• Высокая стоимость топлива – самая дорогая стоимость киловатт-часа;
• Шум при работе, «разрывающий душу» при длительном использовании;
• Неэффективность использования единицы топлива. Для выдачи частоты напряжения в 50 Гц, генератор должен в любом случае совершать минимальное число оборотов, что для диодной лампочки, что для чайника. Простейшая аналогия – машина, стоящая на месте, но с нажатой педалью газа – ваше топливо вылетает в выхлопную трубу генератора.

Возобновляемые источники энергии – вариант резервного источника электричества, который стремительно набирает популярность по следующим причинам:

• Абсолютно чистая энергия;
• После установки системы минимальная стоимость киловатт-часа;
• Возможность выбирать количество энергии исходя из потребностей предприятия, при необходимости, увеличивать мощность резервного источника при необходимости;
• Больше количество относительно недорогих решений;
• Возможность подключения нескольких источников возобновляемой энергии;
• Возможность существенной экономии средств, при работе в штатном режиме (когда основной источник работает);
• Возможность «резервирования» электроэнергии;
• Возможность реальной экономии при тарификации, учитывающей день и ночь;
• В системах, где совместно используются топливные генераторы и инверторно-аккумуляторные системы с ВИЭ, эффективность работы генератора существенно выше.

Источниками электрического тока выступают ветер, солнце или вода. Недостатком ВИЭ является нестабильность работы, связанная с изменениями климатических условий. В связи с этим, в данных системах практически всегда применяются батареи АКБ. В этом случае, график дневного потребления энергии может выглядеть следующим образом:

Наиболее распространенные системы резервного электроснабжения с помощью возобновляемой энергии — инверторно-аккумуляторные системы. Они применяются и в частных домах, и на промышленных объектах. Работа системы основана на преобразовании параметров возобновляемого электричества к подходящим для зарядки АКБ, и преобразовании постоянного тока АКБ в переменный ток промышленной частоты при отключении основного источника.

Инверторно-аккумуляторная система состоит из следующих блоков:

• Инвертора, который преобразовывает постоянный электрический ток в переменный. Современные инверторы так же оснащаются зарядным устройством для банка АКБ (возможность заряжать его от основной сети), системой автоматического ввода резерва (контроллера, отслеживающего напряжение сети и состояние АКБ), системой включающей топливный генератор, возможностью включения нескольких источников ВИЭ;
• Банка АКБ аккумулятора, постоянно подзаряжаемого от внешнего источника;
• Контроллера заряда – опционально, если применяется ВИЭ;
• Блока управления;
• Одного или нескольких источников возобновляемой энергии.

Подробнее о каждом из элементов.

Источники, подходящие для получения альтернативного электричества

Солнце. Солнечная энергия при помощи батареи солнечных фотовольтаических элементов преобразуется в электрическую.

Ветер. Энергия ветряного потока через лопасти ветряка передается на вал электрогенератора, который вырабатывает электроэнегрию.

Микро-ГЭС. В этом случае источником электроэнергии становится поток воды, вращающий турбину или колесо микро-ГЭС, энергия вращения передается на вал электрогенератора.

Дизель- , бензо- или газо-генераторы. Они работают по следующему принципу: энергия расширения газов, образующихся при сгорании топлива, преобразуется в механическую энергию вращения коленвала (двигатель внутреннего сгорания). Приводимый от двигателя ротор электрогенератора, вращаясь, возбуждает электромагнитное поле, создающее индукционный переменный ток в обмотке генератора, частота вращения которого подобрана так (50 Гц), что вырабатываемый ток может быть передан непосредственно потребителю без дополнительного преобразования.

Контроллер заряда

Предназначается для адаптации нестабильного электричества от возобновляемого источника к годному для заряда АКБ. Он так же выполняет функцию запорной арматуры и не допускает «переполнения» энергией аккумуляторной батареи. Он позволяет осуществлять зарядку АКБ по заданному режиму, препятствуя возникновению перенапряжения.

Для разных источников ВИЭ, контроллеры заряда имеют свои особенности.

Для солнечных панелей, наиболее современные контроллеры заряда — MPPT контроллеры. MPPT расшифровывается как Maximum Power Point Tracking (отслеживание точки максимальной мощности). Его задачей является максимальное использование вырабатываемой солнечной энергии в нагрузке.

Банк АКБ

Аккумулятор предназначен для накопления и последующей отдачи энергии в сеть, поскольку эффективность работы источников энергии, использующих солнечный свет или ветер, зависит от интенсивности последних.

В резервных источниках электроснабжения используются аккумуляторы двух типов: AGM и гелевый.

AGM представляет собой абсорбирующие стеклянные маты, расположенные между положительными и отрицательными свинцовыми пластинами. В них в связанном состоянии находится электролит.

В гелевых аккумуляторах в качестве сепаратора применяется силикагель, которым заливается пространство между пластинами в процессе производства. После застывания он представляет собой твердое вещество с огромным количеством пор, в которых удерживается электролит. Благодаря тому, что силикагель полностью занимает всё пространство, в гелевых аккумуляторных батареях практически невозможно осыпание свинцовых пластин и как следствие, закорачивание и выход из строя.

При соединении аккумуляторов в батареи следует учитывать, что при последовательном соединении аккумуляторных батарей, ёмкость не меняется, а напряжение складывается, при параллельном – складывается ёмкость, а напряжение остаётся неизменным.

Глубина разряда	Число циклов
	Гель	AGM
100%	450	150
80%	600	200
50%	1000	370
25%	2100	925
10%	5700	3100

Инвертор с системой управления вводом резерва

Инвертор – это устройство, служащее для преобразования постоянного тока в переменный. Различные типы инверторов на разные напряжения и мощности широко применяются в быту, например, устройство, применяемое для инвертирования напряжения с АКБ автомобиля в 220В, для подогрева чая в походе тоже будет называться «инвертор».

Функция инверторов для систем резервного питания, не ограничивается преобрадованием постоянного тока в переменный, они так же выполняют зарядку АКБ от основного источника электричества, следят за параметрами сети и обеспечивают автоматический ввод резерва, в разряда АКБ осуществляют пуск дизель-генератора, могут осуществлять передачу излишков энергии в общую сеть, отправлять данные на удаленные или облачные АРМ и прочие функции. Важная функция инвертора — он не даёт разрядиться батарее ниже критического уровня, что могло бы привести к преждевременному выходу аккумулятора из строя. Например, вместо положенных 10 лет, они прослужат 3 года.

По способу подключения инверторы подразделяются на:

• Сетевые модели с обозначением «on grid» работают от солнечной электростанции, но синхронно с общественной электросетью. Потребитель полностью использует электричество от ВИЭ, недостающее электричество он потребляет из сети общего пользования. При отключении общей сети, прекращается использование и электричества от ВИЭ. Для применения в системах резервирования «on grid» инверторы используются только в составе более крупной системы.
• Автономные инверторы обозначают «off grid». Их подключают к домашним бытовым потребителям, источником энергии в них является батарея АКБ, которая заряжается через контроллер заряда от солнечных модулей или от другого ВИЭ. Такие инверторы применяются в местах, где сеть отсутствует вовсе, в резервных системах широко применяется третий тип инверторов;
• Гибридные инверторы используют оба метода подключения к сети. Наиболее часто инверторы включают в сеть в режиме «grid support». В этом случае, система в основном работает от общей сети, максимально дополняя (а в каких-то случаях и полностью компенсируя) ее мощностями от ВИЭ, а при отключении объекта от общей сети, они автоматически переключаются в автономный режим работы и работают от аккумуляторной батареи и/или солнечного модуля. Гибридные инверторы хорошо сочетаются со схемами бесперебойного питания.

Устройства управления и связи

Как правило, управляющие функции выполняет инвертор, дополнительно подключаются блоки ввода и отображения информация и блоки связи.

Блоки ввода/вывода информации используются в основном для начального программирования системы и для конечного пользователя не так интересны.

Блоки связи позволяют передавать информацию по Ethernet или по другим сетям передачи данных, т.о. пользователь может получать все данные о системе и передавать команды на систему удаленно, например через приложение в смартфоне.

Типовая система резервного электроснабжения для частного дома

Рассмотрим типовую схему резервного электроснабжения загородного дома на основе системы XW+ Xandrex Schneider Electric Система автономного энергоснабжения включает в себя:

1. Источник основного электроснабжения;
2. Возобновляемый источник электроэнергии – солнечные фотовольтаические панели;
3. Возобновляемый источник электроэнергии – ветряной генератор;
4. Возобновляемый источник электроэнергии – микро-ГЭС;
5. Контроллеры заряда;
6. Банк АКБ;
7. Датчик температуры АКБ;
8. Инвертор;
9. Дизель-генератор;
10. Коммутационное оборудование — щиты, выключатели, автоматы, предохранители, кабели, система заземления и т.д.;

Классический алгоритм работы следующий: Работа инвертора в режиме «grid support» с максимальным использованием энергии ВИЭ. При отключении основной сети, переход на резервный источник, и, при необходимости, использование накопленной энергии АКБ. В случае, если по каким-то причинам, энергии возобновляемого источника недостаточно, а банк АКБ сильно разряжен, система формирует команду на запуск дизель-генератора. Энергия дизель-генератора расходуется на потребители и на заряд банка АКБ, при зарядке банка АКБ, дизель генератор отключается. Цикл повторяется до включения основного источника.

Любой из вышеперечисленных источников может выступать в качестве основного (кроме АКБ), остальные будут играть роль резервных.

Системы управления электроэнергией. Контроль и автоматизированное управление работой системы. Подробнее »

В ближайшем будущем, появится возможность увеличения КПД солнечных панелей до 50%. Эффективность. Подробнее »

Руководство Филиала КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» выражает благодарность коллективу ООО. Подробнее »

КОО «ЛОГРАР ЛИМИТЕД» 1 сентября 2015

Уважаемый Ринат Шакирзянович! ООО «ФИНПРОЕКТ» выражает благодарность компании ООО. Подробнее »

Источник статьи: http://rina.pro/napravleniya-deyatelnosti/alternativnaya-energetika/rezervirovanie-elektrosnabzheniya-s-pomoshyu-viz

Что такое резервный источник электроснабжения

Иногда возникает необходимость в организации резервного питания. Обычно это происходит в случаях, когда нужно бесперебойное электроснабжение загородного дома или муниципального объекта. Причин, по которым необходимо организовывать резервное питание, довольно много. В числе лидеров можно назвать износ систем электроснабжения, интенсивную застройку в районе, несоответствие характеристик по причине возрастания потребностей, а также иные.

Зачем нужно резервное питание

В результате всех перечисленных причин происходит систематическое отключение электроснабжения, постоянные перепады, перекос фаз. Проблема эта знакома многим. Например, в некоторых школах при проведении единого государственного экзамена необходимо, чтобы видеонаблюдение транслировалось в режиме реального времени. Если произойдет отключение электроэнергии, то признают недействительной сдачу экзамена в конкретном пункте.

В таких условиях нельзя говорить даже о гарантированном ресурсе разнообразных приборов. Например, некоторые модели газовых котлов или компьютерной техники требовательны к качеству напряжения. Поэтому при критическом снижении блок питания устройства попросту не сможет запуститься, начнет срабатывать защита. В нашей статье мы рассмотрим, как правильно использовать резервный источник электроснабжения объекта — муниципального или частного.

На какое время должен быть рассчитан источник

Здесь нужно подразумевать, в течение какого периода времени необходимо, чтобы участок запитывался от независимого источника электроснабжения. Нужно отметить, что некоторые устройства рассчитаны на непрерывную длительную работу. Бензиновые, дизельные, газовые генераторы иногда требуют, чтобы время от времени осуществлялась остановка. Например, бензиновые генераторы с воздушным охлаждением.

Стоит также отметить, что некоторые фирмы имеют в своем прайсе услуги по монтажу электропроводки напрямую к линии электропередач (в обход местной подстанции). Ведь порой нереально организовать другим способом электроснабжение участка. Для того чтобы проложить коммуникацию, можно использовать либо кабель, проложенный по траншее, либо воздушную линию. Лучше, если у организации имеется лицензия, и она не только возлагает на себя все работы по монтажу, но также занимается и оформлением всех документов. Это просто идеальный вариант.

Но можно выделить и недостаток такого пути. Стоимость работ очень высокая, так как возникает необходимость установить личную подстанцию. Но если соседей много и они дружные, то можно установить одну подстанцию на несколько домов. Если в микрорайоне имеются сложности с электроснабжением, это будет считаться наиболее приемлемым вариантом. Причем в этом случае вы избавитесь от перебоев с напряжением, а качество его будет практически идеальным. Любая техника сможет работать без проблем.

Что нужно запитывать

Что касается резервных источников питания, то необходимо, чтобы они обеспечивали электричеством только те приборы, которые должны постоянно функционировать. Поэтому нужно заранее сесть и определиться с тем, какие электроприборы будут запитаны от резервных источников. Например, это может быть котел, морозильная камера, холодильник. Даже источник беспроводного интернета можно включить в этот список.

Стоит отметить, что автономные резервные источники электроснабжения – это агрегаты, которые способны вырабатывать напряжение для питания аппаратуры, установленной в здании. Причем работать она должна независимо от общегородской сети электроснабжения.

Стоит отметить также, что большая часть приборов питается от однофазного напряжения 220 В. Случается и так, что имеются в быту приборы, которым необходимо подводить не одну, а три фазы напряжением 380 В. Поэтому важно учитывать их, если они постоянно используются. К счастью, такие приборы в быту встречаются крайне редко, обычно они устанавливаются в помещениях промышленного назначения.

Мощность резервного источника

Если следовать инструкциям опытных специалистов, необходимо ориентироваться на показатель в 20 кВт. Это максимальная мощность, которую должен отдавать источник резервного электроснабжения. Для небольшого загородного коттеджа, конечно, если это не огромный дворец, в котором большое количество разнообразных устройств, этой мощности хватит. Но это только в том случае, если будет использоваться вариант с включением всех устройств в сеть.

В том же случае, если планируется запитка только основных электроприборов, достаточно и меньшей мощности агрегата. Например, если вы будете включать в одно время котел отопления, циркуляционный насос, телевизор, холодильник, а также освещение, то достаточно генератора, мощность которого не более 4 кВт. В том же случае, если в доме установлена автономная система водоснабжения, то насосная станция время от времени будет включаться. Обязательно учитывайте ее мощность. Кроме того, все электрические приборы, у которых имеются двигатели, в момент запуска потребляют примерно на 25% тока больше, нежели в устоявшемся рабочем режиме.

Обязательно учитывайте пусковые токи. Нужно учесть тот факт, что в дальнейшем суммарная мощность электроприборов может увеличиться. Поэтому необходимо, чтобы мощность всех электроприборов составляла не больше 80% от аналогичной характеристики генератора.

Как вы можете увидеть, нюансов достаточно. Поэтому необходимо определить все устройства, которые должны быть включены постоянно в сеть. Обязательно посчитайте их суммарную мощность, затем умножьте на 1,5. Так вы сможете сделать небольшой запас по мощности. Допустим, вы посчитали, что суммарная мощность всех потребителей в доме составляет 5,5 кВт. Следовательно, если увеличить это значение в полтора раза, получите 8,25 кВт. Это означает, что мощность генератора должна быть более 8,25 кВт.

Тип топлива

А теперь давайте поговорим о том, какой вид топлива на лучше всего использовать для резервного источника. Вариантов достаточно большое количество. Можно использовать газ, бензин, дизельное топливо. Главное при выборе варианта – определить, с чем дешевле и удобнее будет работать.

Кстати, газовые генераторы можно подключать даже к бытовой сети. Конечно, это обязательно нужно согласовывать с газовой службой. Наиболее приемлемыми можно назвать бензиновые и дизельные генераторы. Они неприхотливы и работают стабильно.

Где ставить генератор

Место установки генератора определяется габаритами источника. Также оно зависит от конструктивных особенностей. Например, дизельные устройства не только генерируют электроэнергию, но и сильно дымят. Поэтому нужно делать качественную вытяжку. Устройства, на которых нет кожуха, издают очень много шума. Следовательно, их лучше всего размещать в пристройке или в сарае. При установке резервного источника электроснабжения аккумуляторные батареи монтировать вовсе не обязательно. Поэтому нужно отвести место только под генератор.

В том случае, если установка резервного питания производится на улице, обратите внимание на то, какой у него способ запуска. А запускаться оно может как от аккумуляторной батареи, так и вручную. Правда, существуют устройства с автоматическим запуском при снижении напряжения в сети ниже нормы.

Газовые генераторы

Если в вашем доме имеется сетевой газ, то установка газового генератора является оптимальным вариантом. Топливо для этого устройства наиболее дешевое. Мощность большей части изделий стартует от 7 кВт, а этого более чем достаточно для питания всех электроприборов в загородном доме.

Правда, стоимость газового генератора — 180 тыс. руб. Но нужно учитывать, сколько вы сможете сэкономить на топливе, если сравнивать его с дизельным или бензиновым. А самое главное — это то, что вредных выбросов практически нет.

Бензиновые генераторы

Распространенные варианты устройств для обеспечения дома резервным питанием. Конструкция бензиновых двигателей намного проще, нежели дизельных. Большая часть владельцев загородных домов имеет в своем распоряжении автомобиль. Следовательно, познания о принципах работы двигателя внутреннего сгорания имеются. Ко всему прочему, такие генераторы очень просты в обслуживании. Поэтому такие резервные источники электроснабжения в школах используются наряду с ИБП. Последние дают оборудованию работать в течение 15-30 минут. За это время производится запуск бензинового генератора и переход на резервное оборудование. Все оборудование обязательно должно испытываться и иметь соответствующую документацию. К таковой относится акт проверки резервного источника электроснабжения.

Дизельные генераторы

Стоит отметить, что под этим названием можно подразумевать сразу несколько разновидностей этой техники. Сюда входят и дизельные подстанции, и дизель-генераторы. Достоинства таких агрегатов в том, что они могут работать без остановок в течение долгого промежутка времени. Если сравнивать с бензиновыми генераторами, то от этих агрегатов не образуются пары, которые необходимо отводить в целях обеспечения пожарной безопасности.

Конечно, дым от прибора интенсивно выделяется, и по этой причине необходимо делать качественную вентиляцию в помещении, в котором производится установка оборудования. В принципе, можно выхлопную трубу сделать максимально герметичной, при помощи гибкой гофры удлинить ее и вывести на улицу. В этом случае все выхлопные газы будут уходить в атмосферу. При обеспечении резервными источниками электроснабжения здания необходимо, чтобы все вредные выхлопы из помещения отводились в атмосферу.

Резервные нетрадиционные источники питания

Мы рассказали только о самых распространенных устройствах, которые позволяют организовать бесперебойное питание. Но можно выделить и другие, которые применяются не так часто, но все же о них стоит упомянуть. Это солнечные батареи, источники бесперебойного питания, конструкции на инверторах. Если судить по практике, то, независимо от метода решения проблемы электроснабжения, необходимо все равно иметь под рукой запасной дизельный или бензиновый генератор.

Если судить по отзывам владельцев загородных домов, наиболее удобными при эксплуатации и ремонте являются бензиновые генераторы. Стоит отметить, что их всегда можно дозаправить непосредственно из бензобака автомобиля. Другими словами, топливо для этого генератора всегда можно найти, чего не скажешь про газовые генераторы. Если необходимо, то заполняется акт испытаний резервного источника электроснабжения. Пример такого документа приведен в нашей статье. Он нужен при монтаже такого оборудования в муниципальных и промышленных зданиях.

Комбинированная система

Стоит учесть, что источники бесперебойного питания, солнечные батареи, работают недолгое время. В комплекте этих устройств имеются аккумуляторы, которые нуждаются в постоянном внимании. Обязательно нужно контролировать их состояние, своевременно подзаряжать. Также современные аккумуляторы, в отличие от устаревших образцов, не подлежат ремонту.

Если у вас имеется в наличии много свободных средств, то наиболее целесообразным решением будет монтаж сложной, но надежной комбинированной системы резервирования. Например, при скачках напряжения подключается источник питания от бесперебойника на аккумуляторах. Если спустя какое-то время не произойдет подача электроэнергии, производится запуск дизельного или бензинового генератора.

Такая конструкция будет затратной, зато вы полностью исключите перебои в электроснабжении дома. Такой резервный источник электроснабжения объекта сможет работать максимально стабильно, и за ним не нужно часто ухаживать.

Источник статьи: http://fb.ru/article/424797/chto-takoe-rezervnyiy-istochnik-elektrosnabjeniya