Принцип работы теплоэлектроцентрали (ТЭЦ) основан на уникальном свойстве водяного пара – быть теплоносителем. В разогретом состоянии, находясь под давлением, он превращается в мощный источник энергии, приводящий в движение турбины теплоэлектростанций (ТЭС) — наследие такой уже далекой эпохи пара.

Первая тепловая электростанция была построена в Нью-Йорке на Перл-Стрит (Манхэттен) в 1882 году. Родиной первой российской тепловой станции, спустя год, стал Санкт-Петербург. Как это ни странно, но даже в наш век высоких технологий ТЭС так и не нашлось полноценной замены: их доля в мировой энергетике составляет более 60 %.

И этому есть простое объяснение, в котором заключены достоинства и недостатки тепловой энергетики. Ее «кровь» — органическое топливо – уголь, мазут, горючие сланцы, торф и природный газ по-прежнему относительно доступны, а их запасы достаточно велики.

Большим минусом является то, что продукты сжигания топлива причиняют серьезный вред окружающей среде. Да и природная кладовая однажды окончательно истощится, и тысячи ТЭС превратятся в ржавеющие «памятники» нашей цивилизации.

Принцип работы

Для начала стоит определиться с терминами «ТЭЦ» и «ТЭС». Говоря понятным языком – они родные сестры. «Чистая» теплоэлектростанция – ТЭС рассчитана исключительно на производство электроэнергии. Ее другое название «конденсационная электростанция» – КЭС.

Теплоэлектроцентраль – ТЭЦ — разновидность ТЭС. Она, помимо генерации электроэнергии, осуществляет подачу горячей воды в центральную систему отопления и для бытовых нужд.

Схема работы ТЭЦ достаточно проста. В топку одновременно поступают топливо и разогретый воздух — окислитель. Наиболее распространенное топливо на российских ТЭЦ – измельченный уголь. Тепло от сгорания угольной пыли превращает воду, поступающую в котел в пар, который затем под давлением подается на паровую турбину. Мощный поток пара заставляет ее вращаться, приводя в движение ротор генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Далее пар, уже значительно утративший свои первоначальные показатели – температуру и давление – попадает в конденсатор, где после холодного «водяного душа» он опять становится водой. Затем конденсатный насос перекачивает ее в регенеративные нагреватели и далее — в деаэратор. Там вода освобождается от газов – кислорода и СО 2 , которые могут вызвать коррозию. После этого вода вновь подогревается от пара и подается обратно в котел.

Теплоснабжение

Вторая, не менее важная функция ТЭЦ – обеспечение горячей водой (паром), предназначенной для систем центрального отопления близлежащих населенных пунктов и бытового использования. В специальных подогревателях холодная вода нагревается до 70 градусов летом и 120 градусов зимой, после чего сетевыми насосами подается в общую камеру смешивания и далее по системе тепломагистралей поступает к потребителям. Запасы воды на ТЭЦ постоянно пополняются.

Как работают ТЭС на газе

По сравнению с угольными ТЭЦ, ТЭС, где установлены газотурбинные установки, намного более компактны и экологичны. Достаточно сказать, что такой станции не нужен паровой котел. Газотурбинная установка – это по сути тот же турбореактивный авиадвигатель, где, в отличие от него, реактивная струя не выбрасывается в атмосферу, а вращает ротор генератора. При этом выбросы продуктов сгорания минимальны.

Новые технологии сжигания угля

КПД современных ТЭЦ ограничен 34 %. Абсолютное большинство тепловых электростанций до сих пор работают на угле, что объясняется весьма просто — запасы угля на Земле по-прежнему громадны, поэтому доля ТЭС в общем объеме выработанной электроэнергии составляет около 25 %.

Процесс сжигания угля многие десятилетия остается практически неизменным. Однако и сюда пришли новые технологии.

Особенность данного метода состоит в том, что вместо воздуха в качестве окислителя при сжигании угольной пыли используется выделенный из воздуха чистый кислород. В результате, из дымовых газов удаляется вредная примесь – NОx. Остальные вредные примеси отфильтровываются в процессе нескольких ступеней очистки. Оставшийся на выходе СО 2 закачивается в емкости под большим давлением и подлежит захоронению на глубине до 1 км.

Метод «oxyfuel capture»

Здесь также при сжигании угля в качестве окислителя используется чистый кислород. Только в отличие от предыдущего метода в момент сгорания образуется пар, приводящий турбину во вращение. Затем из дымовых газов удаляются зола и оксиды серы, производится охлаждение и конденсация. Оставшийся углекислый газ под давлением 70 атмосфер переводится в жидкое состояние и помещается под землю.

Метод «pre-combustion»

Уголь сжигается в «обычном» режиме – в котле в смеси с воздухом. После этого удаляется зола и SO 2 – оксид серы. Далее происходит удаление СО 2 с помощью специального жидкого абсорбента, после чего он утилизируется путем захоронения.

Пятерка самых мощных теплоэлектростанций мира

Первенство принадлежит китайской ТЭС Tuoketuo мощностью 6600 МВт (5 эн/бл. х 1200 МВт), занимающей площадь 2,5 кв. км. За ней следует ее «соотечественница» — Тайчжунская ТЭС мощностью 5824 МВт. Тройку лидеров замыкает крупнейшая в России Сургутская ГРЭС-2 – 5597,1 МВт. На четвертом месте польская Белхатувская ТЭС – 5354 МВт, и пятая – Futtsu CCGT Power Plant (Япония) – газовая ТЭС мощностью 5040 МВт.

Современные условия развития общества в целом и промышленной экономики в частности предполагают гигантские объемы потребления электроэнергии. Данный ресурс является частично возобновляемым и может вырабатываться при помощи целого ряда методов, технологий и принципов.

Основные типы электростанций по назначению

Промышленные

Тепловые электростанции Тепловые электростанции – отличаются простотой технологического цикла, надежностью и аварийной безопасностью. Используют в качестве топлива, преимущественно, уголь, мазут, торф и природный газ. К преимуществам таких станций стоит отнести простоту переоборудования или модернизации, перехода на другой вид топлива. К минусам можно смело отнести высокую себестоимость тепловой электроэнергии и существенное загрязнение атмосферы, так как ТЭЦ вырабатывают энергию по принципу сжигания топлива.

Атомные электростанции Атомные электростанции – наиболее противоречивый источник энергии, использующий для генерации электроэнергии атомную реакцию. В безаварийном режиме данный вид станций является наиболее предпочтительным, однако аварии несут за собой катастрофические последствия. Среди преимуществ невысокая стоимость энергии и огромная мощность электростанций. Большинство недостатков связаны с безопасностью и сложностью утилизацией ядерных отходов, а также консервацией отработавших свой ресурс блоков.

Гидроэлектростанции Гидроэлектростанции – используют для генерации электроэнергии природную силу движения воды. До появления атомной энергетики именно ГЭС были основой процесса электрификации. Преимущества гидроэлектростанций неоспоримы и включают: самую малую стоимость энергии, относительно высокую безопасность и безвредность для окружающей среды, а также высокую мощность. Однако существуют и недостатки: число мест, подходящих для постройки станции, весьма ограничено и существенно меняется экосистема водоема в районе станции.

Полупромышленные и для бытовых нужд

Стационарные дизельгенераторы Стационарные дизельгенераторы – автономные электростанции, предназначенные для длительной эксплуатации на одном объекте, поскольку процесс монтажа-демонтажа требует времени и участия специалистов. Могут запитывать объекты различного масштаба – от небольших стройплощадок до крупных промышленных предприятий. Абсолютно не зависят от центральных электросетей и способны работать с ними в параллельном или дублирующем режиме.

Передвижные дизельгенраторы – станция монтируется на мобильном шасси и может оперативно перемещаться на любые расстояния между различными объектами. Весь процесс монтажа-демонтажа на объекте сводится к физическому подключению установки к энергосети.

Дизельгенераторы в контейнере – наиболее надежный и защищенный вариант исполнения автономной электростанции. В данном случае ДГУ помещается в большой контейнер, создающий все необходимые условия для эффективной работы в самых суровых климатических условиях. Обеспечивается защита от механических повреждений, сверхнизких и высоких температур, осадков, достигаются высокие показатели звукоизоляции.

Электростанции в кожухе Дизельная электростанция в кожухе – средний вариант между открытым и контейнерным исполнением. В данном случае все важные элементы станции закрываются в конструкции шумопоглощающего кожуха. Такая ДГУ может устанавливаться вне специально подготовленных помещений – на открытым воздухе. Желательно лишь установить над станцией навес, защищающий от осадков.

Открытые электростанции – поставляются без защитных конструкций и приспособлений, что выдвигает особые требования к размещению. Для эффективной и бесперебойной работы такой установки ее необходимо размещать в специально подготовленном помещении определенной площади, с наличием хорошей системы вентиляции и отвода выхлопных газов.

Каждый тип вышеперечисленных электростанций оптимален для применения в отдельно взятых, индивидуальных условиях и поэтому еще долго будет безальтернативным. Различные категории пользователей ценят в большей степени свои особенности: стоимость, надежность, безопасность, мобильность, автономность или экологичность.

Полный набор этих качеств не свойственен ни одному из типов и поэтому все они продолжают обслуживать свои группы потребителей.

Запросить консультацию

Нужна консультация отдела продаж или инженера для расчета проекта - звоните.

Устройство и виды ветровых электростанций

Ветровые электростанции являются одним из вариантов получения альтернативной энергии. Энергия ветра относится к возобновляемому виду наряду с солнечной, термальной и т. п. Потенциал ветровой энергетики, конечно, меньше солнечной, но всё равно перекрывает современные потребности человечества в энергии. КПД ветровых электростанций небольшой, и составляет в лучшем случае 30 процентов. Но всё равно их строительство продолжается, и они считаются довольно перспективным видом энергетических установок.

Ветровая электростанция состоит из определённого количества генераторов, которые собраны вместе. Крупные ветровые электростанции включают в себя до 100 и более отдельно стоящих ветрогенераторов. В литературе также можно встретить название ─ ветровые фермы. Сразу стоит сказать, что подобные электростанции можно строить только в определённых регионах планеты. В этих местах средняя скорость ветра должна быть не менее 4,5 метра в секунду.

Перед тем как построить ветровую электростанцию в каком-либо месте, там проводится длительное исследование характеристик ветра. Для этого специалисты используют такие приборы, как анемометры. Они устанавливаются на высоте примерно 30─100 метров, и 1─2 года накапливается информация о направлении и скорости ветра в этом месте. Затем на основании полученных сведений составляются карты доступности ветровой энергетики. Эти карты и различные методики расчёта используются теми предпринимателями, которые хотят оценить перспективность строительства ветровых электростанций в каком-либо регионе мира.

Стоит отметить, что стандартная информация о метеорологов не годится при оценке целесообразности строительства ветровой электростанции. Ведь информацию о ветре метеорологи собирают на высоте до 10 метров над поверхностью Земли. Практически во всех странах мира специальные карты доступности энергии ветра создаются либо государством, либо при его участии.

Среди примеров этого можно назвать атлас ветров и компьютерную модель WEST для Канады. Этим занимались министерство природных ресурсов и министерство развития этой страны. Благодаря этим сведениям предприниматели могут планировать строительство ветровых электростанций в любой точке Канады. В Организации Объединённых Наций ещё в 2005 году была создана карта ветров для 19 развивающихся стран.

Ветрогенераторы, работающие в составе ветровых электростанций, устанавливают на различных возвышенностях естественного или искусственного происхождения. И это неслучайно, поскольку скорость ветра тем больше, чем выше от поверхности планеты. Поэтому ветрогенераторы работают на специальных башнях, высота которых от 30 до 60 метров. При планировании ветровой электростанции также принимается в расчёт наличие деревьев, крупных строений и т. п. Всё это также может повлиять на скорость ветра.

Кроме того, при строительстве подобных электростанций должны учитываться требования к охране ОС и влияние на человека. Ведь от подобных установок исходит немалый шум. В европейских странах давно приняты законы, которые ограничивают максимальный уровень шума ветровых энергетических установок. Днём этот показатель не должен превышать 45 дБ, а ночью ─ 35 дБ. Подобные установки должны находиться на расстоянии не менее 300 метров от жилых домов. Кроме того, современные ветровые электростанции останавливаются на время перелёта птиц.

Ветровые электростанции, как правило, занимают большое пространство. Для их строительства используются такие регионы, которые мало заселены и не вовлечены в экономическую деятельность. Среди них можно назвать:

• Прибрежные районы;
• Шельф;
• Пустыни;
• Горы.

В состав ветровых электростанций входят отдельно стоящие ветрогенераторы. Давайте, вкратце рассмотрим, какая у них конструкция. В неё входят следующие узлы и детали:

• Ротор с лопастями. Занимается преобразованием ветровой энергии в энергию вращения. Как правило, роторы имеет три лопасти. Лопасти современных ветрогенераторов могут достигать 30 метров в длину. В большинстве случаев их изготавливают из полиэстера, который армирован стекловолокном. Скорость вращения лопастей в среднем составляет 10─24 оборота в минуту;
• Редуктор. Его задача заключается в повышении скорости вращения вала с 10─24 об/мин от ротора до 1,5─3 тысяч об/мин на входе в генератор. Существуют также конструкции ветрогенераторов, где ротор напрямую подключается генератору;
• Генератор. Он преобразует энергию вращения в электричество;
• Флюгер и анемометр. Они находятся на задней стороне корпуса ветрогенератора. Их задача собирать данные о скорости и направлении ветра. Полученные данные используются для увеличения выработки электроэнергии. Эта информация используется системой управления для запуска и остановки турбины, а также для контроля во время ее работы. Этот механизм разворачивает роутер в направлении максимального ветра. Ветрогенератор начинает работать при скорости ветра около 4 метров в секунду и отключается, когда она возрастает больше 25 м/сек;
• Башня. Она используется для установки ветрогенератора на высоте. Высота современных машин достигает 60─100 метров;
• Трансформатор. Он предназначен для преобразования напряжения, требуемого для электрической сети. Как правило, он находится у основания башни или встроен в неё.

Виды ветровых электростанций

• Прибрежные. Такие электростанции построены на небольшом расстоянии от береговой линии. Со стороны моря или океана на побережье идёт бриз. Он обусловлен неравномерным прогрева воды и суши. Днём ветер движется со стороны водоёма на берег, а ночью, наоборот, с побережья в сторону воды.
• Наземные. Это наиболее распространённый вид ветровых электростанций, в которых ветрогенераторы установлены на различных возвышенностях. Причём строительство ветрогенератора на заранее подготовленные площадки занимает примерно 2 недели. Значительно большее время уходит на согласование строительство со стороны контролирующих органов. Строительство таких электростанций сильно удалённых районах затруднено, поскольку для их установки требуется тяжёлая подъёмная техника. А это значит, что требуется подъездные пути. К тому же электростанцию нужно подключить кабелем к электрическим сетям;
• Шельфовые. Эти ветровые электростанции построены на расстоянии нескольких десятков километров от берега. Их плюсы заключаются в том, что они не занимают место на суше, их не слышно и их эффективность выше. Этот вид электростанций возводится в тех местах, где небольшая глубина. Их устанавливают на фундаменты, который изготавливают из свай забитых в морской грунт. Для передачи электроэнергии в электросети используются подводные кабели. Этот тип ветровых электростанций обходится дороже, чем наземный вариант. Для них требуется более мощные фундаменты, а морская вода часто приводит к ускоренной коррозии металлоконструкций. При строительстве этого вида электростанции применяют самоподъемные суда;
• Парящие. Это редкий тип ветровых электростанций. Концепция в своё время была разработана советским инженером Егоровым (1930). Высота установки подобных ветрогенераторов составляет несколько сотен метров над землёй. Мощность подобных турбин составляет 30─40 киловатт. Для того чтобы поднять ветрогенератор на такую высоту, используется надувная невоспламеняемая оболочка, которую наполняют гелием. В качестве проводника получаемого электричества используются канаты повышенной прочности;
• Плавающие. Плавающие ветровые генераторы появились относительно недавно. Конструктивно они представляют собой большие платформы с башней, уходящей под воду на несколько десятков метров. И примерно настолько же башня возвышается над водой. Чтобы стабилизировать на воде подобную систему, используется балласт из камней и гравия. Чтобы башня не дрейфовала, используются якоря. На берег электроэнергия передаётся с помощью подводного кабеля;
• Горные. По большому счёту это те же самые наземные ветровые электростанции, но только построенные в горах. В горах ветер дует значительно интенсивнее. За счёт этого такие станции более эффективны.

В этой статье я хочу рассказать как можно самостоятельно собрать небольшую автономную электростанцию на солнечных панелях, что для этого понадобится, и почему выбор пал на те или иные составляющие электростанции. Допустим нам нужно сделать электричество в (дачном домике, вагончике охраны, в гараже, и т.п.), но бюджет ограничен, и хочется за минимум средств получить хоть что-то. И как минимум нам нужен свет, питание и зарядка мелкой электроники, а так-же иногда мы хотим к примеру пользоваться электро-инструментом.

Солнечная электростанция

Фото солнечных панелей на крыше домика, две панели по 100 Ватт

Для этого по минимуму нам понадобится солнечные панели на 200-300 Ватт, можно конечно и на 100ватт всего, и даже меньше, если вам требуется совсем немного энергии. Но лучше брать с запасом, и сразу определится на какое напряжение строить систему. К примеру если вы хотите все питать от напряжения 12вольт, то лучше покупать панели на 12вольт, а если все будет питаться через инвертор, то систему можно стоить на 24/48 вольт. Например две панели по 100 Ватт, которые смогут дать 700-800 Ватт энергии за световой день. Когда есть солнце тут и от одной панели энергии много, но лучше брать сразу 2-3 штуки чтобы и в пасмурную погоду, и зимой энергия тоже была, так-как в пасмурную погоду выработка падает в 5-20 раз и чем больше панелей будет тем лучше.

На 12вольт есть масса электроники и различных зарядных устройств, у нас большинство автомобилей имеют бортовую сеть 12v и для этого напряжения есть практически все, и это доступно. К примеру от 12v работают светодиодные ленты, которые хорошо подходят для освещения, есть светодиодные лампочки 12v в любом магазине. Так-же для зарядки телефонов и планшетов есть автомобильные адаптеры, которые из 12/24v делают 5v. Такие адаптеры имеют или USB выход один или два и более, или с проводом под конкретную модель телефона или планшета, в общем заряжать электронику от 12-ти вольт проблем нет.

Если вам нужно питать от 12вольт ноутбук, то для этого тоже есть автомобильные зарядные адаптеры, которые из 12v делают 19v. В общем практически все есть чтобы питаться от двенадцати вольт, даже кипятильники, холодильники и электро чайники. Так-же есть и телевизоры на 12вольт, которые диагональю 15-19 дюймов и обычно ставятся на кухню. Но конечно если мощность солнечных панелей небольшая и емкость аккумуляторов тоже, то рассчитывать на то можно постоянно пользоваться мощными потребителями не приходится, разве что летом. фото потребители на 12в

Приборы и адаптеры на 12v

Для примера некоторые виды преобразователей работающих от 12 вольт, и некоторые приборы работающие от 12 вольт, такие как чайник, кипятильник, холодильник. Освещение на 12вольт

Если все делать на 12v, то тут преимущество в экономии электроэнергии, так-как инвертор 12/220 вольт тоже имеет свой КПД около 85-90%, и дешевые инверторы на холостом ходу потребляют 0,2-0,5 А, а это 3-6 ватт/ч., или 70-150 ватт в сутки. Согласитесь что просто так 70-150 ватт энергии в сутки тратить не хочется, этого же к примеру хватит чтобы дополнительно еще несколько часов светила светодиодная лампочка, проработал телевизор часов 5-7, зарядить телефон раз двадцать этой энергией можно. Плюс к тому еще при работе на инверторе теряется 10-15% энергии, и в итоге общее количество энергии теряющейся на инверторе получается существенной. И особенно это не рационально когда мы из 12вольт делаем 220вольт, а потом в розетку включаем блок питания на 12вольт, или 5вольт. В этом случае КПД всей системы очень низок так-как много энергии тратится на преобразователях.

Единственное неудобство в том что на 12 вольт мало электроинструмента, и он не распространен, так-же в продаже трудно найти холодильники, насосы и пр. По-этому если нужно питать от своей автономки что-то еще кроме всякой мелкой электроники, то без инвертора 12/220 вольт не обойтись. И тут нужно учитывать что и сам инвертор имеет КПД, и некоторые приборы не особо экономичны. Все это влечет за собой необходимость увеличивать пропорционально потреблению емкость аккумуляторов, и мощность солнечных панелей.

Тут как-бы два варианта, или оптимизировать все на низкое напряжение 12вольт, или тогда сразу переводить все на 220вольт. Ну еще можно просто установить инвертор и пользоваться им когда это нужно, а все что работает постоянно (свет, телевизор, зарядные) питать от 12 вольт. В этом случае может подойти даже дешевый инвертор с модифицированной синусоидой.

Через инверторы с модифицированным синусом часто отказываются работать насосы и холодильники, так-как частота и форма напряжения не подходит для требовательного оборудования. Но через такие инверторы нормально работают лампочки любые на 220вольт, электроинструмент (дрели, болгарки и пр.), и электроника с импульсными блоками питания (современные телевизоры и прочая электроника). Вообще чтобы точно не было проблем лучше сразу брать инвертор с чистой синусоидой на выходе, а то если что-то выйдет из строя из-за инвертора - то убытка больше будет чем экономии.

Контроллер заряда аккумуляторов, инверторы

Не смотря на то что к примеру у нас небольшая мощность солнечных панелей, но контроллер лучше брать с двукратным запасом по мощности, особенно если покупать дешевый контроллер. Выход из строя контроллера может повлечь за собой еще много проблем, он может испортить аккумуляторы, или неправильно их заряжать от чего они быстро потеряют емкость. Так-же если контроллер подаст все напряжение от СП в сеть, то может испортится электроника питающаяся от 12в, так как СП в холостую дают до 20вольт. Подробнее про контроллеры - Контроллеры для солнечных батарей

Кстати если вы будете питать все через инвертор, то систему можно строить не только на 12вольт, но и к примеру на 24 или 48 вольт. Основное отличие при этом в том что толщина проводов требуется значительно меньше так-как ток по проводам будет меньше. К примеру если у нас система на 12вольт, то ток зарядки по проводам будет доходить до 12 Ампер, а если через MPPT контроллер, то до 18А. И чтобы провода не грелись и не-было потерь, сечение провода должно быть толстым, и чем дальше солнечные панели от аккумуляторов тем провод должен быть толще.

Так к примеру для тока в 6 Ампер сечение провода должно быть 4-6кв. а если у нас ток 12А, то уже нужен провод 10-12кв. А если у нас будет 50 Ампер, то и провода должны быть толще чем сварочные (50кв.), чтобы не грелись и не-было потерь. Вот чтобы экономить на толщине и не терять энергию, систему строят на 24v 48v. В случае с 48 вольт толщину провода можно уменьшить в четыре раза и на этом прилично сэкономить. А инверторы есть и на 24v и на 48v. Так-же есть и контроллеры, думаю вам понятно, основной смысл это экономия в проводах и меньше потери на передаче электроэнергии от солнечных панелей до аккумуляторов.

Контроллеров существует два типа, это MPPT и PWM контроллеры. Первый тип может с солнечных панелей выжимать до 98% мощности, но стоит дороже. А PWM контроллеры простые и заряжают тем током что есть, то-есть с ними мощность от солнечных батарей всего 60-70%. MPPT контроллер работает лучше при ярком солнце и из высокого напряжения СП делает более низкое 14в и больше тока. А обычные PWM не могут преобразовывать, но зато в пасмурную погоду, когда ток с панелей совсем маленький, такие контроллеры дают немного больше энергии в аккумуляторы.

Какой контроллер покупать тут я думаю четко не определить, кому-то нужно с солнца брать всю энергию, а у кого-то при солнце и так энергии с запасом приходит, а вот в пасмурную погоду хочется хоть немного, но по-больше. В принципе если вместо дорогова MPPT купить еще одну солнечную панель, то как-раз и компенсируются преимущество MPPT, и плюс в пасмурную погоду толку больше будет. Я лично склоняюсь больше к обычным контроллерам, так-как когда есть солнце энергию и так девать некуда, а когда его нет, то тут лишняя солнечная панель очень поможет. К примеру три панели по 100ватт дадут с обычным контроллером 18А, а с MPPT дадут 27А. Но когда будет пасмурная погода, то три панели через MPPT дадут к примеру 3А, а с обычным контроллером уже около 3,6А, а если купить вместо MPPT четвертую панель, то 4,8А.

Это все я привожу для примера, разница конечно для солнечного дня 18 и 27 А большая, но если и при 18А все равно аккумуляторы за день заряжаются, то зачем тогда больше мощности, все равно ведь когда зарядятся контроллер отключит панели и они просто так будут освещаться солнцем. А вот когда нет солнца, то и лишнему амперу радуешься, по-этому лучше больше панелей чем дорогой контроллер.

Про аккумуляторы для автономных систем

Аккумуляторы это наверно самая дорогая и важная часть системы, они очень капризны и быстро портятся, их много типов и с ними нужно относится нежно, иначе они быстро теряют емкость и портятся. По этому и контроллер нужно покупать умный, чтобы его можно было настраивать на разные типы, или там уже должны быть пред-установлены настойки для работы с разными типами АКБ.

К приму автомобильные стартерные аккумуляторы очень быстро теряют емкость в автономных системах, всего 1-2 года и они уже теряют 90% емкости. Это связано с глубокими разрядами, так-как дешевые контроллеры отключают потребителей при 10вольт, а автомобильные АКБ не рассчитаны на это, по-этому если уж их использовать, то не разряжать их более 110,8-12,0 вольт.

Щелочные аккумуляторы очень выносливы, но и очень дорогие. И если свинцовые АКБ имеют КПД 85-90% то щелочные аккумуляторы здесь немного проигрывают, а если их эксплуатировать заряжая и разряжая большими токами, то их КПД заметно ухудшается. Не выгодны такие аккумуляторы особенно зимой, тут и так энергии мало приходит, да еще и аккумуляторы отдают на 30% меньше энергии чем получают от солнечных батарей. Хотя сейчас вроде появились щелочные АКБ с улучшенным КПД, но картина в общем такая.

Литий-железо-фосфатный АКБ самые перспективные для автономных систем, они имеют высокий КПД 95-98%, и при этом совсем не боятся недо зарядов, глубоких разрядов, и больших токов разряда-заряда. Но они тоже дорогие и требуют дополнительно BMS систему контроля состояния ячеек. Если такой аккумулятор зарядить или разрядить ниже положенного, то он безвозвратно теряет емкость или ячейка вообще перестает работать. Но за состоянием акб следит БМС и она так-же занимается балансировкой заряда аккумулятора, по-этому если что-то пойдет не так, то она защитит аккумулятор и все отключит, и он не испортится.

В одной статье все не опишешь, но основное я постарался упомянуть и описать чтобы было понятно тем кто с этим совсем не знаком. Более подробно можно почитать в других статьях из раздела. Но в общем на данный момент судя по своему опыту строить небольшую электростанцию без инвертора и всю электронику питать от 12вольт выгоднее, а если уж все переводить на 220вольт, то строить систему на 48в. Особенно зимой даже немного лишней энергии очень нужно. Так-же и аккумуляторы у меня этой зимой литий-железо-фосфатные (lifepo4), и явно энергии в общем заметно больше чем при использовании автомобильных АКБ, плюс к тому lifepo4 совсем не испортились и потери емкости нет, хотя они целый месяц не заряжались до конца и постоянно разряжались до отключения.

Перспектива обладания собственной электростанцией вселяет оптимизм. Мы советуем не спешить строить радужные планы. Даже желание, одобренное советом директоров, и безграничные финансовые возможности не гарантируют успешного завершения проекта по строительству мини-ТЭЦ. В этой статье я дам ряд советов, рассмотрю распространенные ситуации. Уверен, несколько тысяч слов помогут сэкономить вам миллионы рублей.

"Доверьтесь профессионалам и забудьте о проекте, все будет сделано точно и в срок". Объективно, отечественный рынок еще до таких фраз не дорос. К слову, не факт, что на такое способен хоть один рынок мира. Вывод прост: вам нужно контролировать ключевые стадии строительства собственной электростанции.

Выделю "фундаментальные составляющие" проекта, на которые заказчику стоит обратить пристальное внимание:

• Согласование в ряде инстанций
• Вопросы финансирования
• Проектирование электростанции (мини-ТЭЦ)
• Качество и комплектность поставки оборудования
• Запчасти и сервис

1. Получение согласований - через тернии к звездам

Мини-ТЭЦ работает на том виде топлива, которое экономически выгодно. В наших широтах в 99% случаев - это газ: природный, пропан-бутан или альтернативные газы, например, попутный нефтяной.

Поэтому первым шагом является получение согласования технической возможности подачи природного газа. Без него строительство мини-ТЭЦ, как вы понимаете, смысла не имеет. К сожалению, процесс получения документа долог и бюрократизирован. Без "особенных" знаний и опыта прохождение данного этапа может занять до года.

При наличии необходимых деловых связей или определенного опыта год превращается в квартал. Но и тут результат не гарантирован - многие районные газораспределительные станции (ГРС) перегружены или мала пропускная способность трубы. Одним словом, элементарно отсутствует техническая возможность присоединения. Данная ситуация, к примеру, сложилась в Красногорском районе Московской области.

Если пропускные мощности позволяют, то алгоритм получения технических условий на газификацию объекта следующий:

1. Определение нагрузок объекта (тепловых и электрических).
2. Подбор генерирующего оборудования.
3. Теплотехнический расчет (расчет годового потребления топлива).
4. Прохождение всех инстанций и получение технических условий на газификацию объекта.

- После выполнения теплотехнического расчета (одна неделя), мы выясняем (около 10 дней), есть ли предварительная возможность получения газа. Если "да", то начинаем работу, - отмечает генеральный директор ЗАО "Промышленная Группа "АСК" Супрунов А.Е. - Сроки: 5-6 месяцев. Цена работ по получению газа для мини-ТЭЦ в несколько МВт менее 1% от стоимости объекта. Вероятность успеха стремится к 100%.

Кроме получения газа, для работы малой электростанции необходимо получить "добро" в следующих инстанциях:

• Департамент топливно-энергетического хозяйства (города или района расположения объекта)
• ГУ МЧС России (по городу или району расположения объекта)
• Управление государственного пожарного надзора ГУ МЧС России (по городу или району расположения объекта)
• Ростехнадзор (федеральная служба по экологическому, технологическому и атомному надзору)
• Комитет гражданской защиты и пожарной безопасности (города или района расположения объекта)
• Департамент архитектуры и градостроительства (по городу или району расположения объекта)
• Департамент природопользования и охраны окружающей среды (по городу или району расположения объекта)
• Территориальное управление Роспотребнадзора (Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека) по городу или району расположения объекта)

Список внушает, не правда ли? Кроме вышеуказанных, есть еще ряд инстанций, в которых необходимо согласовать проектную документацию. Не публикую полный список, чтобы оставить хоть мизерную видимость коммерческой тайны. Только пройдя через все эти ступени, проект расправит крылья, а вы сможете поставить первый "плюс" в плане строительства.

Спешу вас предупредить, что перед тем как сделать первый шаг по тернистому пути через кабинеты экологов, нужно выполнить расчеты. Самостоятельно их выполнить затруднительно, работу лучше заказать у специалистов. Сравнивая со стоимостью проектирования, цена расчетов невысока.

Ефремова И.А., ведущий специалист отдела предпроектных разработок ЗАО "Промышленная Группа "АСК" отмечает: "Как правило, на предпроектной стадии необходимо разрабатывать ОВОС (Оценка Воздействия на Окружающую Среду), а в процессе разработки проектной документации выполняется раздел "Охрана окружающей среды". В состав ОВОСа входят два раздела: "Оценка влияния выбросов в атмосферный воздух" и "Оценка акустического воздействия ".

Лекарство: оптимальным решением будет расчеты заказать у специалистов. Далее, если сроки терпят, то сначала пробовать получить все разрешения своими силами. На это может уйти около года. Если сроки поджимают, то обращаться в специализирующиеся на решении этих вопросов организации, внимательно оценить их предложения и пропустить через фильтр здравого смысла ответы. После выбрать исполнителя, заключить договор и переходить к другим вопросам строительства собственной электростанции.

2. Возможность привлечения финансирования - трудный путь поиска инвестора

Вы всерьез задумались о строительстве собственной электростанции. Поздравляю, Вы уже даже не десятитысячный в списке тех, кто думает об этом. Всех объединяет одно - вопрос цены. Строительство мини-ТЭЦ подразумевает значительные инвестиции. Судите сами, о каких цифрах идет речь. Ориентировочная стоимость мини-ТЭЦ мощностью 3 МВт (3 установки по 1 МВт) "под ключ" около 2,3 млн. евро:

"Отнять" такие средства у основного бизнеса решаются единицы. Поэтому рассмотрим те финансовые инструменты, возможность применения которых обязательно нужно учитывать при строительстве собственной электростанции.

Лизинг

Это особый вид аренды, поощряемый налоговыми льготами. В итоге заказчик может пользоваться оборудованием, заплатив за него около четверти стоимости. Преимущества у лизинга следующие:

• Нет необходимости разыскивать всю сумму на приобретение оборудования;
• Дешевле кредита (около 9-10% годового удорожания);
• Легко получить (залогом является само арендуемое оборудование);
• Налоговые льготы компенсируют проценты лизинговой компании.

Крупный минус лизинга один: необходим аванс. Сумма вопроса начинается от 25%.

Вывод: лизинг является привлекательным способом получения средств на строительство собственной мини-ТЭЦ, но платить из своего бюджета все же придется.

Инвестиции

В настоящее время существует ряд организаций, желающих инвестировать средства в надежные и прибыльные проекты. Мини-ТЭЦ является подходящим вариантом.

Этот пример иллюстрирует особенности варианта с привлечением инвестиций:

- У нас есть Заказчик, который строит за свой счет электростанцию. Причем она создается для энергоснабжения стороннего потребителя - строящегося завода, - рассказывает Супрунов А.Е., генеральный директор ЗАО "Промышленная Группа "АСК". - На основании договоренностей в течение 10 лет владелец электростанции будет продавать электроэнергию и тепло заводу по тарифам ниже рыночных, после чего выйдет из проекта. А владельцы завода еще в течение не менее 20 лет смогут пользоваться преимуществами собственной электростанции".

Плюс этого способа выглядит весьма привлекательно: своих средств не требуется. Такое преимущество не может пройти бесследно. Привлекая стороннего инвестора, вы автоматически теряете финансовый и оперативный контроль над мини-ТЭЦ.

Вывод: чаши весов выбора уравновешены плюсом и минусом. Выбор за вами.

Безавансовый кредит

Интересный вариант для заказчиков с качественным балансом. Безавансовый кредит подразумевает, что финансирующей организации не нужен аванс. Вариант для тех, кто не считает возможным изъять деньги из профильного бизнеса.

Строительство мини-ТЭЦ позволяет существенно экономить на тарифах и стоимости технологического присоединения. Таким образом, предприятие существенно снижает себестоимость продукции.

Весомый плюс варианта - не требуется денежных средств для начала проекта.

Минус не менее значим: далеко не всем предприятиям данный кредит предоставят. Необходим качественный баланс.

Кроме того, кредит подразумевает общее удорожание проекта.

Вывод: вариант привлекательный, но, к сожалению, доступен единицам.

Проектное финансирование

Финансирование проекта под будущие денежные потоки. В идеале ситуация выглядит так: приходит "дядя", который за свой счет полностью строит мини-ТЭЦ, а потом вы делитесь с ним частью прибыли. В реальности, для подтверждения серьезных намерений инициатора, ему требуется вложить около 30% бюджета строительства.

• Своих средств для начала проекта инвестировать не требуется
• Расходы гасятся за счет денежных средств, генерируемых мини-ТЭЦ

• Инвестор должен быть уверен в серьезности ваших намерений. Убедить его в этом зачастую требует значительных усилий.

"Сборные" финансы

В реальности для каждого конкретного случая разрабатывается собственная финансовая схема, являющаяся смесью различных финансовых инструментов. Убежден, что у серьезных игроков на рынке малой энергетики этот вопрос должен быть решен.

Плюсы и минусы зависят от соотношения ингредиентов этого финансового коктейля.

3. Проектирование мини-ТЭЦ - от взлета до падения один шаг

Целью строительства любой мини-ТЭЦ является желание сэкономить на покупке электроэнергии. От проекта зависит, чем станет ваша мини-ТЭЦ - бережливой пчелой или ленивым трутнем. Слабый проект буквально убивает эффективность электростанции. На бумаге идеальные цифры выглядят так.

При покупной стоимости около 2 руб./кВт*ч*э, себестоимость на мини-ТЭЦ около 0,5-0,6 руб./кВт*ч*э. Соответственно, установка 1 МВт при годовой наработке 8000 часов экономит:

(200-60)*8000*1000 = 1 120 000 000 коп. = 11 200 000 руб. = 323 139 евро.

Многое зависит от выбора проектировщиков. Целое искусство лавирования между знающими, но перегруженными работой (обязательно сорвут сроки) и теми, у кого есть свободные людские ресурсы, но не хватает опыта. Результат работы с двумя типами этих подрядчиков один. Несколько недоработок в проекте и … уже не важно, насколько хорошее у вас оборудование. Электростанция функционирует, но пользы не приносит.

Привожу некоторые серьезные последствия некачественного проекта:

• Уменьшение межремонтного моторесурса двигателя, его поломка

  Вероятные причины:

  • не учтены пусковые токи энергопотребляющего оборудования
  • недостаточная вентиляция машинного зала
  • не учтены особенности работы первичных двигателей (поршневой двигатель или турбина) мини-ТЭЦ
• Низкая эффективность мини-ТЭЦ

  Вероятные причины:

  • слишком большой "запас" мощности
  • тепло летом не используется
  • неправильный подбор единичной мощности генерирующего оборудования
• Невозможность прохождения инстанций (получения согласований)

  Вероятные причины:

  • неправильный расчет высоты дымовой трубы
  • неверное расположение мини-ТЭЦ

Тришин С.А., Технический директор ЗАО "Промышленная Группа "АСК": "С точки зрения проектирования каждый объект индивидуален. Например, в Новороссийске мы проектировали мини-ТЭЦ, пристроенную к жилому дому. Естественно, объект должен удовлетворять самым строгим требованиям по шумам и выхлопу. Собственно, наши проектировщики добились этого ".

Лекарство: выбирая проектировщиков, делайте ставку на опыт, но прописывайте все "узкие" места в договоре на проектирование. Особых требований специфика рынка не накладывает. Вы выбираете подрядчика на серьезный проект, отсюда и требования, и подход, и критерии. Изначально в уме рассчитывать, что разработка проектной документации займет от 3 до 6 месяцев.

4. Качество и комплектность поставки оборудования - слабые места сильного двигателя

Сердцем генерирующего оборудования является двигатель. Именно от его качества во многом и зависит надежность генераторной установки. В мире существуют несколько проверенных производителей газовых двигателей и гораздо более широкий ряд компоновщиков оборудования. К первым относятся Deutz, Jenbacher или Caterpillar, а ко вторым - Tedom, Wilson, Kornum. По сути, существенной разницы с точки зрения качества двигателей нет.

Разумеется, на рынке кроме проверенных брендов есть производители, не входящие в когорту лидеров. Риск поломки двигателей "темной лошадки" изначально выше, поэтому решение о приобретении подобного оборудования должно приниматься после детального ознакомления с техническими характеристиками и реальным опытом работы такого оборудования.

Советую обращать внимание именно на имя, известность, рекомендации. Тип компании - производитель или сборщик - не так важен. Качество изделий, в принципе, идентичное. Разница возможна в цене, которая достигается за счет использования дешевой рабочей силы. Например, компания Tedom, размещающая заказы в Чехии.

При выборе оборудования обращайте внимание на двигатель в основе когенерационной установки, цену, сроки поставки и наличие сервиса.

Супрунов А.Е., Генеральный директор ЗАО "Промышленная Группа "АСК": "За время нашей работы (с 2000 года) на рынке газопоршневых мини-ТЭЦ, мы пробовали работать со всеми производителями газопоршневых двигателей, представленными в России: от Cummins и Deutz до Tedom и Jenbacher. Идеального варианта нет, поэтому путем естественного отбора оставили те компании, что более всех подходят для российского рынка по параметрам цены, качества, сроков, сервиса и отношения к Клиенту ".

Лекарство: чтобы снизить риски, нужен профессионал в команде - ГИП (главный инженер проекта), который четко представляет какое оборудование нужно и грамотно решает все вопросы после поставки (эксплуатация и сервис).

5. Запасные части и сервис - есть ли жизнь после бала?

Сервис и наличие запасных частей, инструментов и принадлежностей (ЗИП) - элементы, на которые многие обращают свое драгоценное внимание после запуска мини-ТЭЦ, и, собственно, по факту возникновения проблем с техническим обслуживанием установок.

Ниже представлены самые распространенные ситуации, к которым приводит подобное легкомысленное поведение при возникновении неисправностей:

• Запасных частей в России нет - нужно доставлять с производства. В итоге, все это время на объекте нет электрической и большей части тепловой энергии.
• Сжатые сроки требуют ускоренной доставки, что существенно повышает стоимость транспортировки, а если еще со склада отгрузят не ту деталь…
• Производитель не имеет сервисной службы в России и при возникновении нештатных ситуаций нужно вызывать иностранную бригаду, а это значительные деньги и, опять же, длительное время простоя.

Для справки: одними из серьезно представленных в России производителей двигателей являются Cummins и Caterpillar. Так вот, несмотря на все внутренние нормативы (вроде "48 часов" у CAT), реальный срок поставки начинается от 10 дней. Тот же Cummins на запчасти для популярного мегаваттного двигателя называет сроки поставки в 5-8 недель.

Афанасьев В.И., Главный инженер проекта ЗАО "Промышленная Группа "АСК": "Один из наших друзей в NN области рассказал леденящую душу историю о том, как один объект простаивал три месяца из-за того, что поставщик (австрийская компания) не имела в России складов ЗИП и работников сервисной службы, и поэтому не смогла оперативно осуществить ремонт своего оборудования ".

Лекарство: выбирать то оборудование и ту сервисную компанию, которые могут оперативно поставить ЗИП и имеют людей для оперативного устранения недостатков. Если представитель производителя в состоянии держать у себя на складе ЗИП и расходные материалы на 1000 моточасов вперед, совсем хорошо.

Итоги

Каждый думает своей головой. Поэтому для заказчика желательно иметь здравомыслящего сотрудника, который будет контролировать основные этапы строительства собственной электростанции. Вот его словесный портрет: здравомыслящий человек с техническо-экономическим складом ума и богатым жизненным опытом.

Ему предстоит:

• Вникать в некоторые детали проекта и контролировать качество выполнения работ если человек не будет понимать сути дела, ему могут "вешать лапшу" со всеми вытекающими последствиями.
• Придерживаться календарного плана бывают объективные обстоятельства увеличения сроков, например, 40-километровая очередь на таможне в Латвии, но бывает и так, что ваш проект "задвигают" в ущерб другому. Подобные варианты нужно вовремя пресекать.
• Следить за тем, чтобы обещания (разговоры и коммерческие предложения) совпадали с действительностью (договором) например, когда цена договора больше той, что была в коммерческих предложениях.

О честности и лояльности компании говорит излишне - это обязательное качество.

Иначе, остается винить только себя.

Приложение №1

Перечень документов для получения технических условий на газификацию жилищно-коммунальных, промышленных и иных объектов с использованием оборудования мощностью от 1 Гкал/час с объемом газопотребления до 10 тыс. тонн условного топлива (ООО "Мострансгаз")

1. Заявление (установленного образца).
2. Нотариально заверенные копии учредительных документов: Устав, Свидетельство о регистрации юридического лица /Свидетельство о внесении записи в Единый государственный реестр юридических лиц о юридическом лице, зарегистрированном до 1 июля 2002 года, Свидетельство о постановке на учет в налоговом органе юридического лица, образованного в соответствии с законодательством Российской Федерации по месту нахождения на территории Российской Федерации /Свидетельство о регистрации индивидуального предпринимателя/.
3. Документ, подтверждающий полномочия руководителя (протокол собрания, приказ о назначении).
4. Правоустанавливающие или правоподтверждающие документы на объект газификации:
   • Для существующих объектов недвижимости - Свидетельство о государственной регистрации права собственности/хозяйственного ведения/оперативного управления/аренды (в случае аренды требуется письменное согласие собственника объекта недвижимости); договор (купли-продажи, аренды, мены, дарения и т.д.); акт приемки в эксплуатацию. В случае нахождения котельной/топочной/индивидуальных источников тепла/внутри здания - поэтажный план с указанием места нахождения энергоисточника.
   • Для проектируемых и строящихся объектов недвижимости - постановление Главы муниципального образования о предварительном согласовании места размещения объекта строительства/разрешение на строительство/, а также правоустанавливающие или правоподтверждающие документы на земельный участок: Свидетельство о государственной регистрации права собственности, постоянного (бессрочного) пользования, (в случае аренды требуется письменное согласие собственника объекта недвижимости); договор (купли-продажи, аренды, мены, дарения и т.д.), с приложением кадастрового плана.
5. Ситуационный план (формат А4).
6. Теплотехнический расчет с целью определения мощности устанавливаемого оборудования и суммарного годового потребления газа в тыс. тонн условного топлива (куб.м/час).
7. Доверенность на представление интересов заявителя по вопросам, касающимся газификации, с правом предоставления и получения необходимых документов.
8. При существующем топливном режиме представить копию договора поставки газа с приложением технического соглашения.
9. Согласование ООО "Мострансгаз" о технической возможности подачи природного газа.
10. Согласование поставщика газа о выделении объемов газа.
11. Согласование Управления топливных режимов ОАО "Газпром".
12. Разрешение Топливно-энергетического комитета Московской области на использовании природного газа в качестве топлива. (Разрешение Министерства жилищно-коммунального хозяйства Московской области на использования природного газа в качестве топлива, выданное до 01 сентября 2005 года).

Источник информации —