Ветрогенератор или солнечная батарея: что выгоднее и лучше?

 

Содержание

Ветрогенератор или солнечная батарея: что выгоднее и лучше?

Ветрогенератор или солнечные батареи, что лучше выбрать для альтернативного энергоснабжения.

В связи с бурным развитием, и существенным снижением стоимости возобновляемых источников энергии (ВИЭ) многие владельцы частных домов и коттеджей, имеющие проблемы с электроснабжением, задумались о приобретении ветрогенераторов или солнечных батарей в качестве альтернативной или резервной системы питания.

Сейчас основными резервными источниками электрической энергии являются бензиновые или дизельные генераторы, ввиду их общей доступности и простоты установки. Но тенденция меняется, все больше людей отказывается от шумных и затратных топливных генераторов в пользу ВИЭ.

Минусы топливных генераторов очевидны:

  • Сильный шум при работе
  • Затраты на регулярное ТО и обслуживание
  • Затраты на топливо (основная статья расходов)
  • Выхлопные газы, и вредные выбросы
  • Постоянный контроль и отсутствие полностью автоматических режимов
  • Требуют отдельных помещений для установки

Солнечные батареи и ветрогенераторы не имеют этих минусов, и способны вырабатывать достаточно электроэнергии для питания всего дома. Кроме того, вложения делаются разово, при покупке и установке оборудования, а обслуживание этих систем требуется проводить гораздо реже. Попробуем разобраться, какой же из этих источников лучше, какие плюсы и минусы у того и другого.

Ветрянная электростанция.

Что касается ветрогенераторов, то очевидно чтобы они вырабатывали электричество необходим ветер, причем большинство из них выдает свой номинал при скорости ветра 11м/c, что является не слабым ветром, так 1кВт ветряк, при скорости ветра 3-5м/c выдает 150-400Вт. Это стоит учитывать при выборе системы, и устанавливать их на высокой мачте в местах с постоянным сильным ветром. Второе, на что стоит обратить внимание это то, что установка ветрогенератора – не простая задача, мачта должна быть высотой от 7-10м и выше, сам ветряк имеет немалый вес, большинство от 60кг, поэтому фундамент мачты должен быть капитальный, тросы-растяжки необходимой длины, громоотвод и молниезащита.

И последнее, насчет оборудования, для полноценной ветроэлектростанции требуется:

  1. Ветрогенератор (вертикальный или горизонтальны)
  2. Контроллер заряда (следит за зарядом АКБ, избавляет от излишек энергии, при сильном ветре, с внешними или внутренними ТЭНами, и другими опциями)
  3. Аккумуляторы (необслуживаемые AGM, GEL)
  4. Инвертор, преобразователь напряжения (12/24/48 — 220)
  5. Мачта, провода, автоматы

Стоимость полного комплекта оборудования, начинается от 150тыс.руб. (комплект для питания основного оборудования дома, средней мощности)

horizontal vertical turbine

Солнечная электростанция.

Солнечным батареям для выработки электричества необходим солнечный свет, причем номинальная мощность достигается летом, когда солнце находится в зените, т.е. с 11 до 16 часов, в зависимости от региона. Утром и вечером мощность падает, а в зимнее время при облачной погоде могут вырабатывать 10-20% от номинала, а то и меньше. Для максимальной эффективности солнечные панели устанавливают на крыше или специальных конструкциях на земле, под углом к горизонту 30-60гр. Стоимость креплений и монтажных элементов для солнечных батарей ниже чем для ветрогенератора, так же плюсом является то, что их проще монтировать.

Оборудование для солнечной электростанции включает:

  1. Солнечные батареи
  2. Контроллер заряда
  3. Аккумуляторы
  4. Инвертор
  5. Крепления, провода, автоматы

Стоимость полного комплекта оборудования, начинается от 100тыс.руб. (комплект для питания основного оборудования дома, средней мощности)

shema

Гибридная электростанция солнце+ветер.

Идеальным вариантом является установка комбинированной системы, где в качестве генерирующих мощностей используется ветряк и солнечные панели. Стоимость такой системы будет выше, но и позволит полностью отказаться от центральной сети. В такой системе мощность солнечных батарей и ветрогенератора может быть небольшой, т.к. выработка электроэнрегии будет осуществлятся практически круглосуточно.

Так же в такую систему можно организовать для первичного подогрева воды, это позволит более эффективно использовать энергию, а излишки направлять на подогрев, при этом эномить еще и газ. Так ТЭНы ветрогенератора нагревают бак косвенного подогрева, через который поступает вода в систему отопления или ГВС. Очень важным моментом является правильный подбор всех компонентов системы, поэтому проектирование стоит доверять только профессионалам.

Читать статью Ветрогенератор из тракторного генератора с самовозбуждением

energia renovable mundial solar eolica

Выводы

Солнечные батареи являются более дешевым вариантом альтернативного электроснабжения, для большинства регионов. Конечно в условиях крайнего севера или других экстремальных погодных условиях стоит более предметно просчитывать варианты установки того или иного альтернативного источника. Ну а лучший выбор – это комбинированный системы ветро-солнечные электростанции.

Ветрогенератор или солнечная батарея: что выгоднее и лучше?

Обеспечение частных домов энергией из альтернативных источников становится все более выгодным вложением средств. Остается лишь сделать правильный выбор между солнечной и ветровой электростанциями, поскольку эффективность каждой из них зависит от ряда особенностей места установки. Попробуем разобраться, когда отдавать предпочтение покупке СЭС, а когда ВЭС, учитывая все влияющие на это решение факторы.

Основные критерии выбора

Основными из них являются два.

1. Географическое расположение станции и климатические особенности региона.

Оптимальными местами установки СЭС любого типа являются территории с высоким уровнем солнечной инсоляции. Ее номинальные значения для северной Германии и южной Испании отличаются почти в 2,5 раза, поэтому данный показатель играет огромную роль.

С другой стороны, средняя скорость ветра на побережьях северных морей составляет около 10 м/с, а иногда достигает 20-25 м/с. В таких случаях производительность ветряков оказывается намного выше, чем солнечных электростанций, и купить ВЭС целесообразнее.

Для регионов средней полосы, с умеренной инсоляцией порядка 1200 Вт/м 2 и среднегодовой скоростью ветра около 7 м/с эффективность СЭС и ВЭС окажутся примерно равными. Нередко оптимальным решением владельцы домохозяйств видят объединение первой и второй технологии, устанавливая на крыше дома фотоэлектрические модули, а на участке – несколько ветряков. Покупка такой сдвоенной системы обойдется дороже, но ее универсальность и круглосуточное функционирование многократно окупят вложенные средства.

2. Тип и совокупная мощность установок.

В удаленных от цивилизации местностях, где подключиться к центральной электросети невозможно либо чрезвычайно дорого, понадобится устанавливать полностью автономную станцию. Для периодического посещения в теплое время года небольшой дачи может оказаться достаточно СЭС на 2-3 кВт. Загородному коттеджу, где семья проживает круглогодично, необходима станция на 10кВт и более.

Комплекс гибридного типа, использующий энергию из двух источников – центральной сети и солнца/ветра – может обойтись меньшей производительностью. В этом случае фотоэлектрические модули или ветряки будут применяться в качестве альтернативной системы снабжения, способной обеспечить дом энергией на период от нескольких часов до суток.

Читать статью  Обзор лучших мировых производителей станков с ЧПУ

Сетевые станции, предназначенные в основном для продажи генерации по «зеленым тарифам», требуют установки максимально возможной мощности. Это станет возможным только при наличии достаточно большого участка на земле (СЭС) либо полосы морского побережья (ВЭС).

Важно! При заказе монтажа солнечных батарей или ветряных установок «под ключ» следует ориентироваться на общую сумму затрат. В настоящий момент она колеблется в пределах $800 – 1000 долларов за каждый 1кВт мощности станции, что равноценно 1,0 – 1,4 МВт*часов производительности в год.

Солнечные батареи

Если погодные условия места установки и некоторые другие факторы заставили Вас отдать предпочтение СЭС, следует правильно выбрать тип фотоэлектрических панелей.

СОЛНЕЧНЫЕ БАТАРЕИ

1. Монокристаллические Mono-Si.

Предпочтительнее использовать там, где солнечная инсоляция велика, а сами модули можно установить в направлении строго на солнце – например, на южных скатах крыши. Причина этого состоит в максимальной производительности монокристаллов только при идеальных условиях. При малейшем отклонении от них – неоптимальный угол наклона, облачная погода, температура воздуха выше +30°C – их КПД в 22-24% значительно ухудшается.

2. Поликристаллические Poli-Si.

Используются для установки в средней полосе с количеством солнечных дней в году менее 270-300. Оказываются более эффективными даже с более низким номинальным КПД 18-19% на восточных и западных скатах кровли и в системах, не допускающих сезонное изменение наклона/поворота батарей.

3. Тонкопленочные Cd-Te.

Гораздо более универсальный тип фотоэлектрических пленок следующего поколения. Конструктивные особенности и малая чувствительность ко всем видам неоптимальных условий позволяют использовать пленки на базе теллурида кадмия не только на зданиях, но и на теплицах, фермах и даже автомобилях, и генерировать на 15-20% э/э в год больше в умеренных широтах.

4. Тонкопленочные на базе дорогостоящих редкоземельных металлов и органики.

В настоящий момент первые из них слишком дороги, а вторые не обладают достаточной производительностью. Поэтому использование их в домашних СЭС пока малопродуктивно.

Ветрогенераторы

Стоимость удельной мощности каждого киловатта энергии от ветровых генераторов сопоставима с ценами на равнозначные солнечные модули. Следовательно, основным фактором, который приводит к решению купить ВЭС вместо СЭС, является роза ветров в местах предполагаемой установки.

Читать статью Как сделать ветряк-отпугиватель птиц и кротов из ПЭТ бутылки

ВЕТРОГЕНЕРАТОРЫ

КПД ветряков достигает 40%, для чего необходима скорость ветра от 10-12 м/с. При 7 м/с производительность падает почти вдвое и сравнивается с таковой у солнечных электростанций. Падение до 3 м/с приводит к понижению КПД до 8%, и в регионах с такой среднегодовой скоростью ветра покупка и установка ВЭС малопродуктивна.

Подбор совокупной мощности зависит от целей, для которых планируется использовать ветровой генератор. Здесь действуют те же принципы, связанные с уровнем потребления, как и для автономных, гибридных и сетевых солнечных станций.

Основные правила установки СЭС и ВЭС

Перечислим наиболее важные из них.

1. Для большинства фотоэлектрических панелей на базе кремния критически важным является направление на солнце. В идеале рабочая поверхность должна быть строго перпендикулярна падающим лучам в любой момент времени. На крупных солнечных фермах это достигается установкой модулей на поворотные трекеры. Для небольших станций достаточно обеспечить направление на юг и угол наклона, равный широте местности.

2. На зимний сезон рабочие поверхности следует наклонить ниже к горизонту. На летний – поднять выше. В высоких широтах принцип тот же, но поворот осуществляется не по оси Север-Юг, а по направлению Восток-Запад.

3. При установке на крышах монтаж должен предусматривать возможность удобного доступа к модулям. Это необходимо для процедуры их периодической проверки и обслуживания.

4. Эффективность ветрогенератора прямо зависит от высоты установки пропеллеров, поскольку каждые 10 метров над поверхностью земли сила ветра возрастает примерно на 30%. По этой причине на высоких и прочных мачтах лучше не экономить.

5. При установке на крышах такие мощные опоры не нужны, но только при условии использования генераторов умеренной мощности и демпфирующих прокладок. Более производительные модели лучше монтировать на определенном расстоянии от дома. Их винты при ветрах сильно шумят.

6. Идеальное место их расположения – местности со среднегодовой силой ветра более 7м/с. В остальных регионах лучше отдать предпочтение солнечным батареям.

солнечная электростанция

Дополнительное оборудование

Помимо основного генерирующего оборудования – фотоэлектрических панелей и ветровых генераторов – вам понадобится и вспомогательная периферия.

Для СЭС:

  • Инвертор. Служит для преобразования постоянного тока в переменный, отдаваемый в сеть для питания электроприборов.
  • Аккумуляторные батареи. Играют роль накопителей излишков генерации для последующей ее отдачи в темное время суток.
  • Контроллеры. Специальные приборы, контролирующие распределение электроэнергии и не допускающие полной разрядки АКБ.
  • Крепеж. Его элементы необходимы для надежного закрепления модулей на кровлях или земляных участках.
  • Периферия. Кабели, управляющая электроника и другие устройства, обеспечивающие работу системы в целом.

Купить одни панели недостаточно, без перечисленного набора вспомогательного оборудования они бесполезны. В среднем его стоимость составляет около 35-40% общих расходов на станцию.

Для ВЭС:

  • Опора вентилятора. Чем она выше и прочнее, тем выше ее стоимость.
  • Периферийные кабели и электроника. Они дешевле, чем у солнечных электростанций, но обслуживание ветряков в целом довольно дорого, фотовольтаика же лишена данного недостатка.

Оставьте комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Что лучше – ветрогенератор или солнечная батарея?

С каждым годом получение энергии от альтернативных источников становится все более перспективным вложением средств. Владельцам загородных домов, дач, теплиц и с/х ферм остается лишь выбрать, что выгоднее покупать – ветрогенератор или солнечные батареи. На такой выбор оказывает влияние несколько факторов, каждый из которых мы подробно рассмотрим.

Солнечные батареи или ветрогенератор – что лучше? Определяем критерии

Наиболее существенными следует назвать два.

Критерий №1. Уровень солнечной инсоляции и скорость ветра в месте установки.

Если климат региона достаточно сухой и солнечный, а его географическая широта составляет около 50° и южнее, выбор обычно делается в пользу СЭС. Уровень среднегодовой инсоляции в таких местах начинается от 1350 кВт*ч/м2, и по мере перемещения на юг быстро возрастает.

Северным регионам, особенно в прибрежной полосе морей или на высокогорьях, часто присуща значительная скорость ветра – в отдельных случаях от 10 м/сек и выше. Здесь выше окажется производительность ВЭС.

Сложнее всего определить, что выгоднее – ветрогенератор или солнечная батарея – в средней полосе, с показателями инсоляции порядка 1200 Вт/м2 и умеренными ветрами 6-8 м/сек. Здесь эффективность обоих типов станций примерно равная, и выбор придется делать по ряду дополнительных, индивидуальных критериев.

Возможен также популярный вариант объединения обеих технологий, при котором используется гибридная солнечная станция с комплектами солнечных панелей и ветряками для дома одновременно. Стоимость подобной системы выше, но и окупаться она будет быстрее, при наличии хорошего солнца и ветра.

Читать статью Ветряк из пластиковой бутылки своими руками: пошаговое описание, интересные идеи и рекомендации

Ветрогенератор или солнечная батарея: что выгоднее и лучше?Ветрогенератор или солнечная батарея: что выгоднее и лучше?Ветрогенератор или солнечная батарея: что выгоднее и лучше?

Критерий №2. Условия размещения и необходимая мощность системы

Чтобы определить, что и в каких случаях лучше – фотоэлектрические панели, ветряки или солнечная батарея и ветрогенератор вместе, необходимо разобраться с условиями установки. Если возможности подключения к центральной электросети нет, владельцам потребуется автономная станция. Ее мощность, для круглосуточного удовлетворения потребностей средней семьи, должна быть не меньше 8-10 кВт. На даче с периодическим посещением можно обойтись 3-5 кВт.

Читать статью  Производственные инструкции: полный расклад

Панели общей мощностью 1 кВт занимают 6-8 квадратных метров площади на кровле. Значит для «пятерки» потребуется около 35 м2, а для «десятки» — не менее 70 м2, причем преимущественно на южной стороне. Размещение на наземном участке займет еще в 1,5 раза большую площадь.

Для ветряка размерные ограничения ниже, но мощная ВЭС будет производить много шума. Для минимизации его влияния рекомендуется делать опоры повыше. Кроме того, установка мощной ВЭС может вызвать недовольство соседей. Если таковые проживают в непосредственной близости, с ними придется договариваться.

Суммарные затраты на введение в строй СЭС или ВЭС примерно одинаковы и составляют порядка $800 – 1000 на 1 кВт мощности. Производительность такой станции, в зависимости от внешних условий, составит 1,0 – 1,4 МВт*часов ежегодно.

Что лучше – ветрогенератор или солнечная батарея? Разбираемся с техническими особенностями

Если производительность СЭС зависит от яркости солнца, то ветряков – от скорости ветра. Номинальный КПД современных солнечных батарей составляет 18 – 24%, но при недостаточности освещения он значительно снижается. КПД ветряков еще выше и достигает 40%. Однако скорость ветра такой силы – редкость, и она также не постоянна.

Производительность ветряков. Опытным путем установлено, что использование ветряков вместо солнечных панелей целесообразно в регионах, где среднесуточная скорость движения воздушных масс равна не менее 9-10 м/сек. При 6-7 м/сек. эффективность ВЭС сравнивается с таковой у СЭС, а при 3 м/сек. снижается до 8%.

Поскольку затраты на ветрогенератор и солнечные батареи сравнимой совокупной мощности примерно равны, целесообразность выбора ВЭС диктуется только розой ветров региона.

Производительность фотовольтаики. В отличие от ветряков, фотоэлектрические панели следует выбирать сразу по нескольким параметрам. Связано это с тем, что разные типы панелей равной мощности имеют неодинаковую производительность в зависимости от ряда условий.

  • Монокристаллические Mono-Si – рекомендуется использовать только при возможности ориентации строго на юг и оптимальных углах наклона, который могут обеспечить поворотные трекеры. В противном случае их максимальный расчетный КПД для идеальной освещенности упадет до показателей, уступающих прочим разновидностям батарей.
  • Поликристаллические Poli-Si – эти панели дешевле и менее чувствительны к оптимальному азимуту и неблагоприятным погодным условиям. Чаще всего выбираются для установки на северо-западных и северо-восточных сторонах кровель, а также при монтаже, не предусматривающем возможности изменения угла наклона.
  • Тонкопленочные Cd-Te – наименее зависимы от внешних условий и обладают высокой степенью гибкости, но в то же время и минимальным КПД. Идеальны при необходимости установки на изогнутые поверхности – например, дугообразные кровли некоторых теплиц.

Определяя, что будет лучше для Вашей станции – солнечная батарея или ветрогенератор – следует учитывать все перечисленные нюансы.

Влияние на эффективность особенностей установки

В зависимости от сделанного выбора, владельцу СЭС или ВЭС рекомендуется обратить внимание на следующие правила:

  1. Для кремниевых панелей критически важен угол между рабочими поверхностями и направлением солнечных лучей. В идеале он должен составлять 90°, но на практике сохранять такой угол постоянно не представляется возможным. Исключением являются только мощные станции, в которых использование дорогостоящих трекеров с автоматическим слежением за солнцем экономически целесообразно. По этой причине для малых и средних СЭС достаточно направлять панели максимально близко к югу и устанавливать угол наклона, равный географической широте.
  2. По возможности зимой и летом угол следует изменять. При этом в высоких широтах ручной поворот осуществляется по оси Восток-Запад, а в низких – по направлению Север-Юг.
  3. Доступ к модулям должен быть достаточно удобным. Это упростит уход за ними и автоматически повысит среднегодовую эффективность системы.
  4. Для ветровых генераторов главным условием является вынос пропеллера на как можно большую высоту. Во-первых, это понизит общий уровень шума. Во-вторых, средняя скорость ветра возрастает примерно на 30% каждые десять метров высоты независимо от региона.

Надеемся, что информация о том, когда лучше и выгоднее солнечная батарея, а когда ветрогенератор, окажется для Вас полезной.

Зелёная энергетика для базовых станций и всего до 2 КВт — трёхлетний опыт с ветряками, солнечной генераций + геозондом

Монтаж ветрогенератора

Ветрогенератор, контейнер с батареями, геозонд и базовая станция в Самаре

Примерно 3 года назад мы начали эксперимент по обеспечению базовых станций энергией из источников на месте. Уже через полгода стало понятно, что геозонд для базовых станций — очень полезная вещь в средней полосе, солнечные батареи зеленоградского завода замечательно себя показывают, но главная проблема — не в получении энергии, а в её преобразованиях и накоплении.

Расскажу про сломанные ветряки и то, что мы поняли за три года, и уникальный геозонд для охлаждения стойки с оборудованием связи.

Эксперимент

Тестовые базовые станции располагаются в Самаре и Мурманске. В Самаре базовая станция работает от альтернативной энергии и подстраховывается обычным промышленным вводом от «города». В случае прекращения питания от нашей установки базовая станция переключается на городскую сеть и продолжает работу. Второй объект на побережье Баренцева моря сразу делался автономным, городской сети там не было. На случай прекращения питания была установлена ДГУ с суточным запасом топлива и контроллер, позволяющий запускать её удалённо.

В Самаре также мы пробурились на 25 метров вниз и поставили геозонд, позволяющий получать хорошую разницу температур с поверхностью.

По итогам трёх лет можно сказать, что работает всё достаточно стабильно, но, чтобы выйти на эту стабильность, потребовалось много-много граблей, опыта и доработок. Сразу скажу про окупаемость — в Самаре система выходит в плюс через пять лет в сравнении с работой от ДГУ, в Мурманске куда быстрее — за 3 года.

Оборудование

Напомню, мы поставили на объектах датчики и собирали данные, плюс пользовались статистикой. Полученные результаты немного разошлись с последующей практикой, но некритично. Получилось вот что: в Самаре среднесуточное потребление 19,2 кВт*ч, среднегодовая скорость ветра 5,2 м/с, приход солнечной радиации 4,5 кВт*ч на квадратный метр в день. В Мурманке среднесуточное потребление 26,4 кВт*ч, среднегодовая скорость ветра 6,5 м/с, приход солнечной радиации 3 кВт*ч на квадратный метр в день.

В Самаре мы установили ветрогенератор на 4 кВт и 6 солнечных панелей по 200 Вт. Базовая станция была на холме, ветра по региону в среднем неплохие. Первая проблема была с израильским ветряком, который, видимо, был рассчитан на особый израильский ветер. В общем, он был очень умным и функциональным, но не выдавал заявленные характеристики. Зато голландский ветряк был прост и надёжен как автомат Калашникова (и с примерно сопоставимым количеством автоматики, «флюгер» с пассивной системой ориентации на ветер), зато выдавал ровно то, что обещано. Всё время, пока одну из лопастей буквально недавно не вырвало нетипичным для региона почти ураганом. Такие же ветряки используют в Африке, и там-то они себя отлично зарекомендовали даже в условиях массы абразивов в воздухе.

В Самаре горизонтально-осевой ветродвигатель, расчетная скорость ветра – 12 м/с, номинальная мощность – 4 кВт, диаметр ротора – 4,2 м, рабочий диапазон до 55 м/с, КПД 43%, среднесуточная выработка до 12,5 кВт*ч.

Читать статью  Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора без переделки

Равнина, мы на возвышении

В Мурманске тоже горизонтально-осевой ветродвигатель, расчётная 12 м/с, номинал 4 кВт, диаметр ротора больше – 5 м, рабочий диапазон скоростей до 60 м/с, КПД 45%, среднесуточная выработка целых 38,6 кВт*ч.

Побережье моря в Мурманске, место монтажа

В Мурманске ветер, в Самаре — солнце. Ветряк начинает давать достаточный ток только тогда, когда ветер сильный. Там почти кубическая зависимость от скорости ветра, поэтому реально хорош он только в пасмурные дни, когда солнца нет, а ветер ого-го какой. Но без этого никак — в такие дни иначе не подзарядишься.

Сама базовая станция потребляет около 500 Вт, в среднем столько же забирает система охлаждения. Внизу, на глубине примерно между 30 и 50 метрами, тепло и прельстиво: там вне зависимости от времени года держится температура от +4 до +8. Если копать на километр, можно встретить и совсем горячие места, но такие геозонды делают для ЦОДов в Исландии, например. У нас же система обратная — мы опускаем воду вниз, дожидаемся, пока она станет примерно +10, потом поднимаем вверх охлаждать оборудование. Вместо 500 Вт на кондиционер мы получили 15 Вт на насос. Мощность охлаждения – 2600 Вт, потребление электроэнергии – 35 Вт (вместе с дополнительными системами), скважина 25 метров.

Вода от геозонда

В Мурманке с геозондом не воткнуться — грунт каменистый, и в серию такое решение точно не войдёт. Даже в Самаре у нас два бура застряло, пока всё сделали. В Мурманске такой хороший ветер на побережье, что погнуло мачту одного из тестовых ветрогенераторов ещё в самом начале проекта.

Зато много хороших опор для мачты генератора

Вот крепление

Оптимизация системы

Во-первых, оборудование базовой станции потребляет 48 В. На первой стадии мы врезались до ввода в контейнер базовой станции. Получилось так: мы отдаём постоянный ток, его надо преобразовать на 220 для стандартного интерфейса ввода БС (рассчитанного на городскую сеть), а затем снова получить 48 для питания оборудования. Лезть в типовую конфигурацию базовой станции всё-таки пришлось — на этих лишних преобразованиях мы сэкономили примерно 9%. Правда, 220В на БС всё равно нужно — это оборудование мониторинга и другие вспомогательные вещи, но они потребляют мало. Чтобы так работать, нужно монтировать оборудование в одном контейнере (термобоксе) с самой БС — изначально конкретно на той БС наш контейнер был отдельным.

Во-вторых, нужно было сбрасывать излишки энергии в определённых обстоятельствах. Мы смонтировали небольшие ТЭНы снаружи контейнера, чтобы греть окружающий воздух в случае, когда не нужно перезаряжать батарею.

Мурманск, доставка оборудования, видно контейнер БС

В-третьих, оказалось, что нужен ещё один ТЭН внутри контейнера. Дело в том, что однажды температура внутри опустилась до +5. Телеком-стойке хорошо, а вот батареям (нашей и ИБП БС) — не очень. Но это лучше, чем нагрев до +35, когда аккумуляторы стареют на глазах, и с каждым новым градусом прямо плывёт срок службы. Так вот, тратить энергию на нагрев термобокса эффективнее, чем терять ёмкость из-за холода.

Щит автоматики, контроллер солнечных панелей и инвертор

В-четвёртых, мы поставили первые солнечные батареи из расчёта «сколько влезет на контейнер». Сейчас в серийные проекты войдёт не 6, а 12 штук — они не очень дорогие, а профит очень и очень хороший от такого удвоения. Кстати, сами батареи из Зеленограда показали себя отлично — нареканий к ним нет с первого дня, ток на выходе стабильный и не падает уже 3 года.

Опытный монтаж

В-пятых, очень важной оказалась работа с контроллером заряда. Более сложный алгоритм вычисления оптимального тока заряда и оптимального использования энергии с ветряка и батарей в разных режимах позволил чётко находить оптимальную точку по кривой характеристики заряда. Мы постоянно корректировали его на основе собираемых данных, и теперь у нас есть очень хорошая эвристика, которая применима в любом регионе кроме крайнего севера (но там дело месяца-двух получить нужные данные).

Ответвительная коробка расключения параллельной балластной нагрузки

В-пятых, наше узкое место — аккумуляторная батарея. Она самая дорогая, в частности, потому то требует регулярной замены раз в несколько лет. Первая солевая батарея повышенной ёмкости с солевым расплавом внутри была идеальной, но фантастически дорогой. В серию войдут обычные свинцовые элементы. И здесь есть ещё важный момент — на БС и так стоят батареи, это блоки ИБП, которых хватает на несколько часов вещания станции. Наша АКБ на 800 ампер-часов, имеющийся на БС массив — 500 ампер-часов. На одной из БС оператор предложил объединить наши АКБ и их, чтобы получить массив большей ёмкости. Так обычно с разными типами батарей не делают (это снижает срок эксплуатации), но и оператору, и нам было важно получить экспериментальные данные от увеличения ёмкости. Соединили. В серию будем вводить такие батареи, чтобы аккумуляторный банк был общим. После выпрямителей стоят наши контроллеры — они делают отбор мощности на наши аккумуляторы и аккумуляторы БС. Это также дало оптимизацию в том случае, если всё-таки из-за непогоды пришлось заводить ДГУ.

Щит оператора связи

В-шестых, мы сразу сделали хороший мониторинг. Он потребовал незначительных доработок, что было важно — поставить новый контактор управления ДГУ, чтобы переводить дизель в ручной режим, запускать и останавливать. Поначалу часто приходилось менять пороги запуска дизеля при низком напряжении аккумулятора, потом, опять же, набрали нужный опыт. В итоге датчики стоят на всех источниках и потребителях, мы видим, сколько идёт с солнечных батарей, какая выработка с ветрогенератора, напряжение на всех участках цепи, потребление. Стоят погодные датчики (температура-ветер), две камеры для наружного и внутреннего наблюдения (удобно смотреть на стойку через камеру).

Тот же щит оператора связи

В-седьмых, в Мурманске вместо геозонда был система фрикулинга. С ней возникла сложность. Проблема в том, что клапан для горячего воздуха был в стене контейнера на противоположной стороне от холодного забора. Так вот, при сильных ветрах этот клапан (выглядящий как шторка) просто выгибало и открывало в обратную сторону. Не было у иностранцев такого опыта. А наш отечественный производитель пообещал уже другой хитрый клапан, который так себя вести не будет, сейчас как раз монтируем.

Контроллер ветрогенератора

Сейчас на подходе замена аккумуляторной батареи, попробуем ещё вариант.

Серия

Итого для серии мы видим такую схему:
— Ветроэнергетический комплекс с мачтой, для ряда регионов – это ветряк голландского производства с пассивной ориентацией;
— Солнечный энергетический комплекс на 12 панелей;
— Система геотермального охлаждения, если позволяет грунт;
— Система естественного охлаждения;
— Распределение электроэнергии и управление;
— Система аккумулирования энергии 800 ампер-часов минимум;
— Блок-контейнер;
— Система видеонаблюдения;
— Система мониторинга;
— Система диспетчеризации SCADA.

Регламентные работы:
— Два раза в год визуальный осмотр, удаление пыли и проверка натяжения растяжек мачты.
— Раз в год опускание мачты ветрогенератора, протяжка резьбовых соединений, раскрутка кабеля ветрогенератора, проверка аккумуляторных батарей.

БС в Мурманке, подъём мачты ветрогенератора

Результаты

Наши решения очень понравились службе эксплуатации сети. Дело в том, что количество выездов сократилось в 10–12 раз. Раньше ездили на заправку ДГУ как на дежурство. В среднем 90–95% времени в нашем питании, 5–10% от дизеля можно получить на почти любой БС. Соответственно, техобслуживание дизеля тоже делается реже — у него ТТО по моточасам. Кстати, особенно понравилось эксплуатационщикам, что когда рядом упала ЛЭП, «наша» БС не сошла с сети.

Последний год тестов после оптимизации, результаты. Самара: снижение потребления БС на 30%, коэффициент автономии – 81%, коэффициент использования альтернативных источников – 60%. Мурманск: снижение потребления БС на 15%, коэффициент автономии – 100% (повезло с погодой, могло быть около 97%), коэффициент использования от альтернативных источников – 100%.

Отвечу на теоретические вопросы в комментариях, а на практические по конкретно вашему объекту — в почте PVashkevitch@croc.ru.

  • Блог компании КРОК
  • Разработка систем связи

Источник https://almeg.ru/vetryaki/vetrogenerator-ili-solnechnaya-batareya-chto-vygodnee-i-luchshe/

Источник https://habr.com/ru/companies/croc/articles/254043/

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *