Человечество потребляет все больше энергии, и с каждым днем проблема охраны окружающей среды от отходов промышленности приобретает все большую значимость. Человечеству нужен источник недорогой и неистощимой энергии. Такой источник есть, и в масштабах вселенной он находится совсем недалеко – всего 150 миллионов километров. Конечно же, речь идет о Солнце.
Вопрос только в том, как солнечную энергию аккумулировать и использовать на благо человека. Хотя, все привычные нам источники энергии, за исключением ядерной, являются энергией солнца в законсервированном виде, и получается, что человек уже давно использует энергию солнца. Более ста лет назад человек научился вырабатывать электроэнергию, являющуюся наиболее удобным видом энергии – ее можно передавать на расстояния, хранить, преобразовывать в иные виды энергии — свет, тепло, движение.
Уже давно предпринимаются попытки преобразования энергии солнца в электричество, но только когда человечеству удалось добиться очистки кремния, дело, наконец, сдвинулось с мертвой точки. Последние несколько лет в России производятся электростанции, работающие на солнечной энергии и применяемые в различных областях: от снабжения электричеством загородных домов, до питания мониторинговых систем на газовых магистралях, от питания сотовых ретрансляторов до энергосберегающих систем подъездов в многоквартирных домах.
С развитием строительства частных домов проблемы со снабжением их электричеством стали обостряться. Пожалуй, уже трудно найти такой дом, где не использовалась бы система стабилизации напряжения. Однако применение стабилизатора только усиливает проблему, поскольку это устройство увеличивает напряжение на выходе, не производя энергию. Для увеличения напряжения расходуется энергия и, увеличивая напряжение на выходе стабилизатора, мы фактически понижаем его на входе, усиливая тем самым нагрузку на электросеть. В итоге, сеть может отключиться или сгореть подстанция. Что можно сделать в такой ситуации? Существует один вариант — использовать источник энергии, подключаемый в нужное время и компенсирующий недостаток энергии в сети. Это может быть солнечная электростанция, турбинный или поршневой генератор, топливная водородная или спиртовая ячейка, аккумуляторная батарея, ветрогенератор и т.п. Для использования различных источников электроэнергии одновременно, нужно устройство, которое будет конфигурировать структуру системы в автоматическом режиме, причем делать это в зависимости от состояния входной сети и нагрузки на нее. К таким устройствам относятся инверторы последнего поколения, обладающие новейшим процессорным контроллером и применяющие интеллектуальные схемы по управлению энергоисточником. Использование подобных инверторов дает возможность создавать различные системы снабжения электроэнергией для разных случаев: от простейшего источника бесперебойного питания с большим сроком резервирования, до системы, которая позволяет более экономичным образом использовать источники энергии, имеющиеся в распоряжении потребителя.
Способы подключения к проблемной электросети
Солнечная электростанция.
В этой системе инвертор используется, чтобы осуществлять подпитку потребителей от солнечной энергии, но система конфигурируется так, чтобы максимально использовать солнечную энергию и подключать сеть только в случае нехватки энергии солнца. Такая система обычно применяется в энергосберегающих комплексах ЖКХ; на объектах с нехваткой выделенной мощности, где солнечные ресурсы местности дают возможность использовать фотоэлектричество; на объектах, где использование других источников электроэнергии невозможно или затруднено.
Система бесперебойного питания инверторного типа.
Для зарядки аккумуляторов и контролем над состоянием сети в данной системе используется инвертор, и если параметры сети выходят за пределы, или сеть по какой-либо причине отключается, происходит генерация инвертором сигнала, и потребитель не чувствует сбоев поставки энергии. Срок резервирования может доходить до 2-3 суток, однако на больший срок использования стоимость аккумуляторов уже значительно увеличивается, и выгоднее становится использовать генератор или другой источник, чтобы заряжать аккумуляторы.
Система бесперебойного питания инверторного типа с возможностью увеличения выделенной мощности.
Здесь инвертор используется в «бустерном» режиме и работает вместе с сетью на одну нагрузку, и использует энергию, накопленную в аккумуляторных батареях. Там, где напряжение в сети в ночной период пониженное, снижается и нагрузка на сеть, и часть энергии можно направить на зарядку аккумуляторных батарей, чтобы затем в нужный момент добавить мощности.
Экономия электроэнергии.
Рассматривая вопрос экономии потребления электроэнергии в целом, следует отметить, что экономия на освещении вполне может составлять значительную долю всей экономии. На сегодняшний день самыми эффективными источниками освещения являются лампы газоразрядного типа (натриевые низкого и высокого давления и металлогалогеновые). У таких ламп низкого давления отдача света доходит до 200 люменов на ватт, тогда как у обычных ламп накаливания это значение составляет всего 6-25 люменов. Светодиоды уже вплотную приблизились к газоразрядным лампам — отдача у лучших образцов составляет 140 люменов на ватт, при сроке эксплуатации в 100 000 часов.
Да и простые люминесцентные лампы, которые часто называют энергосберегающими, дают возможность до 5 раз снизить расходы на освещение, а новейшие образцы с мгновенным зажиганием и небольшими габаритами, вполне могут полностью заменить привычные лампы накаливания в быту. Срок службы этих ламп составляет до 12 000 часов в сравнение с лампами накаливания, у которых срок службы едва доходит до 1 000 часов.
Еще одно направление экономии электрической энергии — это кондиционирование. На сегодняшний день для кондиционирования используются климатические системы с KOP (koefficient of perfomance) не более 3, что означает получение не более 3 кВтчасов холода или тепла на каждый затраченный киловатт в час электрической энергии. При этом, во всем мире уже давно применяются кондиционеры с KOP 6,5-7,0, которые тратят на достижение того же результата в 2,5 раза меньше электроэнергии.
Выводы
Выходит, что применение современного оборудования для электроснабжения и кондиционирования дает и снабжение энергетическими ресурсами, и определенную независимость от внешних воздействий и распределителей электроэнергии. Больше возможностей появляется для строительства в привлекательных местах, там, где ранее было невозможно подведение электричества. Использование инверторных систем для повышения мощности дает возможность решать фактически неразрешимые ранее задачи в городах и местах обширного индивидуального строительства за городом, при этом уменьшая нагрузку на электросеть.
Метки: аккумуляция, альтернативная энергетика, генерация, нехватка мощностей, Система бесперебойного питания инверторного типа, солнечная электростанция, энергосбережение, энергоэффективность
