АВТОНОМНАЯ СИСТЕМА ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ИНДИВИДУАЛЬНОГО ОБЪЕКТА

В республике Беларусь нет собственных топливно-энергетических ресурсов в достаточных количествах для того, чтобы удовлетворить потребности страны. Поэтому в основном используется природный газ, который импортируется из Российской Федерации. Основная составляющая теплоэлектростанций в республике работает на природном газе. Он используется в промышленных предприятиях, коммунально-бытовом секторе, а также используется населением.

В последние время стало широко распространяться использование возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Согласно закону РБ №73 «О тарифах на электрическую энергию, производимую из ВИЭ» от 03.09.2018 г. существует так называемый «зеленый тариф» - тариф на покупку произведенной от ВИЭ электроэнергии. Данный закон обязывает государство закупать излишки электроэнергии по повышенному тарифу, что может привести к необоснованным выплатам за электроэнергию.

Согласно «зеленому тарифу» продажа «излишек» энергии по завышенному тарифу рассматривается индивидуально для каждого объекта. Для установок, созданных для собственных нужд, установлен понижающий коэффициент 0,7, который при увеличении срока службы будет немного уменьшаться, что является невыгодным в случае продажи электроэнергии государству, при условии использования установки в целях энергетического обеспечения хозяйственной деятельности. Установки с возобновляемыми источниками теперь более актуальны для решения локальных задач, например, обеспечение электроэнергией объектов, находящихся далеко от электросетей. [1]

Согласно информации, содержащейся в государственном кадастре возобновляемых источников энергии, на сегодняшний день в Республике Беларусь функционирует 232 установки на возобновляемых видах энергии, установленная мощность которых составляет 289,5 МВт. Значительная часть объектов – 156 — работает на энергии древесного топлива и иных видов биомассы, а также на энергии естественного движения водных потоков.

Среди возобновляемых источников, используемых в республике, 18 объектов работают на энергии солнца, 17 на энергии биогаза, 8 объектов используют энергию ветра и 3 объекта — энергию тепла земли.

Перечисленные установки ВИЭ способны сэкономить более 313602,552 условного топлива в год. [2]

Одними из возобновляемых источников энергии являются солнечные панели и коллекторы. Солнечный коллектор – это устройство для сбора тепловой энергии солнца. Солнечная панель – устройство, преобразующее солнечный свет в электрическую энергию.

Солнечные коллекторы вырабатывают тепловую энергию для горячего водоснабжения, отопления, поддержания температуры в бассейнах. А солнечные панели вырабатывают электричество, вследствие чего можно бесплатно им пользоваться, освещать здания и дороги, и даже зарабатывать на продаже электроэнергии по «зеленому тарифу».

Принцип работы установки на солнечных батареях для электропитания бытовых приборов дома изображен на рисунке 1.

Рисунок 1. Структурная схема электроснабжения на ВИЭ

Электричество, которое вырабатывается установкой, нужно применять по мере необходимости, а значит, полученную энергию нужно где-то хранить. Для этих целей используется аккумулятор.

Если электроэнергии выработалось с избытком, то на этот случай предусмотрен контроллер заряда. Он позволит заряжать аккумулятор требуемым напряжением, а также не разрушить его при превышении требуемого напряжения.

Далее в данной цепи присутствует инвертор. Инвертор – устройство, преобразующее энергию в аккумуляторах в напряжение нужное нам - 220 В. Также инвертор снабжен функцией переключения питания потребителей с внешней электростанции на внутреннюю. Инвертор должен иметь мощность, превышающую суммарную мощность всех электроприборов.

Рассмотрим расчет потребляемой мощности для индивидуального объекта. Для начала нужно рассчитать, сколько мощности потребляется электроприемниками объекта в сутки, тогда можно рассчитать мощность используемой установки, а также нужно учесть потери.

Для выбранного объекта – загородного дома – занесем в таблицу 1 данные о потреблении энергии электроприемниками:

Таблица 1.

Потребление энергии электроприборами за сутки

Получается, что за сутки выбранный объект потребляет 50714 Вт/ч электроэнергии, а значит, таким количеством электроэнергии необходимо обеспечить данный объект. Для расчета рекомендуется использовать рабочее время – 7 часов (наилучшее солнечное время), тогда в час установка производит примерно 7244,9 Вт.

Далее учитываются потери в АКБ и инверторе (примерно 40%):

Если в системе установлен PWM контроллер, то еще 20%

А значит для питания загородного дома летом требуется установка из солнечных панелей мощностью в 12,2 кВт. Чтобы весной и осенью получать достаточно энергии необходимо увеличить мощность на 50%.

Обычно для автономных систем электроснабжения дома выбираются установки на 12, 24, 36 или 48 Вольт.

Для определения требуемого тока в цепи необходимо знать значение суточного потребления мощности – в данном случае 50714 Вт/ч разделить на выбранное напряжение системы – 36 В. Результат составит 1408,7 А∙час.

Входное напряжение инвертора должно соответствовать выбранному напряжению системы – 36 В. Мощность инвертора должна быть не менее суммарной потребляемой объектом мощности, а значит, в рассматриваемом случае мощность инвертора должна достигать не менее 38,6 кВт.

Список литературы:

1. «Зеленый тариф» [Электронный ресурс] / Блог о солнечной энергетике. – 2020. – Режим доступа: https://blog.solarenrg.by/. – Дата доступа: 29.04.2021.
2. Лукутин Б.В. Автономное электроснабжение от микроэлектростанций / Б.В. Лукутин, С.Г. Обухов, Е.Б. Шандарова. - Томск, 2001. - 104 c.