Панорама печати 53
АВТОНОМНАЯ ГИБРИДНАЯ МИНИЭНЕРГОСИСТЕМА
Сотрудники Инновационного центра Физического института им. П.Н. Лебедева РАН (ФИАН) при поддержке Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере разработали автономную гибридную миниэнергоси-стему МИП-СК, способную обеспечивать электроэнергией малые хозяйственные и социальные объекты: поселки, деревни, небольшие предприятия и индивидуальные жилые дома. О завершающей стадии проекта Агентству научной информации «ФИАН-информ» рассказал специалист по коммерциализации ФИАНа кандидат технических наук Андрей Червяков.
Необходимость в таких источниках особенно остро чувствуют владельцы зданий, удаленных от основных энергетических магистралей. Подключение дома к общей линии передач — процесс хлопотный для собственников, да и для поставщика энергии он оборачивается существенными издержками. Дело в том, что потребление населением электричества имеет ярко выраженный «пиковый» характер. В среднем каждый житель России тратит примерно 2 кВтч электроэнергии в день, причем в утренние и вечерние часы почти в 10 раз больше, чем в остальное время. Выходит, энергетическая компания должна обеспечить подачу в каждый дом, скажем, 10 кВт электроэнергии для того, чтобы житель лишь два раза в день смог воспользоваться ею в полном объеме. Такой неравномерный ритм потребления плохо сказывается на сроке службы оборудования электростанций, так как в пиковые часы оно работает на предельных режимах и быстрее изнашивается, а в остальное время — лишь на 10%.
Можно, конечно, приобрести автономный электрогенератор, приводимый в действие двигателем внутреннего сгорания. Но и его функционирование при неравномерной нагрузке неэкономично. Кроме того, параметры шумности такого агрегата, как правило, критичны.
Есть сторонники «зеленых технологий», пропагандирующие электрообеспечение домов от ветро-генераторов и солнечных батарей. Однако первые, вырабатывая электроэнергию, издают подчас непри-
емлемые шумы, причем особенно неприятные в ин-фразвуковой части спектра. К тому же использовать их можно только в горах или возле моря, где постоянно дуют ветры. Вторые обладают малым КПД и тоже полностью зависят от погодных условий. Следовательно, оба источника не отличаются стабильностью.
Хорошим примером устойчивого энергоснабжения, считает Червяков, может стать автономная гибридная система МИП-СК. «Такая установка, — пояснил Андрей Владимирович, — способна обеспечить удаленные объекты электроэнергией, не подвергая владельцев экстремальному существованию рядом с ней. При этом мы старались решить и вопрос эффективного использования ресурсов: система должна выдавать ровно столько энергии, сколько требуется потребителю в данный момент, чтобы не пришлось заряжать, скажем, сотовый телефон, потратив на это мощность, необходимую для работы холодильника, микровол-новки и стиральной машины в совокупности».
МИП-СК устроена по блочно-модульному принципу и состоит из аккумуляторной батареи постоянного тока напряжением 24 В емкостью от 100 до 1000 А/ч (в зависимости от нужд потребителя) — это «ядро» системы электрообеспечения объекта, 9,9 кВт генератора электрической энергии, приводимого в действие от модернизированного двухцилиндрового четырехтактного двигателя внутреннего сгорания воздушного охлаждения Honda GX-610 мощностью 16,6 л.с., и сильноточного (9 кВт) многофункционального преобразователя напряжения (инвертера).
Главная генерирующая сила МИП-СК — многотопливный двигатель внутреннего сгорания. «Это наша гордость, — признался Червяков. — Если существующие на рынке многотопливные энергосистемы требуют на самом деле замены одного типа топлива на другой, в зависимости от имеющегося в наличии, то наш двигатель «всеядный». Он может работать как на бензине, так и на газе (магистральном или баллонном). При этом, как показали испытания, переход на баллонный газ происходит без потери мощности двигателя по сравнению с бензиновым режимом, а
54 Панорама печати
переход на магистральный газ дает падение мощности не более чем на 20%. Для сравнения: большинство стандартных двигателей дают в некоторых случаях падение мощности на 50% и более».
Управление работой энергоисточника осуществляется с помощью контроллера. «Если, например, по каким-то причинам прекратилась подача магистрального газа, — пояснил Андрей Владимирович, — система автоматически переведет двигатель на баллонный газ. Если закончился газ в баллоне (или его нет), система автоматически перейдет на бензин. И обратно — как только запасы баллонного газа пополнены или восстановлена подача магистрального газа, двигатель вернется к экономически выгодному варианту топлива».
Такая «всеядность» МИП-СК к тому же повышает надежность обеспечения электроэнергией объектов в случае возникновения чрезвычайной ситуации.
Разработанные сотрудниками Инновационного центра системы контроля и управления решают актуальную сегодня проблему эффективного использования электроэнергии и позволяют дополнительно снизить расходы топлива. МИП-СК автоматически отслеживает потребляемую мощность на выходе энергосистемы. Если нагрузка мала, система работает от аккумуляторной батареи. А когда она возрастает и мощности батареи не хватает, запускается двигатель. При исчерпании ресурса аккумуляторной батареи система автоматически поставит ее на зарядку и запустит двигатель. Поэтому владелец такой техники никогда не окажется в обесточенном доме.
За счет периодизации работы двигателя и ухода от необходимости постоянного функционирования «растягивается» его ресурс и повышается экологическая безопасность эксплуатации установки. К
Схема МИП-СК.
Образец МИП-СК на выставке «Развитие инфраструктуры Юга России - 2012».
тому же благодаря интеллектуально-накопительному принципу МИП-СК может стать основой для использования дополнительных источников энергии — тех же ветрогенераторов или солнечных батарей. Но они будут уже не основными, а вспомогательными, расширяющими возможности энергосистемы. Это сведет к минимуму их отрицательные свойства и подчеркнет несомненные плюсы — получение «бесплатной» энергии, в буквальном смысле, из воздуха.
МИП-СК при весе ~140—160 кг имеет довольно скромные размеры: 700 х 600 х 1200 мм, т.е. это вполне транспортабельный модуль, не требующий специальных средств доставки. Его можно эксплуатировать при температурах от — 400С до + 450С.
В настоящее время идет проверка работоспособности действующего макета установки, затем последуют натурные испытания. Параллельно разработчики решают проблему очистки отработанного топлива, чтобы его свойства и состав соответствовали стандартам Евро-4 и Евро-5. Это повысит экологическую безопасность агрегата.
В 2012 г. гибридная миниэнергосистема получила высокую оценку на Международной промышленной выставке «Развитие инфраструктуры Юга России — IDES».
Любченко Е. Энергия на заказ. — Агентство научной информации «ФИАН-информ», 2014, май
Иллюстрации с сайта ФИАНа и других интернет-источников
Материал подготовила Марина ХАЛИЗЕВА
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.