научная статья по теме АВТОНОМНАЯ ГИБРИДНАЯ МИНИЭНЕРГОСИСТЕМА Науковедение

Текст научной статьи на тему «АВТОНОМНАЯ ГИБРИДНАЯ МИНИЭНЕРГОСИСТЕМА»

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.

Показать целиком

Пoхожие научные работыпо теме «Науковедение»