Рынок энергетики один из самых быстрорастущий на сегодняшний день. С развитием техники стремительно увеличивается спрос на энергоресурсы. В связи с этим постоянно становится вопрос о внедрении альтернативных экологически чистых видов получения электроэнергии. Основными направлениями развития альтернативной энергетики являются преобразования энергии солнца и энергии ветра в электроэнергию. Соответственно на рынке появляются большой выбор устройств для получения энергии из указанных альтернативных источников. Развитие данных направлений подразумевает получения двух основных преимуществ по сравнению с традиционными методами получения электроэнергии:

- снижение стоимости получения электроэнергии;

- снижение негативного влияния на окружающую среду.

Однако, большинство предлагаемых на рынке систем для получения электроэнергии из солнца и ветра в качестве буферного элемента для накопления энергии имеют в своём составе аккумуляторную батарею. На сегодняшний момент аккумуляторные батареи являются слабым звеном любой электрической системы. Т.к. современные аккумуляторные батареи имеют относительно небольшой срок службы и требуют периодической замены, что в свою очередь ведёт к росту затрат на обслуживания такой системы и снижению её экологичности из-за необходимости утилизации аккумуляторов. В соответствии с ГОСТ 12.1.007 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности", аккумуляторные батареи отнесены ко 2-му классу «Вещества высокоопасные».

Давайте предположим, что солнечные и ветряные генераторы станут массовыми явлением. В таком случае и утилизация аккумуляторных батарей превращается в глобальную проблему. При массовом использовании аккумуляторных батарей будет сложно обеспечить контроль за их правильной утилизацией, как мы это видим в случае массового применения ртутьсодержащих ламп дневного света.

И тут мы переходим ко второй проблеме – экономической. Правильная утилизация АКБ требует затрат и как следствие увеличивает стоимость получаемой электроэнергии. Аккумуляторы независимо от их типа имеют ограниченный срок службы, который составляет от 2-х до 4-х лет в зависимости от условий эксплуатации и типа АКБ. Современны технологии не позволяют получать дешёвые накопители электроэнергии и стоимость АКБ весьма существенна в стоимости всей системы получения альтернативной электроэнергии. Замена такого дорогостоящего элемента каждые 2-4 года сводит на нет всё экономическую выгоду от возобновляемых (бесплатных) источников электроэнергии. При этом необходимо учитывать, что чем больше будет мощность электростанции, тем более мощные и дорогостоящие аккумуляторные батарей нужны для её эксплуатации.

Решение описанной выше проблемы является применения без-аккумуляторных систем получения альтернативной энергии. Суть данного решения сводится к тому чтобы в случае избытка электроэнергии получаемых от альтернативных источников, передавать её тем потребителям который в ней сейчас нуждаются. И наоборот, когда мощности альтернативных источников не хватает, добирать недостающую часть оттуда, где её избыток (других недогруженных альтернативных, либо от традиционных источников).

 

Нашей компанией разрабатываются решения для альтернативного энергоснабжения дома, квартиры или иного помещения. Особенностью наших систем является то, что они могут быть просто установлены в любую квартиру или дом, при этом не требуют переделки электросети помещения, а также применения аккумуляторных батарей. Отличительными особенностями наших систем являются:

- система работает на всех потребителей в доме, не требуется переключение с одного вида источника на другой, это происходит автоматически незаметно для пользователя;

- система позволяет максимально использовать ресурсы альтернативных источников (солнечных батарей и ветряков);

- система может работать без АКБ;

- не требуется установки контроллеров управления и контроллеров АКБ;

- масштабируемость: в существующую систему легко добавить ещё одну солнечную панель или ветряк.

Этот результат достигается за счёт применения специализированных гибридных инверторов, которые могут работать напрямую от источника альтернативной энергии без буферных накопительных элементов. Сравним структуру классической системы энергоснабжения от солнечной батареи и предлагаемую систему.

 

 

В классической системе после солнечной батареи устанавливается специальное устройство – контроллер, который служит для заряда аккумуляторных батарей. После контроллера устанавливается инвертор, который питает бытовые приборы. Те приборы, которые не могут быть запитаны от инвертора, подключатся к общей сети 220В. Иногда устанавливаются реверсивные рубильники для переключения потребителей между общей сетью 220В и питанием, полученным от альтернативного источника.

В предлагаемой системе энергия, поступающая от альтернативных источников энергия, напрямую передаётся в общую сеть 220В. Это достигается с помощью специальных гибридных инверторов. Данные устройства, с одной стороны подключатся к источнику постоянного напряжения (солнечной батареи, ветряку или иному источнику постоянного напряжения), а с другой - к сети 220В. Инверторы синхронизируются с сетью 220В и добавляют в общую сеть максимальное количество энергии, которое получают от солнечной панели, ветряка или другого источника постоянного напряжения.

Такой подход позволяет получать максимальное количество энергии от альтернативных источников энергии. Если не вся получаемая энергия может быть израсходована потребителем, то её излишки возвращаются обратно в сеть ~220В, таким образом, Ваш дом или квартира превратится в мини электростанцию.

При недостатке электроэнергии от альтернативных источников, потребители будут обеспечиваться максимально возможным количеством энергии, которую можно получить в данный момент от солнечных батарей и ветряков, а недостаток энергии будет восполнятся из общественной электрической сети. Если энергии получаемой от солнца и ветра достаточно для питания всех потребителей, то излишки энергии будут возвращается в общую электросеть.

Возможность работы без АКБ особенно актуальна в тех странах и регионах где поставщики электроэнергии не только взымают плату за потреблённую энергию, но и оплачивают электроэнергию, если потребитель вернул электроэнергии больше, чем потребил. В таком случае достаточно установить счётчик, который учитывает потреблённую и возвращаемую энергию. В условия глобального дефицита дешёвой электроэнергии, даже в нашей стране рассматривается возможность законодательного поощрения возврата излишек электроэнергии в общую сеть.

Если в Вашем доме нет перебоев с электричеством, то система без АКБ выгодней чем аналогичная с АКБ. Если же у Вас бывают перебои с электричеством и есть необходимость какое-то время обеспечивать работу без наличия сети 220В, то как и в любую классическую систему можно интегрировать АКБ. Они будут восполнять недостаток энергии в случае, когда её количество, получаемое от солнечных панелей и ветряков, недостаточно. Это конечно снизит экологичность и экономичность системы, но в сравнении с существующими моделями это будет не так существенно, т.к. аккумулятор будет задействоваться только при перебоях в электроснабжении, соответственно не будет постоянно эксплуатироваться что значительно увеличит его ресурс.

Схематично работа системы в разных режимах показана ниже:

 

 

 

 

 

Ещё одним важным преимуществом предлагаемой системы является её распределённая структура. При удалении любого блока из системы, она останется работоспособной, при этом та часть энергии, которая перестанет вырабатываться удалённым узлом, будет автоматически компенсирована из других источников. Так же распределённая архитектура позволяет легко заменить один вид источника на другой, например ветряк заменить на солнечную панель или наоборот. Так же в систему легко добавить новую панель или любой другой источник напряжения, например генератор постоянного напряжения (либо генератор переменного напряжения, оснащённый выпрямителем).

Один из вариантов подключения нескольких солнечных панелей:

 

Описанная система является универсальной, она способна принести выгоду и пользу от применения альтернативных источников электроэнергии уже сегодня, при это не потеряет свою актуальность и в будущем, когда человечеству станут доступные более мощные, долговечные и безопасные накопители электроэнергии.