КОМБІНОВАНЕ ВИКОРИСТАННЯ ПОНОВЛЮВАЛЬНИХ ДЖЕРЕЛ ЕНЕРГІЇ ТА АКУМУЛЯТОРІВ ЕНЕРГІЇ

4.10.1 Класифікація комбінованих джерел

І АКУМУЛЯТОРІВ ЕНЕРГІЇ

Використання одного з видів поновлювальних джерел енергії може бути пов’язаним із нерівномірністю постачання енергії, що має природну основу (геліоенергетика, вітроенергетика). В деяких випадках рівень енергії поновлювального джерела недостатній для його прямого використання (вітроенергетика, геотермальна енергетика, фотоенергетика). В таких випадках доцільне комбіноване використання поновлювальних джерел, а також їх робота з акумуляторами енергії.

Таким чином, можливі варіанти комбінованих використань поновлювальних джерел і акумуляторів енергії можуть бути такими:

- комбінація поновлювального джерела з традиційним джерелом енергії;

- комбінація поновлювального джерела енергії з акумулятором енергії;

- комбінація одночасного використання двох або трьох поновлювальних джерел енергії;

- комплексне використання поновлювальних джерел енергії декількох видів і різного роду акумуляторів енергії.

4.10.2 Комбінація поновлювального джерела

З ТРАДИЦІЙНИМ ДЖЕРЕЛОМ ЕНЕРГІЇ

Становить інтерес сполучення вітрової електростанції з гідроакумулюючою. В даному випадку в години максимуму навантаження енергосистеми обидві електричні станції дають електроенергію в мережу. В інші години доби електрична енергія вітрової електростанції використовується для живлення насосів, що перекачують воду у верхній водозбірник. В останньому випадку забезпечується місцеве вироблення і споживання електричної енергії, що робить мінімальними втрати електричної енергії в мережах

466

живлення. До того ж, вітрову електростанцію можна розташовувати по лінії водоймища, що пов’язано з більш інтенсивними потоками вітру в цьому місці, ніж на рівнинній поверхні.

Вітрові електростанції доцільно сполучати і з гідроелектростанціями, що утворюють штучні водосховища. В кожному водосховищі має місце мілководна частина, в якій доцільно було б розташовувати вітрову електростанцію, не використовуючи ділянки земельних угідь. До плюсів такої комбінації можна віднести можливість використання підвищувальної підстанції гідравлічної електростанції і ліній електричних мереж, що відходять від підстанції. Збільшення потужності існуючої підстанції і пропускної здатності мереж електропостачання значно дешевше, ніж споруда нової підстанції і ліній електропередач.

Оскільки робота ВЕС має ймовірний характер, їх потрібно використовувати паралельно з певним акумулятором енергії або з іншим джерелом електроенергії (ГЕС, ТЕС, дизельна електростанція) для економії палива, що приведе до поліпшення екологічної обстановки.

Сумісну роботу вітроенергетичних установок і малих ГЕС можна застосувати як для одночасного вироблення електричної енергії, так і для використання енергії вітроустановки для підйому води у водосховищі. В останньому випадку використання енергії вітру буде нижче за рахунок втрат у насосах і турбінах ГЕС, однак буде мати місце регулювання вироблення електричної енергії.

В місцевостях, де відсутнє централізоване електропостачання (окремі фермерські господарства, лісгоспи, мисливські господарства тощо) доцільно використовувати комбінацію ВЕУ з дизель - генераторною установкою.

Для економічних розрахунків береться регіон із середньорічною швидкістю вітру 6 м/с, потужність дизель-генератора - 8 кВт, ВЕУ з установленою потужністю 8 кВт при розрахунковій швидкості вітру -

7,8 м/с. При роботі дизеля протягом року при номінальній потужності витрата дизельного палива становить приблизно 23 т, а при сумісній роботі з ВЕУ - 8 т [1]. При вартості зекономленого палива приблизно 4 тис. дол. США і вартості ВЕУ 20-24 тис. дол. США тільки за рахунок економії палива термін окупності ВЕУ дорывнюватиме 5-6 років. Розрахунки наведено при режимі роботи, вказаному в таблиці 4.10.1.

Показники	Швидкість вітру, м/с
4-6	6-8	8-10	10-12	12-14	14-26	0-4 і вище 26
Імовірність повторення вітру, %	14,0	16,0	15,8	15,4	9,0	14,8	15,0
Потужність ВЕУ, кВт	2,0	5,0	8,0	8,0	8,0	8,0	0
Потужність дизеля, кВт	6,0	3,0	0	0	0	0	8,0
Витрата палива дизелем, кг/год	2,3	1,18	0	0	0	0	2,64

Для більш глибокої економічної оцінки враховуємо всі експлуатаційні витрати за час експлуатації 25 років.

Вартість ВЕУ - приблизно 20 тис. дол. СІЛА, річні витрати на

обслуговування ВЕУ по лягатимуть у заміні масла в мультиплікаторі

двічі на рік, при вартості однієї заміни приблизно 10 дол. СІЛА з врахуванням вартості масла. До того ж, за 25 років ймовірно

доведеться змінити комплект лопатей вітроколеса, що коштує близько 5 тис. дол. США При врахуванні додаткових витрат у розмірі 3 % вартості ВЕУ повні сумарні витрати по ВЕУ за 25 років становитимуть

Сп. ВЕУ = !>03 *20000 + 5000 +1° * 2 • 25 = 26100 дол. СІЛА.

Вартість дизель-генераторної установки - 5600 дол. СІЛА,

кількість робочих годин за 25 років - 150000 тис. год, ресурс дизеля до капітального ремонту - 16000 год. Таким чином, за 25 років треба провести не менше 8 капітальних ремонтів. Умовно вважається, що після капітального ремонту ресурс дизеля повністю відновлюється; вартість капітального ремонту - приблизно 3000 дол. СІЛА. Двигуни внутрішнього згоряння витримують не більше 3-4 капітальних ремонтів, тому за 25 років потрібна повна заміна дизель-генератора. При експлуатації через кожні 50 год роботи потрібна зупинка дизеля, заміна масла і змащення вузлів; річне обслуговування становитиме близько 1200 дол. США. Таким чином, сумарні витрати на дизель - генераторну установку за 25 років:

Сп ДГ = 5600-2 + 3000-6 +1200-25 = 59200 дол. США.

За той же термін буде спалено палива (вартість 1 кг палива становитиме 0,326 дол. США) на суму

Йш = 2,64-150000 - 0,326 = 129096 дол. США.

Економія коштів при експлуатації ВЕУ сумісно з дизель - генератором досягається за рахунок економії палива і збільшення терміну служби дизеля. Загальний час роботи дизель-генератора становитиме 45 % загального часу роботи, з них тільки 15 % на повній потужності; тому в придбанні другої установки немає потреби.

Таким чином, рентабельність ВЕУ з розрахунковою швидкістю 7,8 м/с і дизель-генераторною установкою вже буде при середньорічній швидкості вітру вище 3,5 м/с. До недоліків цього способу комбінування можна віднести обмеження використання вітрового потенціалу ВЕУ при швидкостях вітру більше 8 м/с. Тому в цьому випадку, можливо, доцільнішою буде комбінація ВЕУ з акумуляторними батареями.

На рисунку 4.10.1 зображено блок-схему автономної вітро - дизельної електричної установки [2]. До складу силових елементів установки входить безредукторний вітроелектричний агрегат із синхронним магнітоелектричним генератором і дизельний агрегат із синхронним двигуном.

Рисунок 4.10.1 - Блок-схема автономної вітро-дизельної установки

Установка працює таким чином. Електрична енергія, що виробляється вітроагрегатом (ВА), потрапляє на комутатор (К) і випрямну установку (ВУ), що забезпечує заряд акумуляторної батареї (АБ) і живлення інвертора (І). Інвертор формує трифазну напругу 230-400 В частотою 50 Гц, яке через блок переключення фідерів (БПФ) надходить на розподільчий пристрій (РП) і далі до споживачів енергії (С). Якщо вироблення електроенергії від синхронного генератора (СГ) вітроагрегата стане нижче рівня споживання, включається дизельна станція (Д), режим якої регулюється датчиком напруги (ДН) і блоком автоматики (БА).

Інтерес становлять гібридні фотоелектричні системи, в яких комбінуються фотоелектричні панелі та інші системи виробництва енергії, наприклад генератор із двигуном внутрішнього згорання або газовою турбіною. Високу ефективність різних способів виробництва енергії у гібридних системах забезпечують більш складні, ніж в автономних системах, схеми керування. Завдяки додатковому джерелу енергії, фотоелектрична панель у гібридній системі може бути меншою, ніж в аналогічній автономній системі. Тому в деяких випадках гібридна система може коштувати менше.

Коментарі:

1. Дядя Ваня 7.12.2015 21:11

   Шо таке джерела поновлювальнои енергии?