Еще в древней Греции упоминалось об электрических явлениях. Правда, по настоящему заговорили об электричестве только в конце 18в. С этого момента люди начинают работать над созданием источниками электричества (), электродвигателей. Первым создал электродвигатель, и тем самым положил началу производства генераторов тока, русский ученый Б. С. Якоби. Четыре года ушло на совершенствование первого двигателя, после он был испытан на Неве. С этого момента началось массовое производство , электродвигателей.
Время шло, развитие не стояло на месте, а возможности увеличить дальность передачи от электростанции постоянного тока не было. С этого момента началось развитие однофазных генераторов переменного тока. В России электростанции переменного тока появились в конце 1880 годов. Первый город, который был переведен на полное элетроснабжение, было Царское село. Вскоре в России появилась первая электростанции мощность 800кВА.Она находилась в Петербурге и имела сеть линий передач длиной более 60км. Но станция вырабатывала однофазный ток, который подходил для большинства бытовых нужд и не могла обеспечить электричеством более сложную технику.
Поэтому в начале 90-х годов русским ученым был изобретен трехфазный генератор переменного тока. Данная технология получила широкое применение в производстве и стала использоваться повсеместно.
С развитием технологий и ростом городов, появилась потребность в электроснабжении труднодоступных участков, куда не возможно было провести ЛЭП. И люди начали думать о возможности «перенести» электричество в необходимые участки. Все началось с изобретения двигателя внутреннего сгорания, который был изобретен в конце 90х годов Р.Дизелем. В основе работы было сжигание топлива при высокой температуре воздуха в цилиндре. В итоге, в совокупности этих двух изобретений (генератора переменного тока и ДВС), была создана первая портативная электростанция с двигателем внутреннего сгорания.
Принцип работы был довольно прост: при запуске двигатель приводит в движение генератор, который начинает вырабатывать электричество напряжение 220В либо 380В. Обычно используется асинхронный генератор в данных станциях.
На данный момент существуют двигатели, которые работают на бензиновом топливе (АИ92) и дизельном топливе. Мощность портативных электростанций обычно колеблется от 0,9кВт до 20кв и обычно они используются для поддержания электричества в загородных домах. Также стоит заметить, что бензиновые электростанции имеют мощность от 0,9кВт до 20 кВт, когда дизельные электростанции от 3кВт и выше. Кроме портативных (бытовых) генераторов существуют дизель-генераторные установки, мощность которых доходит до 3мВт. Электростанции такой мощности чаще уже используются на производстве, где требуется непрерывное электроснабжение для работы.
Наверное, вы ужеопределились с видом электростанции или энергоустановки и приняли решение о еестроительстве. Построить электростанцию – не проблема. Но вот как ее оформить…Здесь возникают вопросы: какой статус имеет электростанция и энергоустановка,какими нормами законодательства регулируются вопросы строительства электростанций малой мощности, нужныли разрешения и какие и так далее. Ответы на данные вопросы нужно найтизаранее, чтобы впоследствии контролирующие органы не заставили вас разобратьпостроенную электростанцию как незаконно построенную. А ведь это будет дороже,чем изначально оформить все документы на строительство согласно требованиямзакона.
В данной статье мнехотелось бы ответить на вопрос, что такое электростанция малой мощности(энергоустановка), каков ее статус в понимании российского законодательства.
В последующемматериале я расскажу об аналогичных требованиях украинского законодательства.
Электростанция: объект капитальногостроительства или нет?
Вы располагаетеследующими возможностями:
1) Построитьсобственную электростанцию у себя на земельном участке для энергоснабжениясвоего дома либо фермерского хозяйства;
2) Установить энергоустановку прямо на крыше своего дома.
3) Построить электростанцию из несколькихэнергоустановок для энергоснабжения своего промышленного предприятия либоцелого жилого района.
Дело в том, чтозаконодательные требования к строительству таких энергетических объектов будутзависеть от того, является ли каждая конкретная электростанция илиэнергоустановка объектом капитального строительства или нет.
Ответим на этотвопрос.
Из положений Федерального закона «Обэлектроэнергетике» (ст. 42) косвенновытекает, что объекты электроэнергетики могут быть как объектами капитальногостроительства, так и не являться ими.
Что такое объекткапитального строительства? Мы найдем ответ в Градостроительном кодексе РФ (ст.1).
Объект капитальногостроительства - здание, строение, сооружение, объекты, строительствокоторых не завершено, за исключением временных построек, киосков, навесов идругих подобных построек.
Но что понимаетсяпод «зданиями, сооружениями». Ответнайдем в Гражданском кодексе РФ (ст. 130). К недвижимым вещам (недвижимоеимущество, недвижимость) относятся земельные участки, участки недр и все, чтопрочно связано с землей, то есть объекты, перемещение которых без несоразмерногоущерба их назначению невозможно, в том числе здания, сооружения, объектынезавершенного строительства.
Таким образом, здания, сооружения – это объекты, которыепрочно связаны с землей и их перемещение без ущерба для их назначенияневозможно. Но к таким объектам относятся не только здания и сооружения, а и вцелом все объекты, которые отвечают указанному критерию. Такие объектыодновременно являются объектами капитального строительства и недвижимостью.
По этому поводутакже существует разъяснение Департамента недвижимого имуществаМинэкономразвития РФ (Письмо Минэкономразвития РФ от 08.04.2013 № ОГ-Д23-1905).
Департаментссылается на часть 2 статьи 2 Федерального закона от 30 декабря 2009 г. № 384 ? ФЗ «Техническийрегламент о безопасности зданий и сооружений»:
здание – результат строительства, представляющий собойобъемную строительную систему, имеющую надземную и (или) подземную части,включающую в себя помещения, сети инженерно-технического обеспечения и системыинженерно-технического обеспечения и предназначенную для проживания и (или)деятельности людей, размещения производства, хранения продукции или содержанияживотных;
сооружение – результат строительства, представляющийсобой объемную, плоскостную или линейную строительную систему, имеющуюназемную, надземную и (или) подземную части, состоящую из несущих, а вотдельных случаях и ограждающих строительных конструкций и предназначенную длявыполнения производственных процессов различного вида, хранения продукции,временного пребывания людей, перемещения людей и грузов.
«Таким образом, помнению Департамента недвижимости, установление характеристик объекта,позволяющих отнести объект к объекту недвижимости, осуществляет кадастровыйинженер при проведении кадастровых работ, исходя из имеющихся документов (в томчисле разрешения на строительство, разрешения на ввод объекта в эксплуатацию),фактической связи с землей (в частности, наличие фундамента) и руководствуясьположениями федеральных законов».
Для определениястатуса объекта также можно ориентироваться на характеристики объектов,закрепленные в региональном законодательстве.
Так, для Москвы действуетспециальное Постановление Правительства Москвы № 1139-ПП от 2008-12-16 «Об утверждении Положения о размещении иустановке на территории города Москвы объектов, не являющихся объектамикапитального строительства».
В этом документеприведен перечень характеристик объектов некапитального строительства:
К объектам, неявляющимся объектами капитального строительства, относятся сооружения,конструкции, площадки независимо от их функционального назначения (далее -некапитальные объекты).
Общим критериемотнесения объектов к некапитальным объектам (движимому имуществу) согласнонормам гражданского законодательства является возможность свободногоперемещения указанных объектов без нанесения несоразмерного ущерба ихназначению, включая возможность их демонтажа (сноса) с разборкой насоставляющие сборно-разборные перемещаемые конструктивные элементы.
К некапитальным объектам относятся:
1). Объектыобслуживания - постройки, сооружения и площадки придорожной сервисно-транспортнойинфраструктуры: автопарковки (в том числе сборно-разборные механизированные),кабинные уличные туалеты, телефонные кабины, автоматические устройства дляприема платежей физических лиц (платежные терминалы) и т.п.
2) Объектырекреационно-развлекательного назначения: аттракционы, шапито, специальнымобразом благоустроенные площадки и т.п
3) Объектыпроизводственного, технического назначения, сервисно-коммунальнойинфраструктуры: ангары, производственные сооружения из быстровозводимых иразбираемых конструкций, пункты приема вторичных материальных ресурсов,строительные городки, бытовки, временные склады строительных и инертныхматериалов, укрытия, тенты и навесы для открытых автостоянок, быстровозводимыегаражи-стоянки модульного типа, в том числе расположенные в подмостовыхпространствах.
4) Площадки для выгула собак, а также объекты коммунальнойинфраструктуры и т.п.
5) Объекты исооружения из быстровозводимых конструкций в виде накрытия пешеходных тоннелейи лестничных сходов, элементы организации придомовой территории при устройствевходных групп: пандусы, подъемные механизмы и иные устройства, монтируемые сцелью обеспечения безбарьерной среды жизнедеятельности для инвалидов и другихмаломобильных групп населения.
Исходя их этого, главный критерий, на основании которого нужно определятьявляется ли генерирующий объект объектом капитального строительства – это 1)связь с землей; 2) невозможность перемещения без ущерба для назначения объекта.Плюс к этому, для определения статуса объекта необходимо учитывать признакисооружения, приведенные выше, а также идти от противного – ориентироваться наперечень объектов некапитального строительства. Ведь то, что в этот перечень невходит соответственно – объекты капитального строительства.
В целом, еслиобъективно оценить и учесть вышеперечисленные признаки и критерии:
1) собственнаяэлектростанция, построенная отдельно на земельном участке с цельюэнергоснабжения дома или фермерского хозяйства, как правило, будет являтьсяобъектом капитального строительства. Ведь обычно это отдельное сооружение,имеющее фундамент и связанное с землей, плюс к этому подключенное к инженернымкоммуникациям (если в качестве топлива используется, к примеру, газ).
2) энергоустановкана крыше дома, конечно, не будет являться объектом капитального строительства.
3) электростанциядля снабжения промышленного предприятия или жилого района, как правило, - это объект капитального строительства, таккак подпадает по вышеприведенныекритерии.
Однако является ликонкретная энергоустановка или электростанция объектом капитального строительства или нет – необходимо выяснитьдополнительно в каждом конкретном случае. Потому что все будет зависеть, впервую очередь, от технических решений. Возможно, прогресс науки и техникидойдет до того, что электростанцию можнобудет построить и без устойчивой связи с землей. А тогда она не будет считатьсяобъектом капитального строительства. А соответственно тогда автоматическиисчезает ряд юридических формальностей.
А кто и как будетвыяснять, является ли энергообъект объектом капитального строительства или нет?
Дело в том, чтоздесь законодательство не совершенно. Нет механизма и государственных органов,которые бы предварительно провели экспертизу объекта, чтобы определить егостатус. Это определяет на свое усмотрение собственник или законный владелецобъекта строительства (в том числе электростанции / энергоустановки). Этобольшой минус законодательства.
Как указано выше вПисьме Департамента недвижимости Минэкономразвития, установление характеристик,позволяющих отнести объект к объекту недвижимости (а равно – капитальногостроительства) проводит кадастровый инженер при проведении кадастровых работ наоснове имеющихся документов, фактической связи с землей и положенийзаконодательства.
Законом о кадастрене предусмотрено предварительное уведомление заявителя о возможном принятиирешения о приостановлении либо об отказе в осуществлении кадастрового учета попричинам того, что объект не является объектов недвижимости (а равно –капитального строительства).
Таким образом, согласно нормам закона официально узнать, является лиэлектростанция объектов капитального строительства или нет можно только ПОСЛЕее строительства при осуществлении ееучета как объекта недвижимости. Предварительно получить официально заключениегосударственного органа невозможно.
Поэтому, все, что остается на этапе планирования строительстваэлектростанции – это самостоятельно (либо с привлечением организаций,занимающихся подготовкой проектной документации), учитывая вышеуказанные критерии и характеристики,определить статус объекта. Ведь от этого будет зависеть, какие юридическиепроцедуры необходимо вам пройти до строительства электростанции.
Поскольку вбольшинстве случаев электростанции являются объектами капитального строительства, в следующей статье мы рассмотрим законодательные требования к строительствутаких электростанций малой мощности.
Что же делать предприятию, которое столкнулось с дефицитом энергии или необходимостью расширения производства? Проблема получения электрической мощности возникает и перед компанией, которая решилась на открытие нового бизнеса, себестоимость готовой продукции в котором существенным образом зависит от цен-тарифов на электричество и тепловую энергию.
Бизнес выбирает варианты энергоснабжения: электросети или автономная электростанция?
Существуют два основных варианта получения электроэнергии. Первый способ, который сразу приходит на ум предпринимателю и кажется ему самым простым и эффективным, - подключиться к общим электросетям в обличье гарантирующего поставщика, который осуществляет продажу электрической энергии конечному потребителю. Эта же схема подходит в случае уже имеющегося подключения к сети, но нехватки электрической мощности.
Естественно, главное, что беспокоит бизнесмена на этом этапе: - сколько будет стоить электроэнергия и какие ее количества и мощности он сможет получить.
Стоимость электроэнергии будет зависеть, конечно, от тарифов, а электрическая мощность - от наличия свободного резерва вблизи имеющейся площадки. В конечном итоге, так или иначе, электроэнергия будет отпускаться по счетчику, по тарифам для промышленных предприятий, которые в России остаются высокими и увеличиваются каждый год на 10-15%.
Чем характерна процедура подключения к сети и получение лимитов на мощность и количество электроэнергии? Каковы российские реалии при подключении к электросетям общего пользования?
Прежде всего, предприниматель столкнется с необходимостью выполнения технических условий сетевой компании, которая будет поставлять ему электроэнергию. Все начнется с заявки в соответствующую территориальную компанию. Заявка рассматривается в законодательно оговоренный срок, и в случае положительного решения между потребителем и энергосбытовой компанией заключается договор.
В зависимости от предполагаемого количества электроэнергии, а также от наличия или отсутствия инфраструктуры передачи электроэнергии - трансформаторных подстанций (ТП), линий электропередач (ЛЭП) или электрокабелей - заказчику придется за свой счет построить ТП либо, в случае нехватки пропускной способности, модернизировать питающие его трансформаторы, высоковольтные ячейки, ЛЭП и т.д.
А после этого безвозмездно передать все оборудование на баланс сетевой компании! Ориентировочная стоимость трансформаторной подстанции высокой степени готовности 6,3/0,4 кВ в зависимости от мощности (до 5 МВт) начинается от 2 млн. рублей. Причем трансформаторные подстанции отличаются друг от друга по составу оборудования и исполнению, невозможно определить её стоимость при отсутствии проектной документации.
Проектная документация на трансформаторной подстанции оплачивается отдельно, как и дополнительные услуги-работы, среди которых:
- проекта прокладки сетей,
- монтаж, наладка и сдача ТП эксплуатирующей организации,
- шеф-монтаж поставляемого оборудования,
- техническая поддержка заказчика.
Каждая высоковольтная ячейка обходится в среднем в 600 тысяч рублей. Строительство ЛЭП с напряжением 6,3 кВ обойдется в среднем от 250.000 до 700.000 рублей за 1 км трассы. Прокладка силового кабеля - в зависимости от сложности прокладки, плюс немалая стоимость собственно кабеля.
Кроме прямых затрат на строительство заказчику требуется разработать и согласовать во всех необходимых инстанциях проект, который должен разрабатываться как на новое строительство, так и на модернизацию существующего оборудования.
Отсюда и соответствующие сроки присоединения, которые зависят как напрямую от объема требуемых работ, так и косвенно - от наличия резерва мощности и планов по вводу генерирующих мощностей территориальной компанией.
Официальная стоимость подключения к сетям среднего напряжения от 6 до 20 кВ каждого нового или дополнительного киловатта составляет (в зависимости от региона России) от 10 до 45 тыс. рублей. Стоимость подключения в Москве соответствует верхней границе указанного диапазона, а в центре столицы она достигает 102.000 рублей за 1 кВт!
Пройдя все инстанции, построив всю необходимую сетевую инфраструктуру, разработав и согласовав проекты по строительству и модернизации, заплатив за подключение к энергосети и потратив огромное количество времени и денег на проектировщиков и подрядчиков, предприниматель остается один на один с сетевой компанией. Он абсолютно не застрахован от роста тарифов на электроэнергию, перебоев с ее поставками, а также от ее неудовлетворительного качества энергоснабжения.
Исключаем муки подключения к электросети и платежи по высоким тарифам – строим собственную электростанцию!
Исключить проблемы электросетевого энергоснабжения можно пойдя более современным путем решения вопроса электроснабжения предприятия - а именно,построив собственный энергоцентр требуемой мощности. Что может стать определяющими факторами, влияющими на принятие решения о строительстве автономной электростанции?
Как правило, отношение к строительству собственной газовой электростанции со стороны бизнеса весьма настороженное. Сказывается и новизна проектов автономного электроснабжения, и нежелание организаций заниматься непрофильным делом, и отсутствие возможности реализации избытков произведенной электроэнергии.
За рубежом автономные энергоцентры работают по следующей схеме: мини-ТЭЦ покрывает базовую нагрузку объекта, а пики потребления берутся из внешней электросети. Если же произведенная энергоцентром мощность больше нагрузки собственного потребителя, то излишки электрической энергии по установленному тарифу продаются (!) другим потребителям через внешние сети. К сожалению, в России эта схема не работает, так как излишки производимой таким образом электроэнергии малы, и «не интересны» для покупки внешней электросетью.
Кстати, надо отметить, что для подключения автономной электростанции к внешней электросети необходимо, прежде всего, получить согласие самой сетевой компании. С технической же стороны эта задача разрешима и не затратна с финансовой точки зрения.
Предприниматель, как правило, не всегда хорошо себе представляет, из чего должна состоять электростанция, какое основное и дополнительное оборудование должно быть установлено, кто и как должен создавать, согласовывать и утверждать этот проект, а затем и строить энергоцентр. А после сдачи в эксплуатацию – как все это эксплуатировать и снабжать запасными частями.
Между тем количество автономных электростанций малой и средней мощности в мире исчисляется тысячами. Подавляющее большинство таких электростанций работает на природном газе – на сегодняшний день, самом экономически оправданном виде топлива. Основным генерирующим оборудованием автономной электростанции, как правило, являются микротурбины, газопоршневые или газотурбинные установки.
Цена строительства автономной электростанции
Следующий вопрос, который влияет на принятие решения заказчиком по строительству собственного энергоцентра, - сколько будет стоить реализация всего проекта, «под ключ». Какова цена энергетической независимости?
Заказчик пытается на этом этапе учесть все возможные расходы, просчитывая варианты, а также используя опыт своих коллег-производственников по аналогичным объектам. При этом он широко привлекает своего предполагаемого подрядчика по строительству оценить объем затрат - начиная от проектирования до ввода в эксплуатацию - и задача подрядчика - максимально полно рассчитать стоимость внедрения.
Сегодня стоимость строительства энергоцентра от 1 до 10 МВт установленной мощности составляет в среднем от 20 до 90 тыс. рублей за 1 кВт, в зависимости от типа и состава оборудования автономной мини-ТЭЦ, в применяемом решении «под ключ».
Кто может построить автономную электростанцию?
Об инжиниринговой компании, выполняющей работы по строительству автономной электростанции.
Помимо выполнения своих основных функций - разработки проекта, поставки основного оборудования, осуществления монтажных и пусконаладочных работ - инжиниринговая компания должна обеспечить предпроектные исследования, помочь предпринимателю в получении лимитов на газ, в согласовании проекта, получении разрешительных документов, и возможно, оказать содействие в решении финансирования проекта.
Эксплуатационные расходы - траты на содержание автономной электростанции
Сравнив стоимость подключения к сети и строительства энергоцентра, можно сделать вывод о том, что более выгодно строить собственный энергоцентр.
Однако надо не забывать, что эксплуатация энергоцентра потребует определенных затрат.
Обычно все эти расходы закладывают в себестоимость производимой электроэнергии и, как правило, они не превышает 30 копеек за 1 кВт/час. Отдельной статьей расходов станут затраты на природный (магистральный) газ – они составят 80 копеек на 1 кВт/час. С учетом незначительных колебаний стоимость 1 кВт/часа можно считать равной 1 рублю. А получаемое при этом бесплатное тепло? О нем ниже…
Бонусы или прямые выгоды владения собственной электростанцией
Важным аспектом, который существенно влияет на принятие решения о строительстве собственной электростанции, - является возможность вырабатывать вместе с электричеством тепловую энергию без расхода лишнего топлива. Такая технология получения тепловой энергии называется когенерацией.
При производстве электричества, тепловую энергию отдает любая газовая электростанция. Чтобы собрать тепловую энергию, можно утилизировать тепло выхлопных газов и охлаждающей жидкости посредством установки теплообменников. При этом коэффициент использования топлива газового топлива возрастет с 30–45% до 75–90%.
Когенерационные установки имеют в своей конфигурации циркуляционные насосы и системы химической водоподготовки. Для снятия пиковых тепловых нагрузок имеется экономичный котел с рассчитанными мощностными параметрами. Когенерационные установки оснащают автоматическим управлением, которое связывает все узлы и обеспечивает поддержание заданных температурных режимов в электрической и отопительной системах. Автоматика когенерационных установок включает в себя электроприводы, микропроцессорные регуляторы, датчики температуры, манометры, компьютеры и оборудованное место оператора.
Какие виды электростанций работают на природном газе?
В качестве основного генерирующего оборудования могут применяться газопоршневые (ГПУ) или газотурбинные установки (ГТУ). Но будущего владельца беспокоит не тип применяемого оборудования в качестве основного на его электростанции, а наиболее эффективное решение, которое позволит, решив главную задачу обеспечения предприятия электроэнергией - теплом, минимизировать как начальные вложения в строительство, так и последующие эксплуатационные расходы.
Типы генерирующего оборудования автономных электростанций
Тип основного генерационного оборудования влияет на технологические особенности его работы. Общий коэффициент использования топлива, как у газотурбинных установок, так и у газопоршневых, оснащенных системой утилизации тепла, равен примерно 80%.
При этом электрический КПД электростанции на базе газопоршневого двигателя составляет 40-44%, а у газотурбинных установок этот показатель, как правило, равен 30–35%.
Если перед заказчиком приоритетной задачей стоит выработка электроэнергии, а тепловая энергия является побочным продуктом или не требуется вообще, то более уместным является использование газопоршневой установки. В этом случае будет потребляться гораздо меньше топлива, чтобы произвести аналогичное количество электроэнергии и, как следствие, у бизнесменов будет явная экономия на платежах за газ, до 30%, в сравнении с газовыми турбинами.
Не существует универсальной формулы, по которой можно выбрать тот или иной тип генерирующего силового оборудования - газопоршневую установку (ГПУ) или газотурбинную (ГТУ). Каждый проект автономного энергоснабжения сугубо индивидуален. Например, при мощности электростанции в 70 МВт, с использованием тепловой энергии, более целесообразны газовые турбины.
При строительстве автономной электростанции действуют следующие ключевые факторы, определяющие выбор основного генерирующего оборудования:
- характер нагрузок (электрических и тепловых);
- электрический КПД;
- удаленность от потенциальных потребителей тепловой энергии;
- расход топлива;
- требуемые сроки реализации.
Экономическая эффективность строительства собственной электростанции
Теперь давайте рассмотрим главный вопрос - экономическую целесообразность, эффективность строительства собственной электростанции. Бизнес, предпринимателей, прежде всего, волнует через какой срок, учитывая первоначальные инвестиции на строительство и последующие эксплуатационные расходы на электростанцию, окупится весь проект. За основу такого расчета берутся следующие показатели:
- электрическая мощность, требуемая предприятию;
- стоимость выполнения технических условий к присоединению к сетевой компании;
- стоимость присоединения;
- тариф на электроэнергию;
- тариф на тепловую энергию;
- стоимость строительства электростанции;
- стоимость природного газа;
- стоимость эксплуатационных расходов.
Сроки окупаемости собственной электростанции
Расчеты показывают, что заказчик, покупая электроэнергию у сетевой компании в объеме, к примеру, 2 МВт, вынужден тратить порядка 28 млн. рублей каждый год. Покупая тепло - тратить еще до 10 млн. рублей в год. В случае использования собственной электростанции все эксплуатационные расходы, включая затраты на природный газ, плановое техническое обслуживание, расходные материалы и запасные части, не превысят 8–14 млн. рублей в год.
Сила водного потока – это возобновляемый природный ресурс, позволяющий получать практически бесплатное электричество. Подаренная природой энергия предоставит возможность сэкономить на коммунальных услугах и решить проблему с подзарядкой техники.
Если рядом с вашим домом протекает ручей или река, ими стоит воспользоваться. Они смогут обеспечить электроэнергией участок и дом. А уж если построена гидроэлектростанция своими руками, экономический эффект возрастает в разы.
В представленной статье детально описаны технологии изготовления частных гидротехнических сооружений. Мы рассказали о том, что потребуется для устройства системы и подключения ее к потребителям. У нас вы узнаете о всех вариантах миниатюрных поставщиков энергии, собранных из подручных материалов.
Гидроэлектростанции – это сооружения, способные преобразовать энергию движения воды в электричество. пока активно эксплуатируются только на Западе. На территории нашей страны эта перспективная отрасль лишь делает первые робкие шаги.
Галерея изображений
В этой статье я хочу рассказать как можно самостоятельно собрать небольшую автономную электростанцию на солнечных панелях, что для этого понадобится, и почему выбор пал на те или иные составляющие электростанции. Допустим нам нужно сделать электричество в (дачном домике, вагончике охраны, в гараже, и т.п.), но бюджет ограничен, и хочется за минимум средств получить хоть что-то. И как минимум нам нужен свет, питание и зарядка мелкой электроники, а так-же иногда мы хотим к примеру пользоваться электро-инструментом.
Солнечная электростанция
Фото солнечных панелей на крыше домика, две панели по 100 ВаттДля этого по минимуму нам понадобится солнечные панели на 200-300 Ватт, можно конечно и на 100ватт всего, и даже меньше, если вам требуется совсем немного энергии. Но лучше брать с запасом, и сразу определится на какое напряжение строить систему. К примеру если вы хотите все питать от напряжения 12вольт, то лучше покупать панели на 12вольт, а если все будет питаться через инвертор, то систему можно стоить на 24/48 вольт. Например две панели по 100 Ватт, которые смогут дать 700-800 Ватт энергии за световой день. Когда есть солнце тут и от одной панели энергии много, но лучше брать сразу 2-3 штуки чтобы и в пасмурную погоду, и зимой энергия тоже была, так-как в пасмурную погоду выработка падает в 5-20 раз и чем больше панелей будет тем лучше.
На 12вольт есть масса электроники и различных зарядных устройств, у нас большинство автомобилей имеют бортовую сеть 12v и для этого напряжения есть практически все, и это доступно. К примеру от 12v работают светодиодные ленты, которые хорошо подходят для освещения, есть светодиодные лампочки 12v в любом магазине. Так-же для зарядки телефонов и планшетов есть автомобильные адаптеры, которые из 12/24v делают 5v. Такие адаптеры имеют или USB выход один или два и более, или с проводом под конкретную модель телефона или планшета, в общем заряжать электронику от 12-ти вольт проблем нет.
Если вам нужно питать от 12вольт ноутбук, то для этого тоже есть автомобильные зарядные адаптеры, которые из 12v делают 19v. В общем практически все есть чтобы питаться от двенадцати вольт, даже кипятильники, холодильники и электро чайники. Так-же есть и телевизоры на 12вольт, которые диагональю 15-19 дюймов и обычно ставятся на кухню. Но конечно если мощность солнечных панелей небольшая и емкость аккумуляторов тоже, то рассчитывать на то можно постоянно пользоваться мощными потребителями не приходится, разве что летом. фото потребители на 12в
Приборы и адаптеры на 12v
Для примера некоторые виды преобразователей работающих от 12 вольт, и некоторые приборы работающие от 12 вольт, такие как чайник, кипятильник, холодильник. Освещение на 12вольт
Если все делать на 12v, то тут преимущество в экономии электроэнергии, так-как инвертор 12/220 вольт тоже имеет свой КПД около 85-90%, и дешевые инверторы на холостом ходу потребляют 0,2-0,5 А, а это 3-6 ватт/ч., или 70-150 ватт в сутки. Согласитесь что просто так 70-150 ватт энергии в сутки тратить не хочется, этого же к примеру хватит чтобы дополнительно еще несколько часов светила светодиодная лампочка, проработал телевизор часов 5-7, зарядить телефон раз двадцать этой энергией можно. Плюс к тому еще при работе на инверторе теряется 10-15% энергии, и в итоге общее количество энергии теряющейся на инверторе получается существенной. И особенно это не рационально когда мы из 12вольт делаем 220вольт, а потом в розетку включаем блок питания на 12вольт, или 5вольт. В этом случае КПД всей системы очень низок так-как много энергии тратится на преобразователях.
Единственное неудобство в том что на 12 вольт мало электроинструмента, и он не распространен, так-же в продаже трудно найти холодильники, насосы и пр. По-этому если нужно питать от своей автономки что-то еще кроме всякой мелкой электроники, то без инвертора 12/220 вольт не обойтись. И тут нужно учитывать что и сам инвертор имеет КПД, и некоторые приборы не особо экономичны. Все это влечет за собой необходимость увеличивать пропорционально потреблению емкость аккумуляторов, и мощность солнечных панелей.
Тут как-бы два варианта, или оптимизировать все на низкое напряжение 12вольт, или тогда сразу переводить все на 220вольт. Ну еще можно просто установить инвертор и пользоваться им когда это нужно, а все что работает постоянно (свет, телевизор, зарядные) питать от 12 вольт. В этом случае может подойти даже дешевый инвертор с модифицированной синусоидой.
Через инверторы с модифицированным синусом часто отказываются работать насосы и холодильники, так-как частота и форма напряжения не подходит для требовательного оборудования. Но через такие инверторы нормально работают лампочки любые на 220вольт, электроинструмент (дрели, болгарки и пр.), и электроника с импульсными блоками питания (современные телевизоры и прочая электроника). Вообще чтобы точно не было проблем лучше сразу брать инвертор с чистой синусоидой на выходе, а то если что-то выйдет из строя из-за инвертора - то убытка больше будет чем экономии.
Контроллер заряда аккумуляторов, инверторы
Не смотря на то что к примеру у нас небольшая мощность солнечных панелей, но контроллер лучше брать с двукратным запасом по мощности, особенно если покупать дешевый контроллер. Выход из строя контроллера может повлечь за собой еще много проблем, он может испортить аккумуляторы, или неправильно их заряжать от чего они быстро потеряют емкость. Так-же если контроллер подаст все напряжение от СП в сеть, то может испортится электроника питающаяся от 12в, так как СП в холостую дают до 20вольт. Подробнее про контроллеры - Контроллеры для солнечных батарейКстати если вы будете питать все через инвертор, то систему можно строить не только на 12вольт, но и к примеру на 24 или 48 вольт. Основное отличие при этом в том что толщина проводов требуется значительно меньше так-как ток по проводам будет меньше. К примеру если у нас система на 12вольт, то ток зарядки по проводам будет доходить до 12 Ампер, а если через MPPT контроллер, то до 18А. И чтобы провода не грелись и не-было потерь, сечение провода должно быть толстым, и чем дальше солнечные панели от аккумуляторов тем провод должен быть толще.
Так к примеру для тока в 6 Ампер сечение провода должно быть 4-6кв. а если у нас ток 12А, то уже нужен провод 10-12кв. А если у нас будет 50 Ампер, то и провода должны быть толще чем сварочные (50кв.), чтобы не грелись и не-было потерь. Вот чтобы экономить на толщине и не терять энергию, систему строят на 24v 48v. В случае с 48 вольт толщину провода можно уменьшить в четыре раза и на этом прилично сэкономить. А инверторы есть и на 24v и на 48v. Так-же есть и контроллеры, думаю вам понятно, основной смысл это экономия в проводах и меньше потери на передаче электроэнергии от солнечных панелей до аккумуляторов.
Контроллеров существует два типа, это MPPT и PWM контроллеры. Первый тип может с солнечных панелей выжимать до 98% мощности, но стоит дороже. А PWM контроллеры простые и заряжают тем током что есть, то-есть с ними мощность от солнечных батарей всего 60-70%. MPPT контроллер работает лучше при ярком солнце и из высокого напряжения СП делает более низкое 14в и больше тока. А обычные PWM не могут преобразовывать, но зато в пасмурную погоду, когда ток с панелей совсем маленький, такие контроллеры дают немного больше энергии в аккумуляторы.
Какой контроллер покупать тут я думаю четко не определить, кому-то нужно с солнца брать всю энергию, а у кого-то при солнце и так энергии с запасом приходит, а вот в пасмурную погоду хочется хоть немного, но по-больше. В принципе если вместо дорогова MPPT купить еще одну солнечную панель, то как-раз и компенсируются преимущество MPPT, и плюс в пасмурную погоду толку больше будет. Я лично склоняюсь больше к обычным контроллерам, так-как когда есть солнце энергию и так девать некуда, а когда его нет, то тут лишняя солнечная панель очень поможет. К примеру три панели по 100ватт дадут с обычным контроллером 18А, а с MPPT дадут 27А. Но когда будет пасмурная погода, то три панели через MPPT дадут к примеру 3А, а с обычным контроллером уже около 3,6А, а если купить вместо MPPT четвертую панель, то 4,8А.
Это все я привожу для примера, разница конечно для солнечного дня 18 и 27 А большая, но если и при 18А все равно аккумуляторы за день заряжаются, то зачем тогда больше мощности, все равно ведь когда зарядятся контроллер отключит панели и они просто так будут освещаться солнцем. А вот когда нет солнца, то и лишнему амперу радуешься, по-этому лучше больше панелей чем дорогой контроллер.
Про аккумуляторы для автономных систем
Аккумуляторы это наверно самая дорогая и важная часть системы, они очень капризны и быстро портятся, их много типов и с ними нужно относится нежно, иначе они быстро теряют емкость и портятся. По этому и контроллер нужно покупать умный, чтобы его можно было настраивать на разные типы, или там уже должны быть пред-установлены настойки для работы с разными типами АКБ.К приму автомобильные стартерные аккумуляторы очень быстро теряют емкость в автономных системах, всего 1-2 года и они уже теряют 90% емкости. Это связано с глубокими разрядами, так-как дешевые контроллеры отключают потребителей при 10вольт, а автомобильные АКБ не рассчитаны на это, по-этому если уж их использовать, то не разряжать их более 110,8-12,0 вольт.
Щелочные аккумуляторы очень выносливы, но и очень дорогие. И если свинцовые АКБ имеют КПД 85-90% то щелочные аккумуляторы здесь немного проигрывают, а если их эксплуатировать заряжая и разряжая большими токами, то их КПД заметно ухудшается. Не выгодны такие аккумуляторы особенно зимой, тут и так энергии мало приходит, да еще и аккумуляторы отдают на 30% меньше энергии чем получают от солнечных батарей. Хотя сейчас вроде появились щелочные АКБ с улучшенным КПД, но картина в общем такая.
Литий-железо-фосфатный АКБ самые перспективные для автономных систем, они имеют высокий КПД 95-98%, и при этом совсем не боятся недо зарядов, глубоких разрядов, и больших токов разряда-заряда. Но они тоже дорогие и требуют дополнительно BMS систему контроля состояния ячеек. Если такой аккумулятор зарядить или разрядить ниже положенного, то он безвозвратно теряет емкость или ячейка вообще перестает работать. Но за состоянием акб следит БМС и она так-же занимается балансировкой заряда аккумулятора, по-этому если что-то пойдет не так, то она защитит аккумулятор и все отключит, и он не испортится.
В одной статье все не опишешь, но основное я постарался упомянуть и описать чтобы было понятно тем кто с этим совсем не знаком. Более подробно можно почитать в других статьях из раздела. Но в общем на данный момент судя по своему опыту строить небольшую электростанцию без инвертора и всю электронику питать от 12вольт выгоднее, а если уж все переводить на 220вольт, то строить систему на 48в. Особенно зимой даже немного лишней энергии очень нужно. Так-же и аккумуляторы у меня этой зимой литий-железо-фосфатные (lifepo4), и явно энергии в общем заметно больше чем при использовании автомобильных АКБ, плюс к тому lifepo4 совсем не испортились и потери емкости нет, хотя они целый месяц не заряжались до конца и постоянно разряжались до отключения.
