Альтернативная энергетика 2010.

Занимаясь, в последнее время, вопросами не только сохранения выработанной энергии, но и доставкой её потребителю с минимальными потерями, натолкнулся на интересную мысль: - на сегодняшний день большинство бытовых устройств – потребителей электроэнергии – потребители ПОСТОЯННОГО ТОКА.

Как Вы помните у нас в розетке напряжение ПЕРЕМЕННОГО ТОКА.

На переменном токе напряжения 220В сегодня работают только устройства с двигателями. Это холодильники, стиральные и посудомоечные машины, фены, насосы.

Все остальные устройства могут работать и на переменном и на постоянном токе. С одной корректировкой - выпрямленное напряжение 220В дает постоянное 300-310В.

- освещение, не важно это лампочки накаливания или галогеновые или энергосберегающие с электронными трансформаторами. Не будут работать только галогеновые или энергосберегающие лампы с обычными трансформаторами или дросселями.

- бытовая техника (телевизоры, проигрыватели, музыкальные центры, усилители, электропиано, компьютеры, зарядки мобильников, ноутбуки) при своей работе сначала выпрямляют переменное напряжение 220В, а потом уже работают с выпрямленным напряжением 300В.

- чайник электрический – то же не важно каким напряжением запитывать – переменным или постоянным.

Таким образом, можно сделать вывод о том, что если проконтролировать, что бы у Вас в доме не было устройств с электродвигателями на 220В или трансформаторов или дросселей не электронных, старого типа, то вполне можно использовать и постоянное напряжение 300В.

А если нужно запитать устройства с двигателями, и нет альтернативы перехода на постоянный ток, можно поставить преобразователь постоянного в переменный ток.

Таким образом, мы делаем вывод о том, что электропитание на объекте, по крайней мере, лишенном стандартного электропитания, может быть постоянным током.

Чем нам это интересно?

Получается можно построить систему электроснабжения дома, например от солнечных батарей, в котором не будет инвертора с выходным синусоидальным напряжением.

Какие нам от этого будут плюсы?

- исчезает инвертор, кпд которого никогда не поднимается выше 95% при номинальной нагрузке. А если нагрузка не номинальная? На сколько ниже кпд?

- для оставшихся потребителей (холодильников, стиралок и прочего) инвертор нужен на меньшую мощность и ему не надо работать постоянно.

- исчезают реактивные потери переменного напряжения в распределенной сети.

- исчезают проблемы искажения питающего напряжения.

Собственно именно изучая проблемы искажения питающего напряжения и принципов питания бытовых устройств, оказалось возможным сделать данные выводы.

Как я уже писал ранее, большинство современных бытовых устройств выпрямляет переменное напряжение для своей работы. Всё бы ничего, если бы производители не экономили, соблюдали нормативы, и схемотехника устройств не давала искажений питающей сети. К чему приводят искажения – к не соответствию потребления энергии и оплаты за неё. В устройствах последних поколений это решается установкой ККМ – Корректора Коэффициента Мощности. Но данные устройства изначально дороже других, а наш человек не привык платить лишние деньги, особенно когда не совсем понимает за что.

Применительно к системам альтернативной энергетики, построение, основанное на принципах подачи энергии в виде постоянного тока, будет выглядеть следующим образом:

- аккумуляторы на суммарное напряжение не менее 300В, т.е. при отдаче аккумулятора на уровне 10,5-13,5 В их потребуется не менее 24. Суммарная емкость аккумуляторов должна соответствовать нашим потребностям. Т.е. если я сейчас использую, и мне хватает 2шт по 190 АЧ, т.е. 2Х190, что в сумме составляет 380 АЧ, то 380/24=16 АЧ – такая должна быть емкость аккумуляторов включенных последовательно. То, что при разрядке аккумуляторов будет снижаться напряжение – не страшно, поскольку большинство потребителей спокойно работают в интервале переменного напряжения 110-240 В, что эквивалентно 150-340 постоянного. У нас же получиться, что при почти полной разрядке аккумуляторов, а именно 10,5 В, суммарное напряжение будет 250, что вполне допустимо.

Хуже когда напряжение будет почти полной зарядки, т.е. 13,5В. Тогда в сеть будет подаваться 330 В. В принципе до 340 В еще есть запас, но лучше этого избегать. В крайне случае можно поставить стабилизатор постоянного напряжения, но это усложнит и удорожит систему.

В нестабильности сети основная неприятность – яркость энергосберегающих ламп, если в них используется преобразователь без стабилизации, что характерно для большинства, особенно дешевых устройств. В более дорогих устройствах, а так же в электронных балластах галогеновых и светодиодных ламп, происходит стабилизация и, соответственно, обеспечивается стабильная яркость освещения вне зависимости от уровня питающего напряжения.

- если у нас будет 24 накапливающих аккумулятора емкостью 16 АЧ, соответственно нам надо и 24 солнечных батарей, дающих зарядку на эти аккумуляторы током не менее 0,1 от емкости аккумуляторов, т.е. порядка 1,5-2,0 А. Из чего можно сделать вывод, что, с учетом уровня солнечного излучения в Подмосковье, мощность каждой солнечной батареи должны быть порядка 30-40 Вт.

Если мы используем уже ранее купленные солнечные батареи, какой либо мощности, можно поставить соответствующие преобразователи для зарядки предложенной цепочки аккумуляторных батарей.

Если же мы хотим запитать наш дом от ранее построенной системы с напряжением на аккумуляторе 12, 24, 36, 48 В, мы можем поставить преобразователь напряжения до уровня 300 В. Это хуже по кпд, но то же возможно. Дело в том, что на выходе преобразователя будет постоянное, а не переменное напряжение, т.е.

- нам не важна форма сигнала преобразования, и мы можем использовать экономичную форму прямоугольного импульса, и отказаться от синуса.

- мы избегаем искажений и потерь при выпрямлении переменного напряжения.

- мы можем делать преобразование на частоте отличающейся от частоты сети 50 Гц, а значит сможем использовать высокочастотное преобразование, таким образом снизим габариты и стоимость устройства.

Теперь, остается последняя проблема, и это проблема психологического характера.

Как нам не ошибиться, и не перепутать, какое устройство куда воткнуть.

Самое простое – это физически разные габариты стыковочных узлов.

Например: для розеток, в которые подано постоянное напряжение установить розетки не с круглыми контактами, а с плоскими. И соответственно поменять вилки, у устройств, которые можно включать в сеть с постоянным током, поставить вилки с плоскими контактами.

Таких проблем со светом нет, там всё выясняется заранее, и не нужные компоненты исключаются из установки.

Там где остались круглые контакты розеток, мы знаем – там переменный ток, рядом надо установить устройства включения преобразователей, ну или что-то подобное, что сможет обеспечить нормальную работу потребителей переменного тока.

Если кого-то заинтересует практическая реализация вышеизложенного, готов оказать помощь советом и расчетом. Пишите, спрашивайте.

Информацию подготовил Павел уч.89. СНТ «Берендеи». Подмосковье. 2010г.