В СМИ чуть ли не каждый день мелькают новости про гигантские поля солнечных элементов и фотографии ветряков на фоне заката. Сегодня модно говорить про альтернативную энергетику, имея ввиду устройства, добывающие электроэнергию из явлений природы — солнечные электростанции, ветряные мельницы, электростанции, работающие на биотопливе, и так далее.
Я не придерживаюсь оптимистичного взгляда на эти вещи, и предлагаю взглянуть на понятие «альтернативные источники энергии» с другой точки зрения. С точки зрения потребителя, которому нужно позаботиться об энергобезопасности своего жилища.
Традиционные источники электроэнергии
Для обывателя традиционная энергия — это электроэнергия, которая приходит к нам в жилище по проводам. Более 60 % традиционной энергии — тепловая генерация, которая происходит за счет сжигания газа и угля. Остальную долю вырабатывают атомные и гидроэлектростанции.
Плюсы этих источников — производство энергии давно отлажено, генерация стабильна и легко регулируется, тепловые и атомные станции можно располагать почти в любой точке планеты. Было бы топливо.
А вот как раз топливо — основной минус традиционных источников. Нефти и газа осталось на несколько десятков лет, атомное «топливо» опасно, его сложно получать и утилизировать, реки иссякают. Другой минус — большое отрицательное влияние на природу.
И вот, казалось бы, найден выход.
Альтернативные источники электроэнергии
Главное отличие альтернативной энергетики от традиционной — она использует возобновляемые, «бесконечные» источники энергии, при этом причиняя минимальный вред окружающей среде.
Вроде бы выход найден, и можно отказаться от генерации прошлого тысячелетия, зажигая наши лампочки не от грязного угля, а от чистого солнца?
Однако доля выработки «альтернативной» электроэнергии в большинстве стран едва превышает 1 %, поскольку эта энергия имеет свои минусы:
- Стоимость солнечной энергии примерно в 3 раза выше, чем традиционной электроэнергии. И цена сильно зависит от региона генерации. Кроме того, как нам известно, ночью солнца нет, и «кина не будет», если не предусмотреть накопление электроэнергии.
- Ветряные генераторы вроде бы тоже позволяют получать энергию «на халяву», но и они имеют свои минусы, главный из которых — большая зависимость от интенсивности ветра. Нет движения воздушных масс — и мы сидим в темноте, без «ВК» и «Инстаграма».
- Биоэнергетика и другие способы альтернативной генерации особого распространения пока не получили из-за неотработанной технологии.
Кроме того, все эти способы имеют главные общие минусы — большие капиталовложения, низкая мощность генерации, большое время окупаемости, критичность в выборе места установки. А главное — солнце и ветер зависят только от «небесной канцелярии», и можно долго ждать у моря погоды, сидя на нуле.
В некоторых странах доля «зеленой энергии» высока. Например, в ряде провинций Китая более 80 % электроэнергии генерируется солнцем. А Дания и Исландия больше половины необходимой энергии получают «из воздуха»
Получается, что, несмотря на оптимистичные новости, мир не готов к отказу от угля и газа. Теплогенерация работает давно и стабильно, мощности огромные, стоимость электроэнергии небольшая. В принципе все всех устраивает.
Тут можно подлить немного конспирологии в статью. Понятно, что традиционные источники энергии — это огромные деньги. По разным оценкам, бюджет России более чем на 40 % пополняется от продажи нефти и газа за границу. Как думаете, компании, получающие миллиарды долларов прибыли, заинтересованы в развитии ветряных или солнечных электростанций?
Кстати, есть версия, что Никола Тесла изобрел способ передачи электроэнергии без проводов. Но производители меди были категорически против…
Хотя, стоит сказать о том, что есть страны, в которых доля «чистой» электроэнергии перевалила за 50 %. Россия в их число не входит.
Альтернативные источники в России
Понятно, что пока в России традиционные источники сравнительно доступны, а капиталовложения в новые технологии минимальны, ждать альтернативы можно долго. Кроме того, районов со стабильно высокой солнечной и ветряной активностью у нас в стране крайне мало. Поэтому предлагаю применительно к России изменить терминологию и взгляды на вещи.
Считаю, что альтернативная электроэнергия — это энергия, поступающая не от централизованного электроснабжения, а от иных источников. Как правило, в России эти источники индивидуальные, имеющие небольшую мощность. Они являются, прежде всего, аварийными, помогающими пережить black out, когда из районной подстанции пошел дым или злобные терминаторы захватили контроль над сетью «Скайнет».
Реальная альтернатива
В нашей стране в подавляющем большинстве случаев в качестве источников альтернативной электроэнергии используются не солнечные батареи и не ветряки, а топливные генераторы. Для бытовых целей применяют генераторы небольшой мощности (порядка 5–10 кВт), работающие на жидком топливе (бензин, дизельное топливо).
Если нужно трехфазное напряжение и мощности более 10 кВт, в качестве топлива используют дизельное топливо и природный газ.
Генераторы могут иметь мощность до 2000 кВт, что позволяет питать от них среднее промышленное предприятие или небольшой поселок с населением около 1000 человек. Впрочем, такие мощности уже трудно назвать альтернативными, поскольку они используются в основном там, где отсутствует возможность подключения к обычным электросетям.
Отличия генераторов по виду топлива
Топливные генераторы сейчас есть в каждом хозяйстве среднего достатка. Большой плюс генераторов — они не зависят ни от кого. Главное — иметь достаточный запас горючего, и можно быть спокойным.
Перечислю кратко основные преимущества генераторов с разным видом топлива:
- Бензиновые: низкая цена, низкий уровень шума, небольшие габариты и масса, легкий запуск при низких температурах.
- Дизельный: высокая мощность, возможность продолжительной работы, большой ресурс работы, низкая стоимость электроэнергии.
- Газовый: экономичность, чистота выхлопа, низкий шум при высокой мощности, простота обслуживания.
Описание однофазного генератора Huter
Вот вкратце параметры этого бензинового электрогенератора, которые интересуют нас с электрической стороны: выходная мощность — 2500 ВА (с учетом коэффициента мощности и запаса — берем 2 кВт), запуск — ручной.
В быту в качестве альтернативы при аварийных случаях лучшее решение — бензиновые генераторы. А с точки зрения уровня шума и габаритов лучшими являются инверторные бензиновые генераторы.
В реальном случае установки основные потребители питания — система отопления (около 300 Вт, зимой — самый стратегически важный потребитель, ради него обычно покупается генератор), телевизор, интернет и другая слаботочка (100 Вт), холодильник (300 Вт), освещение (300 Вт). Итого — прекрасно укладываемся в 1,5 кВт. Чтобы питать такую нагрузку, данного генератора вполне хватает.
Самая важная и капризная часть бензинового генератора Huter, как и любого другого, — это система его запуска. Топливный кран, воздушная заслонка, свеча, уровень масла и бензина — все должно быть в нужном положении и в норме. Кстати, это основной минус таких генераторов — для его стабильной работы нужно его регулярно обслуживать и проводить пробные пуски.
Как устроен бензиновый генератор?
Основа генератора — двигатель внутреннего сгорания, который преобразует энергию сгорания бензина во вращательное движение. Вращение передается на электрический генератор, который и вырабатывает напряжение. Величина напряжения и его частота стабилизируются при помощи феррорезонансной системы обратной связи. Кому интересно, вот электрическая схема этого генератора (см. рис. выше).
Запускается генератор при помощи ручного стартера, но перед пуском нужно открыть топливный кран и воздушную заслонку.
Существуют генераторы с электрическим стартером, где не нужно ничего дергать, а просто нажать на кнопку «Старт». Наиболее продвинутые модели генераторов имеют систему автоматического запуска и выбора резерва (АВР).
Варианты подключения генератора к домашней электросети
Честно говоря, такие генераторы предназначены только для автономного электроснабжения переносных электроприемников. То есть для квартир и домов такие генераторы не годятся. Почему? Ведь по мощности все нормально! Дело в том, что такие переносные генераторы имеют на выходе одну или две розетки для непосредственного подключения потребителей вроде светильников или сварочных аппаратов. И если не знать всех тонкостей, подключение к дому может привести к смертельной опасности.
Ужасно, что некоторые продавцы предлагают для подключения генератора к дому изготовить переходник типа «вилка-вилка», от одного вида которого у меня встают волосы дыбом, ведь я прекрасно знаю, что эта «переноска» смертельно опасна. Не делайте так!
Тем не менее после некоторой переделки такой генератор можно подключить через систему ручного или автоматического выбора резерва (АВР). Ручное переключение можно сделать на основе любого двухполюсного переключателя подходящего номинала. При пропадании глобального электропитания хозяин дома запускает генератор и одним движением руки переходит на локальный, альтернативный источник.
В случае трехфазного питания переключатель может иметь такой вид:
Автоматический выбор резерва не требует участия человека — переключение происходит посредством автоматики, которая обычно переключает источники питания при помощи контакторов.
Самый продвинутый вид системы АВР — использование рубильника с моторным приводом. Это самая дорогая, но самая надежная система.
Выводы
На мой взгляд, говорить о массовом внедрении альтернативной энергетики в России преждевременно. На это есть несколько объективных причин — от финансово-политических до природно-географических.
И на сегодняшний момент ситуация такова, что оптимальный вариант для большинства случаев — это использование обычного, «грязного» питания плюс альтернативный источник (фактически — аварийный резерв) в виде топливного генератора.
