Автономная система энергоснабжения

Принцип работы автономной установки состоит в следующем (Рис.13): при наличии ветра ротор, состоящий из лопастей, закрепленных между кольцами, вращается и приводит в движение генератор, который с помощью электронного регулятора (контроллера) вырабатывает постоянный электрический ток напряжением 48 вольт, поступающий на аккумуляторные батареи (АКБ). Проходя по аккумуляторам, он одновременно подзаряжает их и использует в качестве проводников электричества. Далее постоянный ток с помощью инвертора преобразуется в переменный ток с напряжением 220 В и поступает непосредственно к потребителю. В безветренную погоду или при небольших скоростях ветра недостаток электроэнергии покрывается за счет АКБ, которые включены параллельно с кабелем выхода генератора и подпитывают инвертор [22,26].

Рис. 13. Автономная система энергоснабжения (с аккумуляторами)[3]

Выработка электроэнергии для большинства современных установок начинается при скорости ветра около 4 м/сек.

Гибридная система энергоснабжения

Гибридная энергосистема подразумевает использование ВЭУ совместно с другими источниками энергии (дизель-генератор, солнечные модули, микро-ГЭС и т.п.). Эти источники энергии дополняют ВЭУ с целью обеспечения бесперебойного электроснабжения потребителя в безветренную погоду.

Ветро-дизельные системы

Ветро-дизельная система состоит из ВЭУ и дизель-электрической системы (ДЭС) с оптимально подобранными мощностями. Обычно дизель-генератор используется в сочетании с ВЭУ в случае, когда целью использования последней является экономия дизельного топлива, стоимость которого с учетом расходов на доставку может быть очень высокой. Соотношение мощности компонентов системы зависит от схемы генерирования нагрузки и ресурсов ветра.

Режим одновременной параллельной работы ВЭУ и ДЭС оценивается как недостаточно эффективный способ использования ВЭУ, поскольку доля участия ветроагрегата в системе по мощности не должна превышать 15-20 % от мощности дизель-генератора. Такие режимы можно использовать для экономии топлива в гибридных установках большой мощности.

Использование режима раздельной работы ВЭУ и ДЭС позволяет поднять долю участия ветроустановки до 50-60% и более. Однако, в этом случае неизбежно усложнение системы за счет необходимости введения системы управления, инвертного оборудования и АКБ. При этом система работает по принципу автономной, только в периоды ветрового затишья, когда заряд АКБ падает ниже определенного уровня, для обеспечения потребителей энергией автоматически (или вручную) запускается дизель-генератор. Такой режим значительно снижает количество запусков дизель-генератора и, следовательно, ведет к сокращению затрат на обслуживание и топливные расходы.

Использование современной ветро-дизельной системы, при должном внимании к проведению текущего обслуживания, может быть экономически очень эффективным при наличии достаточных ветровых ресурсов в местности, где установлен ветроагрегат.

Ветро-солнечные системы

Несмотря на довольно высокую, в настоящее время, стоимость фотоэлектрических батарей (ФБ), их использование совместно с ВЭУ в некоторых случаях может быть достаточно эффективным. Поскольку зимой существует большой потенциал ветра, а летом в ясные дни максимальный эффект можно получить, используя ФБ, то сочетание этих ресурсов оказывается выгодным для потребителя.