Добавить статью в Кабинет

Применение Частотных приводов в альтернативной энергетике

23/06/2016 Автор:

Общее количество солнечной энергии, поступающей на поверхность Земли за неделю, превышает энергию всех мировых запасов нефти, газа, угля и урана. Преобразование солнечной энергии в электрическую можно осуществлять при помощи фотоэлектрических преобразователей (солнечных батарей). Фотоэлектрические модули могут быть размещены практически на любой поверхности здания, которая получает достаточное количество солнечного света на протяжении большей части дня. Наиболее простым и достаточно эффективным способом расположения фотоэлектрических панелей является их установка на крышах домов. Чем больше света будет получать поверхность фотоэлектрического модуля, тем больше электроэнергии он сможет произвести. При этом в систему, как правило, устанавливают преобразователь, благодаря которому постоянный ток, вырабатываемый солнечными батареями, преобразуется в переменный.

Что же нам дает применение ПЧ в составе солнечных установок? Предлагаем разобраться, как устроены солнечные преобразователи частоты.

Добыча полезных ископаемых — чрезвычайно энергоемкая промышленность, а вопрос энергообеспечения — один из важнейших при строительстве и организации работы рудника. Во многих регионах мира получение доступа к источникам энергии становится все труднее и дороже, а цены на энергоносители с 2000 года выросли на 260 %.

Проблемы энергообеспечения рудника могут быть не только экономическими или техническими, но и социальными. Так, например, в Чили существует оппозиция со стороны защитников окружающей среды, выступающих против строительства новых угольных электростанций. В то же время в стране из-за высокого сейсмического риска нет возможности возведения атомных станций, а расширению мощностей ГЭС мешают сами жители из-за желания сохранить дикую природу от отрицательного воздействия, которое оказывают высоковольтные линии электропередач.

Многие из крупнейших мировых горнодобывающих предприятий уже занимаются изучением возможностей масштабного использования возобновляемых источников энергии, и эта тенденция в мире быстро нарастает.

При этом, говоря о вопросах экономичности солнечной энергетики, нельзя переходить в крайности и сравнивать дорогостоящую технологию преобразования солнечной энергии в электричество и технологию использования нефте- и газо- ресурсов. Экономичность и эффективность этого вида энергетических ресурсов должна сравниваться с теми видами энергии, которые будут в тех же масштабах использоваться в будущем.

Опыт использования солнечной энергии в умеренных широтах показывает, что энергию солнца выгоднее непосредственно аккумулировать и использовать в виде тепла.

На данный момент существует два основных направления в развитии солнечной энергетики: решение глобального вопроса снабжения энергией и создание солнечных преобразователей, рассчитанных на выполнение конкретных локальных задач. Эти преобразователи, в свою очередь, также делятся на две группы; высокотемпературные и низкотемпературные.

Чего уже смогли добиться разработчики ПЧ?

Компании, занимающиеся разработкой и производством ПЧ задумываясь о будущем нашей планеты, так или иначе, сталкиваются с потребностью производить экономичную, энергоэффективную продукцию. Некоторые компании этой сферы уже сделали первые шаги и начали выпуск солнечных инверторов,используя уже существующую технологию для промышленных преобразователей частоты переменного тока. Проиллюстрируем работу преобразователя на простом примере. Предположим, что у нас есть частный дом с придомовой территорией в виде сада или зеленой лужайки, требующей периодического полива. Вода для полива подается скважинным насосом. Насос приводится в действие электрическим двигателем, т.е. «питается» от сети с переменным током. Для использования альтернативных источников энергии с целью экономии средств и более разумного использования ресурсов, мы устанавливаем солнечные батареи на наш дом. Теперь солнечные модули вырабатывают электрический ток, но он еще не пригоден для прямого использования. Нам необходимо преобразовать постоянный ток в переменный. С этой задачей справляется преобразователь, который превращает постоянный ток в переменный, подает частоту 50Гц на электродвигатель и, таким образом, управляет работой скважинного насоса. Теперь наш насос для полива работает не от сети, а от тока, полученного с помощью солнечных панелей. Такая система набирает все больше популярности с каждым днем в связи со значительным повышением тарифов на электроэнергию.

Еще одним примером могут выступать солнечные инверторы, которые могут применяться от децентрализованных установок, таких как устанавливаемые на крыше солнечные коллекторы, до защищенных силовых шкафов, которые хорошо подходят для солнечных электростанций, расположенных в удаленных районах. Применяемая технология повышает эффективность и надежность, а также расширяет функциональные возможности инверторов. Это позволяет последовательно подсоединять друг к другу блоки, включающие от одного до двенадцати отдельных инверторов, что гарантирует бесперебойность работы, и в любой момент времени питание будет подаваться только на необходимое количество инверторных модулей, что снизит потери электроэнергии. Чтобы защитить инверторы от факторов влияния окружающей среды и обеспечить их высокую производительность, используется специальные средневольтные станции.

На базе таких преобразователей возможно строить полноценные системы водоснабжения.

Например, система Solar Water Pumping System откомпании schneider-electric.

Полностью автоматическая система с использованием привода переменной скорости.

Это решение позволит обеспечить водой по доступной цене людей с ограниченными возможностями или тех, кто не имеют доступа к электроэнергии.

Принцип работы

Массив солнечных батарей генерирует мощность и напряжение, необходимое для ATV312 Solar для привода двигателя. Алгоритм MPPT солнечного диска извлекает максимальную мощность, доступную из панелей солнечных батарей в течение дня и работает двигатель с переменной скоростью на основе входной мощности на привод. Диапазон частот, в котором привод работает, зависит от скорости вращения двигателя, гидравлической системы и мощности, доступной из панели солнечных батарей. По мере того, как солнце меняется в течение дня, потребляемая мощность на привод изменяется и солнечный диск генерирует / соотношение переменной V F, таким образом, контролируя скорость вращения двигателя, что, в свою очередь, регулирует скорость насоса рабочего колеса. Датчик уровня воды используется только тогда, когда вода подается в напорный резервуар.

 

Основные особенности:

• Работа с различными типами насосов/двигателей.
teh01
• Автоматический запуск и остановка в течение дня с регулированием уровня воды в резервуаре.

• Простота транспортировки

• Устойчивость к коррозии, возможна установка под открытым небом.

• перегрузка насоса, защита от сухого хода

Преимущества системы:

• перекачивание питьевой воды и воды для орошения в период урожая.

• экономия времени затрачиваемого на сбор и транспортировку воды.

• снижение эксплуатационных расходов по сравнению с дизельными насосами

• нулевой выброс парниковых газов.

• снижение нагрузки на национальную энергосистему

 

Области применения

• Орошение земель

• Внутреннее водоснабжение

• Рыбоводство

• Вода для животноводства

 

Сегодня уже существуют запатентованные технологии применения преобразователей частоты в солнечной энергетике. В частности в выработке воды от WorldWater. Рассмотрим их:

  1. Solar VFD WorldWater & Solar Technologies, Inc. Перевод постоянного напряжения в переменное (08/14/2001) США

Первый патент WorldWater. Благодаря разработкам компании теперь существует возможность работать с мощностями до 1000 лошадиных сил. Другие солнечные системы откачки были ограничены до 5 лошадиных сил. Новая система управления способна адаптироваться к широким колебаниям мощности выше этого уровня, генерируемого солнечными батареями.

Мощность, используемая с помощью двигателя должна постоянно корректироваться, чтобы извлечь максимальную энергию от солнечной установки из-за постоянно изменяющихся атмосферных условий. Разработка WorldWater уникальным образом обеспечивает эту регулировку, делая программные и аппаратные изменения в настройке стандартных промышленных частотно-регулируемых приводов. Без этих индивидуальных изменений солнечная энергия, из-за постоянных скачков, не обеспечит стабильную работу двигателя, что может привести к повреждению и в некоторых случаях его сжиганию.

Конструкция WorldWater работает на постоянно максимальной мощности при постоянно изменяющейся скорости вращения двигателя, чтобы соответствовать постоянно изменяющейся солнечной энергии, так что неисправности двигателя не произойдет. Конструкция компенсирует потери (или увеличение) солнечной энергии, например, путем непрерывного отбора проб напряжения солнечного массива и уменьшения (или увеличения) скорости двигателя, чтобы соответствовать изменению солнечной энергии.

  1. Коммутация от нескольких источников питания (06/24/2003) США

Второй патент описывает автоматическую технологию коммутации, которая может чувствовать потерю мощности солнечной энергии и передавать все непосредственно на насос / двигатель в течение доли секунды. Это позволяет системе продолжать работать непосредственно с солнечной энергией без перерыва.

При нормальных обстоятельствах, солнечная система будет преобразовывать мощность в электроэнергию и насос работает непосредственно с энергосетью. Правила объединения энергосистем требуют, чтобы в случае выхода из строя сети, солнечная система должна автоматически отключиться от сети, для того чтобы технический персонал который обслуживает линию электропередач не пострадал от энергии находящейся в сети Солнечной системы.

Технология переключения WorldWater в солнечной технологии уникальна тем, что она полностью аккумулирует в сети получаемую энергию без потерь от всех источников, одновременно передавая солнечную энергию непосредственно на нагрузку (двигатель / насос).

  1. AC-DC гибридная силовая цепь (12/05/2006) США 7145265

Третий патент представляет собой гибридную систему питания, которая имеет два источника напряжения, переменный источник питания постоянного тока, и второй источник питания, подключенный к общему узлу. Переменный DC может быть солнечным источником энергии, второй источник может быть ACсетью. Выбирая соответствующие элементы, например, блокирующие диоды, тиристоры или реле, необходимо, чтобы один или оба источников были подключены к узлу, в зависимости от напряжений, создаваемых источниками. Преобразователь частоты и нагрузки может быть подключен к узлу соединения. Через заранее выбранный уровень напряжения, обеспечивается целостность обмена мощности постоянного тока или солнечного источника и источника сети переменного тока.

  1. Максимальная мощность двигателя управления (12/12/2006)

Четвертый патент обеспечивает средство регулирования скорости вращения двигателя в зависимости от доступного массива солнечной энергии. Приводной двигатель управляется с помощью программного обеспечения, реализованных либо программируемых функций в составе привода с регулируемой скоростью. Кроме этого, управление может обеспечиваться за счет отдельных программируемых устройств, подключенных к приводу, которые будут отслеживать энергию в составе источника мощности. Программное обеспечение контролирует напряжения через заданные промежутки времени и изменяет частоту вращения двигателя переменного тока, чтобы отслеживать доступный массив солнечной энергии.

Такая конструкция позволяет применять солнечную энергию для работы больших двигателей переменного тока с использованием частотно-регулируемых приводов, способных работать с мощными насосами и двигателями, и настраивать их с помощью запатентованного программного обеспечения. Работа двигателя с использованием частотно-регулируемого привода также приносит дополнительные выгоды за счет устранения скачков напряжения, необходимых для запуска больших двигателей. Это уменьшает пиковую потребность в электроэнергии, тем самым снижает стоимость проекта. Преобразователь частоты также повышает коэффициент мощности двигателя и эффективность его работы.

  1. Солнечный привод для орошения (6/4/2013)

Солнечная энергия используется как для водяного насоса для капельного полива, так и другой системы орошения. Откачка воды при помощи прямого привода и стержня или другая система орошения имеет определенные требования к переменной скорости вращения электродвигателя водяного насоса и необходимому расходу воды, под которые разрабатывается солнечные преобразователи частоты. Солнечные батареи также обеспечивают электрическую мощность для привода колес поворотного поливной аппарата для перемещения устройства.

  1. LowDeckтранспортная система (LDITS) (1/1/2013)

Система представляет собой универсальный фургон, предназначенный для размещения и транспортировки контейнера, имеющего стандартизированную базовую основу. Компактный размер и низкая посадка фургона позволяет использовать прицеп с установленными системами грузовой мощностью 5,4т. Транспортная система может быть адаптирована под гражданскую и военную технику и при полной загрузке может управляться непосредственно «в» и «из» морских контейнеров.

 

Мы рассмотрели ряд запатентованных технологий по применению ПЧ в составе солнечных систем. Можно сказать, что солнечный преобразователь способен превратить «традиционную» систему (например, подачи воды) в современную полноценную, с использованием альтернативных источников энергии (солнечной) без замены всех ее составляющих. Любой прибор, требующий электрического питания, можно «перевести» на солнечную энергию с помощью преобразователя. Всего лишь один преобразователь в Вашей системе, работающий с солнечной электроэнергией, предоставляет выгодные, экономичные, жизнеспособные и экологически безопасные решения для вашего дома!

Если же рассматривать внедрение ПЧ для получения энергетики промышленного назначения, то мы говорим уже о полноценных технически более сложных установках, в состав которых входят солнечные преобразователи частоты. Таким примером служит установка ПЧ на СЭС (Солнечных электростанциях).

Основные структурные элементы солнечной установки: фотоэлектрические панели; инверторный блок, в его состав входят инверторы; распределительное устройство).
trh02
28 мая 2013 года Правительство РФ дало «зеленый свет» энергетике на базе возобновляемых источников энергии (ВИЭ). Схема поддержки ВИЭ реализована на оплате генерирующей компании денежных средств за готовность предоставить мощность.

Постановление гарантирует норму доходности по ВИЭ в размере 14% для проектов, отобранных к строительству до 01.01.2015 г. и 12% для проектов последующего времени.

В ближайшие 4 года правительство РФ планирует выделить порядка 280 млн.долл. инвестиций в солнечную энергетику страны.

Корпорация Триол как никто другой ценит ресурсы нашей планеты. Разрабатываемые нами преобразователи частоты базируются на высоких стандартах энергоэффективности и надежности. Именно защита природных ресурсов и забота об окружающей среде подтолкнула нас к разработке новых солнечных преобразователей частоты.

Мы рассматриваем ПЧ как неотъемлемый элемент комплексной системы распределения и преобразования электроэнергии, который сможет работать как в составе бытовых систем водоснабжения, освещения так и в составе промышленных установок на СЭС. Говоря о целой системе, мы подразумеваем все основные компоненты: коммутационные шкафы постоянного тока, инверторные станции с повышающим трансформатором, источник гарантированного питания и распределительные устройства.

Данные полнокомплектные системы будут отдельно разработаны под бытовое и промышленное применения. Это позволит каждому человеку внести свой вклад в защиту нашей планеты.

Поделиться в соц. сетях:

int(7925)

Основные комментарии:

Комментарии от Вконтакте:

Комментарии от Facebook:

Добавить комментарий

774