Зачем нужна гибридная установка? Какой бы ни был мощный ветрогенератор

Какой бы ни был мощный ветрогенератор, сам по себе на 100% проблемы электроснабжения он решить не может. Автономный ветрогенератор нуждается в резервировании, поскольку даже в самых ветреных регионах случаются продолжительные штили. Увеличивать емкость батареи пришлось бы до нереальных значений, чтобы хватило, допустим, на неделю. Кроме того, это связано и с большими финансовыми затратами.

Обычно эта проблема решается просто – нет ветра, батарея села, запускается бензо- или дизель-генератор, который работает, пока не задует снова ветер. Но дизель-генератор очень дорогое удовольствие для непостоянной бытовой нагрузки. Если в среднем потребляется 500 Вт, а работает 5-кВтный генератор, стоимость 1 кВт*ч возрастает в несколько раз. Да и работа дизель-генератора с нагрузкой менее 15% более 10 минут запрещена. Этой проблемы можно избежать, если эксплуатировать дизель-генератор в составе гибридной установки (совместно с ветрогенератором). В этом случае дизель-генератор дозагружается зарядным током батареи практически до номинала. Тем более что мощная аккумуляторная батарея и инвертор, как правило, входят в комплект поставки ветрогенератора.

Такой гибридный комплекс состоит из ветро-турбины, мачты с растяжками, регулятора заряда с балластным сопротивлением, блока управления и блока оптимизации нагрузки дизеля (БОНД) для совместной батареи, дизель-генератора и инвертора. Трехфазный ток с ветрогенератора через соединительный кабель поступает на трехпозиционный рубильник, который позволяет в случае необходимости закорачивать и останавливать ветрогенератор. С рубильника ток, вырабатываемый ветрогенератором, поступает на регулятор заряда. Там он преобразуется в постоянный ток, который поступает на заряд аккумуляторной батареи. От аккумуляторной батареи питание поступает на инвертор, который преобразует постоянное напряжение 96В в переменное 220В. Напряжение инвертора через блок управления подается на питание потребителей 1-ой и 2-ой категории. В период безветрия, либо при превышении мощностью нагрузки выработки ветрогенератора, напряжение аккумуляторной батареи начинает уменьшаться, и, по достижении порогового значения, блок управления дает сигнал на запуск дизель-генератора.

После запуска дизель-генератора часть нагрузки (с краткосрочным перерывом питания) переводится на дизель-генератор. Это потребители 2-ой категории – освещение, электроплиты и другие электробытовые приборы. Меньшая часть нагрузки остается подключенной к инвертору. Это потребители 1-ой категории – компьютеры, бытовая электроника и т.п. дорогостоящие приборы, кратковременные перерывы, в питании которых могут повлечь за собой выход их из строя. При этом величина нагрузки на дизель-генератор отслеживается датчиком тока БОНД. При уменьшении внешней полезной нагрузки на дизель-генератор БОНД увеличивает зарядный ток аккумуляторной батареи, при увеличении нагрузки – уменьшает его. Таким образом, дизель-генератор в течение всего рабочего цикла работает под нагрузкой 80-90%, что является оптимальным режимом. Когда напряжение на аккумуляторной батарее достигает верхнего порогового значения, дизель-генератор останавливается, вся нагрузка опять переводится на инвертор.

Данная схема позволяет, во-первых, обеспечить постоянное электроснабжение, независящее от наличия ветра, а во-вторых – обеспечить дизель-генератор практически постоянной нагрузкой на периоды работы, исключить вероятность работы на холостом ходу и с малыми нагрузками (что категорически противопоказано малым дизельным двигателям), а также сэкономить топливо и моторесурс.