Проектирование передвижных энергетических установок для эксплуатации в наших северных широтах представляет собой перспективную, но довольно сложную задачу. Основной проблемой здесь является конфликт между мобильностью (транспортабельностью) и вырабатываемой мощностью. Чем больше мощность энергоустановки, тем сложнее ее доставить (особенно топливо) до места назначения.
В данной статье мы рассмотрим обильные энергоустановки различных типов мощностью от 1 до 2 кВт, транспортировка которых не представляет серьезных проблем.
Для начала попытаемся обосновать необходимость использования подобных компактных и маломощных энергетических установок и определить область их применения.
Итак, представим небольшой коллектив из 4–8 человек, работающих или путешествующих в труднопроходимых районах Сибири и Крайнего Севера. Бытовые потребности в электроэнергии, в случае когда электричество нельзя заменить каким бы то ни было другим источником энергии, не нуждающимся в транспортировке, при использовании обычных осветительных и коммуникационных устройств для небольших коллективов, как правило, составляют как раз величину до 1–2 кВт, из расчета 250 Вт на человека.
На сегодняшний день существует три конкурирующих типа компактных маломощных энергоустановок: бензиновая электростанция, ветроэлектрическая установка и фотоэлектрическая система питания с использованием солнечных панелей. Естественно, что каждый из этих вариантов имеет свои преимущества и недостатки. Наш сравнительный анализ мы начнем именно с недостатков.
Главные минусы бензиновой электростанции – необходимость транспортировки топлива и высокая стоимость электроэнергии. Типичная электростанция мощностью 2 кВт, работающая на бензине, потребляет в час более 1 л бензина при нагрузке 75%. Следовательно, 10 л топлива хватит всего на 8,5 часов работы. К существенным недостаткам можно также отнести и высокий уровень шума такой электростанции.
Электростанция на основе ветрогенератора лишена этих недостатков. Ее главные минусы – нестабильность скорости ветра и большие размеры ветродвигателя.
При этом сложность транспортировки ничто по сравнению с тем, что рабочий диапазон скоростей ветра составляет 3–40 м/с, тогда как скорость ветра во многих регионах нашей страны ниже (к примеру, в Москве – всего 2,3 м/с).
Поэтому ветрогенератор – это все-таки устройство, сильно привязанное к определенной местности, и мобильные системы с его использованием могут применяться только в особых условиях открытых пространств с достаточной силой ветра.
Фотоэлектрические системы, как и ветроэлектрические, также не могут похвастаться постоянством в получении от природных условий определенного количества энергии, однако здесь в большей степени проявляется непостоянство другого рода – довольно предсказуемое и зависящее в основном от давно всем известных планетарных циклов, нежели от хаотичных изменений, связанных с облачностью.
В таблице представлены среднестатистические величины инсоляции земной поверхности в зависимости от широты в самый короткий и самый длинный дни года.
Проблемы при получении солнечной энергии начинаются в северных широтах в зимний период. Летом же ситуация полностью противоположна, и использование солнечных панелей в летнее полугодие предпочтительнее.
Теперь о преимуществах каждой из систем.
Для бензиновой электростанции это прежде всего стабильность работы при наличии топлива. Для ветро- и фотоэлектрических систем – низкая стоимость электроэнергии.
И здесь фотоэлектрическая система выигрывает у ветряной, помимо большей универсальности и предсказуемости, еще и в удобстве транспортировки.
Так, например, портативная гибкая солнечная панель мощностью 54 Вт из аморфного кремния AcmePower FPS-54W весит всего 2,9 кг и при транспортировке сворачивается в компактный прямоугольник размером с небольшую мужскую сумку или кейс.
А. Е. Бечков, главный специалист представительства AcmePower в России