АВТОНОМНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ - ОСОБЕННОСТИ ВЫБОРА

Автономные электростанции незаменимы в местах, где отсутствуют линии электропередачи, где необходимо резервирование подачи электричества, а также в случае оперативного решения ряда задач. В настоящее время недостатка в аппаратах нет, требуется лишь грамотный подход к их выбору.

В зависимости от типа топлива двигателя автономные электростанции делятся на бензиновые и дизельные.

БЕНЗИНОВЫЕ

Бензиновые автономные электростанции обладают рядом существенных достоинств - таких, как компактность, небольшой вес, невысокий уровень шума. Это наиболее практичное решение при создании резервного источника электропитания на небольшие промежутки времени - например, в случае внезапного отключения электроэнергии. При этом многие бензиновые генераторы оборудуются функцией электростарта, поэтому автоматически включаются в случае внезапных перебоев с подачей электроэнергии. Генераторы с бензиновым двигателем используются также и в качестве мобильного источника питания для различных электроинструментов.

Именно благодаря всем этим качествам большинство выпускаемых мини-электростанций с небольшой мощностью - бензиновые. Она, как правило, составляет от 0,35 до 11 кВт. Правда, по сравнению с дизельными, бензиновые станции хотя и дешевле, но из-за высокой цены топлива дороже в обслуживании.

Бензиновые двигатели бывают двух- и четырехтактными. Двухтактные устанавливаются в основном на маломощные и компактные агрегаты с наработкой на отказ не более 500 часов. Четырехтактные двигатели внутреннего сгорания относятся уже к профессиональному и полупрофессиональному классу и для продолжительной эксплуатации в течение суток дополнительно оснащаются различными дополнительными функциями, такими, как воздушное охлаждение, автоматическая остановка при понижении уровня масла и т.д.

ДИЗЕЛЬНЫЕ

Основное достоинство дизельного генератора - возможность его использования в течение длительного времени в качестве основного источника электроэнергии.

Дизельные двигатели существенно дороже бензиновых, но при этом значительно дешевле в эксплуатации и обладают более мощным ресурсом работы. Однако чем более маломощен дизельный генератор, тем труднее ему выдерживать конкуренцию с бензиновым двигателем и наоборот. Вывод - дизельные электростанции выгодны там, где требуется выработка электроэнергии средней и большой мощности. Электростанции большой мощности с дизельным двигателем, как правило, можно использовать для параллельной работы между собой или с основной питающей сетью. Минимальная мощность дизельных электростанций - 2,5 кВт.

Для более качественного производства электроэнергии в течение длительного времени предпочтительнее двигатели, работающие на низких оборотах - 1500 об/мин, обладающие пониженным уровнем шума и увеличенным ресурсом. Достоинство двигателей с высокими оборотами (3000 об/мин) - компактные габариты и сравнительно небольшой вес. Правда, интенсивность использования для них планируется не очень высокая - около 500 моточасов в год.

Воздушное охлаждение применяется в основном на маломощных электростанциях. Жидкостное - на моделях профессионального и промышленного класса.

По принципу использования дизельные электростанции делятся на резервные и основные. Резервные электростанции, которые начинают работать в случае отказа подачи электроэнергии, набирают номинальные обороты за несколько минут, а импортные агрегаты - и до 15 секунд. При этом время работы будет зависеть лишь от запасов топлива. Стандартный топливный бак электростанций большой мощности рассчитан примерно на 8 часов работы. Но если есть потребность обеспечить больший запас - устанавливают дополнительные баки, что конструктивно не представляет сложности.

Основным электростанциям для набора номинальной мощности требуется существенно больше времени, зато потом они могут долгое время работать без остановки.

Предполагаемая мощность дизельных двигателей зависит от поставленной перед ними задачи. Считается, что для нормальной работы подключенное оборудование должно потреблять нагрузку в диапазоне 25-85% от номинальной мощности.

Особенностью импортных дизельных генераторов является большая устойчивость при работе на холостом ходу. У мощных российских агрегатов в таком режиме могут возникать проблемы из-за образования нагара на клапанах или коксования колец и, как следствие, - перебои в подаче электроэнергии. В качестве профилактики рекомендуется каждые 100 моточасов устраивать им сеансы работы (не более двух часов) со 100-процентной нагрузкой.

По количеству фаз вырабатываемого напряжения автономные электростанции подразделяются на одно- и трехфазные. Однофазные (напряжением 220 В и частотой 50 Гц) применяются при бытовом использовании, для питания небольшого количества электроприборов. Трехфазные (380/220В, 50 Гц) - в промышленных целях, а также для коттеджей с трехфазной разводкой сети. К ним можно подключать как однофазные, так и трехфазные нагрузки. Для этого на приборной панели должны быть соответствующие клеммные колодки и розетки. Правда, при подключении к трехфазному генератору однофазного потребителя следует учитывать, что потребляемая мощность однофазной нагрузки не должна превышать трети от номинальной трехфазной выходной мощности электростанции. Также необходимо соблюдать примерное равенство мощности электрооборудования, находящегося на разных фазах - во избежание так называемого перекоса фаз. Для того чтобы генератор работал нормально, разница электрических мощностей на разных фазах не должна превышать 20-25%.

Генераторы можно также классифицировать на синхронные и асинхронные.

Асинхронные генераторы более просты и практичны, у них выходное напряжение почти не дает нелинейных искажений. Они используются не только в бытовых целях, но и там, где подключаемая аппаратура чувствительна к перепадам напряжения - например, компьютеры или медицинское оборудование. Существенный недостаток асинхронных генераторов в том, что они не переносят пиковых нагрузок.

Синхронные генераторы обладают запасом по мощности, дают электроэнергию более высокого качества и используются для аварийного электропитания, на строительных объектах, при работе с электрооборудованием, требующим пускового тока, по силе в несколько раз превышающего номинальный - например, со сварочными аппаратами, насосами, электроинструментами и т.д.

По типу запуска генераторы выпускаются с ручным включением, электростартером - ключом зажигания, блоком контроля и автоматики с программируемой системой автозапуска.

Автономные электростанции производят в нескольких вариантах.

В станциях на раме все элементы открыты. Для таких агрегатов требуется наличие отдельного помещения с вентиляцией и магистралью отвода выхлопных газов или хотя бы навеса с ограждением. Кроме того, необходим обязательный контроль за соблюдением правил техники безопасности, чтобы избежать случайного контакта человека с вращающимися или находящимися под напряжением элементами. В случае если дизельная установка располагается на улице, для нее нужно подготовить площадку с твердым покрытием. Надежную защиту от внешних воздействий дает размещение автономной станции под капотом или кожухом.

Для транспортировки электростанции могут размещаться на прицепе или на салазках. Для работы в тяжелых климатических условиях используют специализированные контейнеры с утеплением, на которых устанавливаются дополнительные топливные баки, топливные магистрали, а также охранная и пожарная сигнализация. Такие контейнеры могут находиться рядом с производственным помещением или даже на крыше.

Для станции мощностью 50-60 кВт требуется помещение площадью не менее 10 кв. метров, для больших мощностей - существенно большие площади (для мощности от 200 кВт, например, - 20 кв. метров). При мощности электростанции от 500 кВт и выше - надо предусмотреть еще и места для хранения топлива. Стоит также учитывать, что мощный дизельный агрегат может быть запущен только теплым, а значит, для работы в зимних условиях надо иметь систему обогрева. При этом, работая, генератор будет нагреваться и выделяющееся тепло и выхлопы должны удаляться с помощью системы вентиляции.

Бензиновым двигателям, которые используются нечасто, дополнительная защита от шума, в общем-то, не нужна. А вот автономные электростанции с дизельным генератором предпочтительнее приобретать в комплекте с шумозащитным кожухом, который не только даст возможность работать в снег и дождь, защищая от коррозии, но и значительно снизит шум двигателя. Особенно в том случае, когда электростанции используются рядом с жилыми районами, где по существующим санитарным нормам шум не должен превышать предельно допустимых показателей. Впрочем, современные шумозащитные контейнеры и кожухи способны сводить уровень шума автономной электростанции очень большой мощности до уровня, например, работающего холодильника.

Стоимость электростанции существенно зависит от наличия на ней дополнительных функций, которые связаны со степенью ее автоматизации. Согласно ГОСТ различают три степени автоматизации:

• Первая: ручное управление электроустановкой; индикация значений контролируемых параметров; автоматическая стабилизация параметров вырабатываемой электроэнергии; автоматическое регулирование температуры охлаждающей жидкости; подзарядка аккумуляторных батарей; защита генератора по аварийным параметрам (перегрузка по току, короткое замыкание); защита дизеля по аварийным параметрам (перегрев охлаждающей жидкости и масла, падение давления масла, разнос).
• Вторая: выполнение операций для первой степени, автоматическая подготовка к пуску, пуск, прием нагрузки, остановка и контроль за работой ДЭУ по внешнему сигналу или исчезновению (восстановлению) сети.
• Третья: выполнение операций для второй степени, автоматическое пополнение расходных баков (топлива, масла).

Что касается дополнительных опций, то наиболее разнообразны они у дизельных агрегатов с жидкостным охлаждением. Это может быть контроль параметров запуска и состояния питающей сети на жидкокристаллическом дисплее или на компьютере, возможность тестирования при периодических проверках, различные виды программирования операций, увеличенные топливные баки и различные виды защиты (от перегрузки, от утечки тока на землю, от атмосферных явлений), оборудование для перевода бензиновых генераторов на работу от сжиженного газа, дополнительные глушители, снижающие только шум выхлопа.

Для оценки соответствия реальных и требуемых параметров при выборе дизельного генератора, как правило, используются три основных показателя - ресурс работы, мощность установки и потребление топлива.

Главный критерий для автономных электростанций - ресурс работы или наработка на отказ. По ресурсу до первого капитального ремонта электростанции делятся на:

• сезонные (500-1000 моточасов),
• для питания бытовых электроприборов и электроинструментов (с ресурсом 1500-2500 часов),
• станции долговременного пользования (от 3000моточасов).

У самых дешевых и простых бензиновых двигателей с алюминиевым блоком цилиндра и боковым расположением клапанов ресурс составляет около 500 часов. У агрегатов с чугунной гильзой цилиндра с боковым расположением клапанов - 1500 часов. У двигателей промышленного класса с чугунными гильзами цилиндров, верхним расположением клапанов и подачей масла к деталям под давлением - 3000 часов, почти как у дизельных.

У дизельных двигателей с воздушным охлаждением средняя наработка на отказ должна составлять около 5000 часов, а с жидкостным - до 40.000 часов.

Мощность генераторной установки измеряется в киловольт-амперах, кВА и киловаттах, кВт (1кВ=0,8 кВА). На это стоит обращать внимание при покупке, так как мощность электроприборов обычно измеряется в кВт, а мощность электростанции может стоять в кВА, то есть быть ниже предполагаемой, если иметь в виду кВт. В Японии принято давать номинальную и максимальную мощность. Максимальная может быть примерно на одну пятую выше номинальной, но при этом с такой нагрузкой генератор проработает всего лишь несколько секунд.

По количеству расхода топлива (в литрах за час непрерывной работы двигателя) можно подсчитать экономичность станции. Правда, надо учитывать, что в паспортных данных могут стоять данные при нагрузке 75 или 100% от номинальной.

Вообще, на выбор топлива также стоит обратить внимание - в отношении затрат на его транспортировку, хранение, необходимость переработки. В российских условиях могут оказаться существенными и такие факторы, как нерегулярное техническое обслуживание или использование некачественных ГСМ. Для резервного источника питания, который будет использоваться не очень большой промежуток времени, гораздо большее значение иногда имеет надежность, нежели экономический фактор при выборе топлива.

Среди зарубежных производителей электростанций средней и большой мощности высокой репутацией пользуется продукция таких фирм, как Mitsuishi Electric (Япония), John Deere & Company (США), SDMO Industries (Франция), Cummins Power Generation (США), Gesan Grupos Electrogenos (Испания), FG Wilson (Engineering) Ltd (Великобритания), SDMO Industries (Франция), и других.

Исключительно на производстве бензо- и дизель-генераторов специализируется французский концерн SDMO Industries - один из мировых лидеров в области дизельных электростанций (табл. 1). Здесь производят электрогенераторные установки в диапазоне мощности от 1 до 3000 кВА: портативные генераторные установки (от 0,9 до 15 кВА), генераторные установки средней мощности (от 7,5 до 880 кВА), дизельные электростанции большой мощности (от 650 до 3000 кВА). Модельный ряд электростанций SDMO: электростанции SDMO Portable (0,9-15 кВА), SDMO Pacific (7-20 кВА), SDMO Montana (30-200 кВА), SDMO Atlantic (200-500 кВА), SDMO Exel (650-2250 кВА), SDMO Nevada (работа на природном газе).

ТАБЛИЦА 1

Также ведущим мировым производителем бензогенераторов и дизель-генераторов является компания Honda, где создан широкий модельный ряд бензиновых и дизельных автономных электростанций (табл. 2), вырабатывающих ток мощностью от 650 Вт до 100 кВт. Например, одна из последних моделей - генератор ELJ с двухуровневой шумопоглощающей системой, электронной системой формирования сигнала и выходом постоянного тока для зарядки автомобильных аккумуляторов. Генераторы ЕХ обладают бесшумным корпусом, системой авторегуляции экономичного режима. Мощность генераторов данной серии варьируется от 1 до 100 кВт, включая дизельные генераторы большой мощности. Генераторы EV используются для установки на автомобильной платформе. Все модели фирмы оснащены четырехтактными двигателями с воздушным охлаждением, достоинство которых - низкий расход топлива и большой моторесурс. Бензиновые двигатели Honda считаются одними из самых надежных в мире и полностью соответствуют строгим европейским и американским инструкциям по выбросам (СААВ, ЕРА). Очень многие фирмы-производители именно их используют в качестве основы в своих автономных электростанциях.

ТАБЛИЦА 2

Фирма FG WILSON (Engineering) - крупнейший изготовитель дизель-генераторов в Европе (табл. 3). Всего за сорок лет она прошла путь от небольшой семейной компании до крупного международного экспортера с сетью представительств на всех континентах. Ежегодно здесь производится до 50 000 дизель-генераторов с диапазоном мощности от 6 кВА до 2200 кВА (17,6 МВА при параллельной работе), моторесурсом не менее 40 000 часов и сопутствующих аксессуаров. В состав дизель-генераторов входят дизельные двигатели PERKINS промышленного исполнения с водяным охлаждением и электрогенераторы LEROY SOMER или NEWAGE STAMFORD с автоматическим регулятором напряжения.

В обозначениях дизель-генераторов серии Perkins принята следующая буквенно-цифровая символика:

Р - двигатель Perkins; число - номинальная мощность в кВА;

Р - для работы в качестве постоянного источника электроэнергии;

Е - для работы в качестве резервного источника;

Н - модель оснащена двигателем с электронным управлением.

Например: Р650-ДГУ серии Perkins мощностью 650 кВА (520 кВт) предназначен для работы в постоянном режиме.

ТАБЛИЦА 3

Испанская компания GESAN производит профессиональные и промышленные электростанции мощностью от 3 до 2 000 кВА (табл. 4). Достоинство продукции этой фирмы - умеренные цены при достаточно высоком качестве, запуск даже при пониженных температурах (до тридцати градусов мороза). Бензогенераторы GESAN выпускаются с двигателями HONDA (Япония), VANGUARD (США) и синхронными генераторами Месс Alte (Италия). Дизель-генераторы GESAN оснащаются двигателями PERKINS (Великобритания) и генераторами Newage Stamford (Великобритания).

ТАБЛИЦА 4

Концерн Promac (Италия) производит генераторы, электростанции от 1,5 до 80 кВт (табл. 5). Используются двигатели фирм Honda, Hatz, Yanmar, Perkins, Lombardini Ruggerini с воздушным или водяным охлаждением. Например, модели средней мощности DP 60 DP 75, DP 100, DP 140 - в открытом стационарном исполнении DPA 60E, DPA 75E, DPA 100E, DP/ 140Е - в открытом автоматическом исполнении.

ТАБЛИЦА 5

Немецкий концерн Metall-warenfabrik Gemmingen GmbH & Co выпускает бензиновые и дизельные электростанции Geko и Eisemann, предназначенные для профессионального применения, а также для армии и служб спасения (табл. 6). Их серийные установки, в которых используются высоконадежные и экономичные двигатели Honda, B&S, Hatz, Deutz, Mitsubishi, охватывают ряд мощности от 0,7 кВА до 500 кВА. Они хорошо зарекомендовали себя и в России, и во многих других странах мира, успешно работали даже на Северном полюсе. К моделям дизельных электростанций средней мощности относятся, например, Geko 60000ED-S/IEDA (100кВА), Geko 150000ED-S/IEDA (150кВА).

ТАБЛИЦА 6

* - приведены ориентировочные цены в 2007 году

Вообще же, выбор автономных электростанций можно производить в любом диапазоне - от самой минимальной мощности до электростанций, способных питать населенные пункты, от импортных агрегатов до чисто российских или собранных в нашей стране, но с использованием импортных комплектующих.

Журнал "СтройТех Эксперт" №9/2007
"Особенности выбора автономной электростанции",
автор статьи С.Гусев