Бензиновый, дизельный, газовый или другой альтернативный способ получения электроэнергии

На каком топливе должен работать двигатель электростанции или что лучше купить? В зависимости от используемого вида топлива и соответственно применяемого типа двигателя, различают дизельные электростанции (ДЭС, ДГУ), бензиновые электростанции (бензогенераторы), газовые электростанции (газогенераторы) и др. У каждого двигателя есть свои конструктивные особенности, плюсы и минусы. Для ответа на вопрос что выбрать, необходимо понять, с какой целью приобретается оборудование.

В настоящее время разрабатываются и совершенствуются различные альтернативные способы получения электроэнергии, такие как, солнечные батареи, ветряные электростанции и другие пока, менее востребованные и не часто применяемые в России.

При наличии магистрали с попутным газом логичнее всего купить газопоршневую или газотурбинную электростанцию, тем самым значительно уменьшив затраты будущих периодов на приобретение используемого топлива и эксплуатационные расходы. Эти устройства потребляют примерно от 300 грамм газа на 1 кВт, за 1 час работы. В настоящее время такие решения используются редко в виду первоначально большей стоимости оборудовании, расходов по монтажу, вводу в эксплуатацию, поэтому и получили меньшее практическое применение.

Аварийный источник энергии

Если электростанция используется как аварийный источник электроэнергии, на небольшие промежутки времени, в периоды отключения от постоянного источника электроэнергии (гос. электросети), более целесообразно купить бензогенератор. Такая техника имеет маленький вес, незначительные габариты, что способствует оперативной транспортировке, невысокий уровень шума при работе, переносные, легко запускаются при низких отрицательных температурах, просты и надёжны в эксплуатации. Электростанции с бензиновым мотором бывают переносными и стационарными, они отлично подойдут для электрификации небольших дачных домов, бензоколонок, магазинов, автостоянок, питания строительного электроинструмента, при выполнении аварийно-спасательных работ в полевых условиях или там, где необходимы небольшие мощности и кратковременное время использования.

Бензогенераторы конструктивно могут исполняться с алюминиевым или чугунным блоком цилиндров. В первом случае моторесурс двигателя незначителен и составляет около 600 мото/часов, а во втором приближается к ресурсу небольших дизель-генераторов, 3000 мото/часов, причем такие моторы характеризуются низким расходом топлива и пониженным уровнем шума. Однако бензиновые генераторы обладают несколько меньшей электровырабатывающей способностью (до 12 кВт), используют более дорогостоящее топливо. Как правило, моторы этих портативных или миниэлектростанций имеют воздушное охлаждение, скорость вращения вала двигателя 3000 оборотов в минуту, что ограничивает область их применения. Кроме того, следует иметь ввиду, что бензиновый мотор, имеющий воздушное охлаждение, не может работать непрерывно длительное время. Ему нужен обязательный «отдых», иногда через несколько часов эксплуатации или он перегреется и выйдет из строя.

Основной источник энергии

В настоящее время при частой необходимости использования дополнительных источников электроэнергии повышенной мощности, при периодических трудностях с электроснабжением или если преследуется цель использовать электростанцию в качестве постоянного, бесперебойного источника электроэнергии, в течение длительного времени, широкое применение получили дизельные электростанции (используется дизельное топливо – солярка), которые по праву можно считать самыми надежными. Обладая отличными техническими характеристиками и большим моторесурсом, срок их службы исчисляется десятилетиями. Дизель-генераторы способны вырабатывать большой ток, что дает им возможность питать электроэнергией крупный загородный дом, поселок, промышленное предприятие, завод, банк, медицинское учреждение, строительную площадку и т. д. Дизельные электростанции (ДЭС) являются по-настоящему качественным электровырабатывающим оборудованием с ресурсом, в среднем, до 20000 мото/часов.

В соответствии с выходной мощностью и по своему назначению, дизельные электростанции могут быть как очень компактными, легко помещаясь в багажник семейного автомобиля, так и могут монтироваться в специально построенном здании или в контейнере (контейнерное исполнение). Такая черта, как экономичность, делает ДЭС более привлекательным вариантом, при сравнении с генераторными установками, работающими на бензине. Конкуренция в бюджетном классе, зачастую обусловлена более низкой ценой на бензиновые генераторы, хотя при условии разницы в ценах на топливо, эта кажущаяся выгода легко исчезает, при тщательном подсчете необходимых эксплуатационных затрат.

Первоначально, несколько завышенная стоимость ДГУ (дизель-генераторная установка) обусловлена наличием дизельного двигателя и в последствие достаточно быстро окупается.

ДГУ подразделяются на высокооборотные (3000 об/мин) и низкооборотные (1500 об/мин), как правило, с жидкостным охлаждением (антифризом). Высокооборотные генераторные установки более дешевые, но имеют ряд недостатков, делающих их похожими на бензиновые агрегаты. Общий моторесурс у них ниже, они более шумные, а период их безостановочной эксплуатации редко превышает один-два дня. При планируемой эксплуатации ДГУ порядка 600 мото/часов в год можно остановить выбор на дизелях с частотой вращения вала 3000 об/мин. При более интенсивной эксплуатации и постоянном режиме рекомендуется применять дизельную электростанцию с частотой 1500 об/мин. ДГУ с такими двигателями способны работать круглосуточно.

Именно поэтому все полупромышленные и промышленные электростанции – дизельные. И среди них – лишь самые маломощные выпускаются с воздушным охлаждением. Все остальные ДГУ с жидкостным охлаждением. Причем, сама конструкция силового генератора построена по принципу обеспечения максимально надежной работы. Электрический ток в большинстве случаев генерируется по синхронной схеме, что в отличие от асинхронных генераторов, позволяет выдерживать 3-х кратную мгновенную перегрузку. А это иногда бывает очень важно, при подключении энергопотребителей, требующих высокие пусковые токи.

Следует отметить, что низкооборотные ДГУ с жидкостным охлаждением достаточно дороги, но при условии низких эксплуатационных расходов, их использование вполне оправдано, тем более что в большинстве случаев других вариантов просто нет. Современные ДЭС оснащаются синхронными низкооборотными двигателями от самых надежных мировых производителей, которые могут эксплуатироваться несколько лет вообще без отключения, кроме кратковременных отключений связанных с техническим обслуживанием.

Диапазон мощностей, которые могут вырабатывать ДЭС, достаточно широк и в зависимости от типа составляет от 2 кВт до 2,5 МВт.

Выбор и покупка

Остановимся подробнее на выборе и покупке дизельной электростанции. Определяющим критерием при выборе, как уже было сказано, является суммарная максимальная мощность всех потребителей электроэнергии, которые планируется подключать к такому устройству, и рассчитывается она по уже приведённой выше формуле. Мощность дизель-генератора должна быть выше суммарной максимальной мощности всех энергопотребителей, работающих одновременно.

Необходимо учитывать, что наиболее эффективно и экономично подобные электростанции работают на режимах близких к номинальным, что обусловлено особенностями конструкции дизельного двигателя. Поэтому, значительно (более чем на 20%), завышать при выборе мощность дизель-генератора, относительно суммарного электропотребления не следует, так как это повысит итоговую стоимость вырабатываемой электроэнергии и может ускорить вероятность отказа при эксплуатации. Если электроприборов достаточно большое количество и работают они не одновременно, то перед выбором дизельной электростанции рекомендуется определить основные режимы работы ДЭС и продолжительность этих режимов.

При анализе режимов работы электроприборов возможно правильнее будет выбрать не один, а два или несколько электростанций меньшей мощности, при таком выборе во время режима с низкой нагрузкой будет работать один дизель-генератор, при повышении нагрузки включится второй, третий дизель-генератор и так далее. ДГУ можно подключать в гос. электросеть параллельно или использовать несколько независимых сетей для питания определенного количества потребителей. В любом случае такая схема более экономична и надежна, так как снижается вероятность отказа оборудования в целом за счет увеличения количества независимых источников.

Обратим внимание на род тока, вырабатываемый силовым генератором. Как правило, бытовые портативные миниэлектростанции и профессиональные дизель-генераторы вырабатывают однофазный (1-ф) переменный ток с напряжением 220 Вольт, частотой 50 Герц или трёхфазный (3-ф) переменный ток с напряжением 380 Вольт, частотой 50 Герц.

Если у Вас нет 3-фазных потребителей и к Вашему дому подведена 1-фазная гос. электросеть, то выбор здесь очевиден: нужна ДЭС с 1-фазным переменным током, напряжением 220 Вольт и частотой 50 Герц.

Если у Вас нет 3-фазных потребителей, но к Вашему дому подведена 3-фазная гос. электросеть, то Вам все равно необходима 1-фазный дизельный генератор, так как покупая 3-фазную электростанцию, Вы вынуждены будете распределить выходную мощность генератора на три 1-фазных линии, по аналогии подключения от внешней гос. электросети. Но такая схема подключения может привести к перенапряжениям малонагруженных фаз, другими словами привести к «перекосу» фаз и перегрузки одной из обмоток силового генератора.

В случае если у Вас силовой генератор синхронный, то разница загрузки каждой из трёх обмоток не должна превышать 30%, а если силовой генератор асинхронного типа - то не более 60%, что значительно лучше. Но даже это не совсем хорошо, так как может доставить большое неудобство – Вам придется постоянно подсчитывать, сколько киловатт и на какую фазу (обмотку генератора) надо еще подключить или отключить для соблюдения примерной равномерности загрузки фаз.

И только в случае, когда в доме (даче) есть 3-фазные потребители, необходимо приобретать трёхфазную дизельную электростанцию с выходным переменным током, напряжением 380 Вольт, частотой 50 Герц.

Расход топлива и шум

Очевидный критерий при выборе дизель-генератора, это расход топлива при работе электростанции и ёмкость топливного бака. Обычно расход определяется часовым расходом топлива дизель-генератора при номинальной нагрузке (измеряется в литрах/час). Зная емкость бака и часовой расход дизеля, можно определить промежуток времени между заправками топливного бака – для этого емкость бака (в литрах) необходимо разделить на расход топлива (в л/ч).

Пример: емкость топливного бака – 200 литров, расход – 25 л/ч, определяем время работы между заправками, оно составит 200/25=8 (часов).

В некоторых случаях определяющим фактором при выборе дизель-генератора является его пониженная шумность. Если параметры шумности критичны, то следует выбирать дизельную электростанцию в звукоизолирующем кожухе (капоте) или контейнерного исполнения. Уровень шумности (измеряется в децибелах, ДБ) указан в паспорте или технических характеристиках дизель-генератора. Массогабаритные показатели и условия эксплуатации ДГУ так же могут быть определяющими факторами при его выборе.

Если ДГУ планируется устанавливать в помещении, требуется учитывать его размеры для обеспечения достаточного прохода, необходимого для обслуживания оборудования, если электростанцию планируется устанавливать на улице, необходимо выбирать модель во всепогодном кожухе, которая может эксплуатироваться в любых погодных условиях. Оптимальным решением для размещения дизель-генераторов являются небольшие мини-контейнеры, контейнеры, кунги. Так же возможна установка дизель-генераторов на шасси, в кузов автомобиля, в вагон и прочее.

Вывод

Существуют большое количество критериев и условий для правильного выбора электростанций. Только грамотный специалист в данной области способен учесть все особенности при выборе мощности, установки, монтаже, технические особенности подключения к гос. электросети, особенности электропотребителей и многое другое. Специалист может в итоге рекомендовать, как обеспечить надежное и качественное электроснабжение Вашего объекта. Возможно, в дальнейшем, знания специалистов избавят Вас от решения различного рода возникших проблем связанных с покупкой электростанции.