F Размышления о комплексных решениях (НЕ "от производителя")

Данное сообщение является откровенной провокацией Но в надежде на рождение общеполезных идей.
"Размышления" - потому как конкретных выводов пока предложить не могу, только каша из разрозненных мыслей "на входе". Итак, поехали ...

Идея энергетической "автономии" при рассмотрении дольше 3-х секунд на самом деле обычно является желанием избавиться от тяготящей зависимости от какого-то одного конкретного источника энергии, неподходящего по цене или иным потребительским свойствам, заменить ее на зависимость от другого источника. Если совсем грубо - "как пересесть с героина на водку"

Всякого рода "альтернативностью" интересуюсь (в основном теоретически) давно, и давно пришел к жесткому выводу: КАК ПРАВИЛО, любое отдельно взятое решение в области альтернативной энергетики - не более чем фетиш, игрушка для технически одаренного ребенка в лучшем случае, в худшем - развод лохов

Эту мысль необходимо пояснить на примерах; извиняюсь за многобукф...

Допустим, Вы решили избавиться от тяготящей зависимости от постоянно пропадающей сети 220В (которая, к тому же, в Вашей деревне обычно болтается от 160 до 190) и для этого решили потратиться на солнечную электростанцию, которая полностью покроет Ваши потребности в электричестве, по цене 5 копеек за кВт*ч. Подсчитали площадь батарей, стоимость - вроде выглядит подъемно, ну и рванули вперед к светлому будущему...

Первое что Вы обнаружите: электрический чайник в 2кВт и микроволновка в 1.5кВт высаживают Ваши аккумуляторы очень быстро, так что вечерние посиделки (когда солнышко зашло, ха-ха!) приходится заканчивать при свечах - ну а чо, зато романтика. Но как советский человек, Вы не привыкли отступать перед трудностями, поэтому докупаете аккумуляторов. Правда, при этом приходится немного превысить смету, но Вас это пока не очень беспокоит. Зато Вы добились своего - торжественно обрезали провода с улицы и спилили столб - электричество теперь свое, даже соседям можно продавать излишки...

Второе открытие Вы совершаете месяцев через 5: за короткий зимний день, при затянутом небе, Ваши солнечные батареи не успевают зарядить аккумуляторы, которыми забит весь подвал, а расход энергии возрос... Почесав затылок, Вы докупаете панелей. Ими теперь занята половина участка, но Вы добились своего - электричество все равно свое, а не покупное! Правда, начальную смету Вы превысили уже раза в два, это слегка подкисляет радость от достигнутой независимости... Но ведь в конце концов Вы победили, пусть даже победа оказалась дороже ожидаемого, а победителей не судят, верно ?

Третье открытие Вы совершаете года через 3: оказывается, что аккумуляторы - это расходники. Они честно отработали заявленное число циклов и их емкость упала в 2-3 раза, их пора менять...

И тогда Вы садитесь за стол, суммируете все свои расходы на халявное солнечное электричество и получается - что за эти деньги можно было купить бензина на 50 лет непрерывной работы генератора, и еще осталось бы на водку ...

Про любую "альтернативку" можно рассказать такую историю. "Как правило" - не означает "всегда". Кому-то повезло - он живет на берегу речки - поставил свою плотину с гидротурбиной, и в ус не дует. Кто-то на экваторе - и солнышко обеспечивает его потребности на 100%. Но это счастливые исключения. А чаще - именно так как написано выше.

Тупик ? Вот, хочу наметить направление выхода из этого тупика - "комплексный подход" к энергетической проблеме. (Дальше пошла "каша" из мыслей)

Дом нуждается в энергии в двух видах: электрической и тепловой.
По каждому виду энергии есть 3 задачи: получение (генерация), накопление, экономия. Это дает нам таблицу из 6 клеточек. А внутри каждой клеточки существует множество способов/мер по решению/повышению эффективности. "Комплексное решение" - сумма решений по каждой из частных технических задач, с учетом принятых/возможных решений в соседних клеточках таблицы. Т. е., задача на порядок более сложная чем любая из частных технических задач, и сложна она именно тем, что требует удержания в одной голове одновременно множества разнородных проблем.

Чисто как демонстрационный пример такого "взаимоучета":
Существуют солнечные батареи, вырабатывающие электричество. При работе они нагреваются и от этого их КПД падает.
Существуют солнечные коллекторы, вырабатывающие горячую воду.
Между теми и другими есть конкуренция по занимаемой площади
Идея: крепить пластины электрических солнечных батарей на поверхность радиаторов солнечных коллекторов. Вода, циркулирующая в коллекторах, будет охлаждать кремниевые пластины, унося в виде тепла неиспользованную ими часть солнечной энергии. В одной установке вырабатывается и электричество и тепло, экономия занимаемой площади (а также конструкционных материалов) почти в 2 раза.
Тривиально ? Но почему-то я ни у кого такого решения не встречал. Вероятнее всего - потому что разработчики концентрируются ЛИБО на электричестве, ЛИБО на тепле, не заглядывая в "соседнюю" область ...

По выработке электроэнергии:
Подход, при котором ВСЕ электроснабжение дома переводится на "альтернативку" кажется мне порочным в принципе. А "правильным" представляется такой:

1. Используем ВСЕ доступные источники энергии. Т. е. обязательно используем общую электросеть (если она есть), обязательно имеем бензиновый или дизельный генератор, обязательно имеем минимальную солнечную батарейку, по возможности имеем ветряк и прочее, зависящее от местной специфики.

2. Все потребители энергии делим на категории по их "необходимости", например так:
а) "Роскошь-2": электрочайник, электрокамин, кондиционер и т. п.
б) "Роскошь-1": электроинструмент, телевизор, уличное освещение
в) "Норма": обычное внутреннее освещение, компьютер, холодильник, водяной насос
г) "Минимум": аварийное освещение, системы жизнеобеспечения (вентиляция, автоматика котлов)
д) "Неотключаемые": системы управления и связи, охранно-пожарная сигнализация
Для каждой категории своя сеть питания, свои розетки - ради возможности отключения только этой категории потребителей. (К розеткам для "критичных" потребителей доступ должен быть затруднен - это принципиально - иначе какая-нибудь сволочь обязательно включит в UPS-ную розетку электрокамин! )

3. Система управления контролирует исправность и выработку энергии всеми источниками и по гибкому алгоритму, в зависимости от доступности источников, перспектив их подключения-отключения, прогнозов по объемам генерации и потребления, степени заряженности аккумулятора может отключать отдельные категории потребителей.

Идея - чтоб от "двоичного режима" - "есть электричество / нет электричества" перейти к возможности ступенчатого понижения энергопотребления и связанного с ним уровня комфорта, но растянуть возможность существования на минимальном уровне как можно дольше, оптимально - до бесконечности. В основе алгоритма управления - идея о том, что "потребительская ценность" одного киловатт-часа растет с уменьшением доступной от источников мощности и уменьшением заряда аккумулятора.

Например, в местах где часто бывают кратковременные отключения электроснабжения, имеет смысл заложить алгоритм: при пропадании сети автоматически запускается генератор и "подхватывает" нагрузку, работает в течении часа. Если за это время сеть не восстановилась - после голосового предупреждения, генератор выключается и система переходит в более экономный режим. По мере необходимости генератор запускается для подзарядки аккумулятора.

"Стартовый набор" такой системы может быть относительно дешев. По моим личным представлениям, минимальные требования к частям системы таковы:
Аккумулятор - должен обеспечить питание категории "неотключаемое" в течении недели.
Генератор - должен покрывать мощность категории "минимум"
Любые "альтернативные источники" должны иметь среднесуточную выработку, обеспечивающую питание категории "неотключаемое".
При меньших параметрах - соответствующая часть становится бессмысленной (больше - никто не запрещает, кроме размера кошелька) В процессе опытной эксплуатации такой "стартовой" системы выявляется эффективность и надежность отдельных ее частей и потребность в них, на основании этого опыта принимается обоснованное решение о наращивании мощности - добавлении солнечных панелей, добавлении аккумуляторов, или наоборот - о демонтаже ветряка, как не оправдавшего доверие.
Далеко не всегда на этапе проектирования существует полная ясность, типа "солнышко обеспечит мне 75% энергии, а ветра в моей местности нет, поэтому с ветром и заморачиваться не стану". Часто нужно сперва попробовать - в небольших масштабах, небольшой ценой, и потом уже принимать решение о расширении или ликвидации той или иной части.

Пока все не очень сложно ? Но я пока говорил только об электричестве А с теплом - та же картина (конечно, со своей спецификой).
Я считаю хорошей идеей отапливать дом с помощью теплового насоса. Да, мне нравятся солнечные коллекторы, но далеко не везде можно на них полагаться в смысле гарантированности отопления. Т. е., их обязательно надо чем-то "подстраховать", и тепловой насос кажется для этого весьма привлекательным. Но это сложное техническое изделие, с ним может много чего произойти. Поэтому, в качестве страховки теплового насоса, я считаю правильным иметь дровяную печь Как вариант - котел на соляре (аналог генератора в "электрической" части)
Тепловой насос жрет много электричества. А если сеть отрубилась ?
Вот и сомкнулись темы электричества и тепла
По степени необходимости тепловой насос следовало бы отнести к категории потребителей "минимум", т. е. "отключать в последнюю очередь", но по прожорливости - к категории "роскошь-2"
Т. е., если у нас есть такой потребитель - надо либо городить для него огромную кучу дорогих электрических аккумуляторов, либо делать огромный тепловой аккумулятор, либо подстраховывать его каким-то маложрущим источником тепла. Который надо будет запустить в нужный момент времени...
Как видно, сложность алгоритма управления начинает расти как степенная функция, едва мы заговорили о связи тепла с электричеством... Собственно, об этом и хотелось поговорить. И не только об алгоритмах управления, но и об алгоритмах проектирования - в условиях неполной ясности что будет работать хорошо, а что не очень.

 

Так произойдёт у тех, кто не умеет считать, не понимает в стоимости 1 кВт*ч запасенной электроэнергии в аккумуляторах абсолютно ничего, но покупает аккумуляторы исходя из расчёта " что бы подешевле стоили ". Такие будут менять аккумуляторы ежегодно и уже через 5 лет потратят немыслимые суммы на замену аккумуляторов. Нормальные же люди купят такой массив аккумуляторных батарей и такого типа, что они будут служить 3 тысячи циклов при ежедневном циклировании до 70 процентов. ежедневно их так усаживать, как понимаете, не выйдет. Итого срок службы данных аккумуляторов составит никак не меньше 10 лет. А по хорошему, я думаю, и 15 не предел.
Да, это дорого, первоначальные вложения высоки. Но разве кто то говорил, что автономная система на солнечных панелях стоит дешевле сетевой электроэнергии? Нет, нет и ещё раз нет.

Не выйдет. Без комментариев.

Не правильно почесали затылок. Если чесать правильно, то на самые короткие световые дни, которые заодно совпадают с самыми пасмурными днями, покупаются не дополнительные мощности СП, а генератор на углеводородах. Правильная автономка на СП построена так, что бы электроэнергии с небольшим избытком хватало на Март-Октябрь, а остальное время сжигаем топливо в генераторе. Это наиболее выгодный вариант в финансовом плане, проверено многократно. Да, в этом месте мы опять возвращаемся к аккумуляторам. Ибо в этом месте сильно начинают страдать владельцы свинцовых аккумуляторов, у которых номинальный ток заряда 0.1С. В то время как имея массив из лифера и мощный генератор мы можем зарядить его буквально за 2 часа.
Но вообще вывод из всего этого следующий. Если у тебя есть столб с проводами, то и нечего тут мудрить и отрезать свой дом от него уходя в автономку. Это не окупится никогда (Боб, молчать!). Если же кто так и делает в самом деле, то соглашусь - игрушки это всё. Настоящие автономщики сидят в автономке только потому, что иных вариантов подключения нет или они стоят столько, что автономка оказывается дешевле. А если же у тебя перед домом стоит столб с проводами и ценой 1 кВт*ч в районе 4/1 руб., то глупо его резать и покупать СП. А скачки напряжения в электросети решаются куда менее затратными способами, чем уход в автономку.

 

@stanislav_l, Длинно. Такое сообщение было бы уместно на заре рождения форума. Сейчас же все давно разложено по полочкам и проверено на практике.

 

@Guropes, может кем-то и разложено, но кому об этом известно ? Ткните, плиз, пальцем хоть в одно решение с более чем двумя (основной и резервный) источниками энергии - с огромным удовольствием почитаю.

 

Основных в высоких широтах для пмж от двух и более.

 

Это мифы от нищеты. Владельцы например нормальных свинцовых индустриальных троянов переживают 16+ зим без полной зарядки батареек.

 

Кому неизвестно, читать форум. Тщательно.

 

Ну, у меня так - тычу Вам пальцем. Есть грид-инвертор, питающий внутренние домовые нагрузки при солнце и/или отдающий ЭЭ в имеющуюся внешнюю сеть. А есть еще и инвертор со встроенными в него солнечным контроллером и зарядным устройством для АКБ, задействуемый при отключении сети и питающий нагрузки от аккумуляторов и и солнца. При отсутствии сетевой ЭЭ имеющиеся солнечные панели переключаются на второй инвертор.
Вот видео, кривовато я там всё описываю и занудно (не оратор я), но вот:

Можно было бы добавить солнечных панелек, но есть условие: количество вырабатываемой ЭЭ не должно превышать количество расходуемой ("Азиаты! Не поймут-с!" - это из анекдота). За 25 дней от солнца выработано и отдано со скручиванием индукционного счетчика 40 квт/ч, а всего потреблено 50 кВт/ч - на даче жил 15 дней из 25, преимущественно пасмурно, - лето фиговое в этом году. Сетевое электричество отключали 2 раза, разряд АКБ составлял 40% и 30%, - для АКБ терпимо, для семьи - комфортно, так как не сидели в темноте и холодильник работал.
И, как я понимаю, Вы не подозреваете о существовании гибридных устройств, позволяющих без помощи бубна воплощать в жизнь то, в чём Вы сомневаетесь - то есть совмещать основной и резервный источники питания. Тут, на форуме, есть даже тема про них.

 

У меня банальный ИБП этим успешно занимается.

 

Кроме подтверждения в формате " бла бла бла " какие то другие имеются? Видео? Документы?
Троян не плохой аккумулятор. Далеко не плохой. Я и сам его использую. Но 16+ зим, да ещё с постоянным недозарядом, это даже для меня, упоротого оптимиста, сверх понимания. Ибо о свинцовых аккумуляторах и процессах в них протекающих я знаю если и не абсолютно всё, то близко к тому. И знания эти не дают мне поверить в то, что свинчушка с намазными пластинами может более 16 зим находится в недозаряженном состоянии без последствий. Да и просто работа на протяжении такого срока сама по себе убьёт аккумулятор. Ведь Троян это Свинец + Сурьма. Что хорошо для сгона сульфатов, но крайне плохо для положительных пластин. Коррозию оных никто не отменял, какой бы толщины они там не были (а они у Троянов действительно толстые).
Так что к фразе " 16+ зим " прикладывайте доказательства, иначе в который раз подтвердите звание " балабол форума ".

 

У меня стоит курский аккумулятор 190-й, еще по старой технологии сделан непакетированый. Ему 11 лет, вполне работает, немного плоховаты средние банки, видимо имел место перегрев. Но глядя на него я могу поверить в то что такие хорошие аккумуляторы как трояны, проживут 16 лет в исправном состоянии. А то что они никогда не видели нормального заряда, может быть не совсем точным определением.

 

https://www.trojanbattery.com/pdf/RE_IEC61427_IND.pd_f

 

• Alpha Plus® Paste with T2 Technology™ which optimizes porosity development in the active material enabling the active material to be used more effectively. This results in sustained battery performance over a longer period of time.
• DuraGrid™ Design provides a thick grid structure that resists corrosion, and when combined with the Alpha Plus Paste with T2 technology, increases overall battery life.
• Reinforced Protection Wrap which is a five component wrapping and insulating system that includes an edge-protecting Koroseal with a plastic boot to protect the bottom of the plate. This advanced plate construction safeguards against shedding, and assures the electrochemical performance of the battery’s active materials improving the battery’s overall performance.
• Maxguard® XL Separator is exclusively available in Trojan’s Industrial and Premium lines. It features a wide- channel design which increases acid flow for optimum battery performance and provides greater resistance to stratification, a typical mode of failure in batteries used in renewable energy systems.
• Rugged Construction and Intelligent Design includes removable 2-volt cell components assembled in a rugged polypropylene housing, which are then bundled in a secondary polyethylene containment case to form single, high-capacity 4-volt and 6-volt battery solutions. The intelligent design protects against damage caused by harsh environmental conditions such as moisture and dirt buildup, safeguards against potential acid leaks, and provides for easier maintenance.

 

Коллеги, я всегда говорю - если началось предметное обсуждение, то давайте конкретику. Что значит " у меня стоит" ? Где стоит? Как работает? Как глубоки циклы разряда? Как часты?
Поймите, что аккумулятор для автономной работы в солнечной системе это ежедневные циклы. Ведь солнца ночью нет. Глубокие или нет зависит от массива аккумуляторов. Но циклы. 11 лет для стартерного в автономке это более 4 тысяч циклов. Вы сами верите, что он столько прослужит, даже будучи разряжаемым всего на 10 процентов? Ведь даже оптимистичный даташит на стартерники от производителя обещает не больше 1200 циклов при глубине разряда до 10 процентов. Так откуда превышение в 4 раза? Вывод. Он не служит все 11 лет у Вас в автономной системе.
Что касается Троянов. Тот же оптимистичный даташит от производителя обещает 4500 циклов, если не разряжать глубже, чем на 10 процентов. То есть как раз 11 лет при ежедневном циклировании не глубже 10 процентов. Это идеальные условия, понятно, что в жизни их никто не соблюдает. И учтите. что даташит производителя всегда приукрашивает хоть немного. Так откуда взялись 16 лет, да ещё при постоянном недозаряде на протяжении половины из этого времени? Когда 4500 циклов это при немедленном заряде после разряда? А при наплевательском отношении к аккумулятору и зарядке по принципу " как придется " эта цифра сократится вдвое запросто.

 

Не даташит производителя, а документы подтверждающие реальную работу Трояна на протяжении 16 лет, половину из которых он провел в недозаряженном анабиозе. Есть такие? Или слив засчитан?