Кейс: накопитель энергии или дизельный генератор

Источник бесперебойного питания штука востребованная, но решения для стабильной бесперебойной сети уже ждут не только в жилых домах и городских кварталах, но и в министерстве обороны.

Какое представление о генерации энергии в работе микросетей мы имеем сегодня?

Представим, например, сетевую подстанцию в жилом квартале. Сеть — это несколько зарядных станций, частные дома, может быть небольшое производство. Либо это может быть быстро-развертываемый военный объект, у которого есть несколько потребителей, зависящих от электроснабжения: отдел связи, командный штаб, отдел подзаряда БПЛА, к примеру. А может, это кемпинг или выездное мероприятие, или музыкальный фестиваль за территорией города.
На каждом из таких объектов, обязательно, имеется генератор.

Генерация

Генерация делится на 2 типа: либо постоянная, как дизельный генератор, либо турбина. Только, в случае больших решений с турбиной, может возникнуть проблема с ее адаптацией, так как ее нельзя остановить. С дизелем все проще — современные технологии позволяют регулировать подачу мощности. Но все же, иногда, могут происходить пики потребления, когда генерируемой мощности не хватает, а увеличивать мощность генератора нецелесообразно.

Если в приоритете генерация — накопитель подключается прямо в сеть через АС/DC преобразователь и подстраивается под мощность генератора. Второй вариант — это генерация, которая подстраивается под накопитель. Если есть генерация гидро-, ветро-, солнечная, можно напрямую подстраивать ее под батарею, имея всего один DC/AC преобразователь, который выдает ток в сеть.

По сути, лишнюю энергию генератора лучше запасать, чтобы потом использовать. Даже можно рассмотреть варианты игры тарифами на счетчиках типа Т1,Т2, но это тема для отдельной статьи.

Мобильность или стабильность

Важно учитывать, что накопитель энергии должен обладать импульсной мощностью, запасом емкости, соответствовать напряжению и температурному рабочему диапазону, который соответствует условиям эксплуатации. 

Если это стационарный накопитель, все немного проще — его можно утеплить или поставить систему охлаждения. Мобильным решениям нужна внутренняя система термостабилизации. В противном случае, практически во всех регионах, кроме центральной полосы, накопитель не будет нормально функционировать. Это если рассматривать литий-ионные аккумуляторные батареи.

Рассмотрим готовые решения:

Аккумуляторы для модульной батареи 3,2В 60Ач на литий-железо-фосфатных элементах:
Стационарное решение, можно набрать любую емкость, для 12В ИБП нужно 4 последовательно соединенных модуля. Совместно, они дадут 750 Вт*ч энергии с возможностью импульсной отдачи тока, в 3 раза превышающей емкость.

Мобильное решение требует меньшую массу, и возможность работы в тяжелых климатических условиях. В этом случае, хорошо подойдут аккумуляторные батареи собранные на базе элементов NMC.

Преимуществом такого решения является полное соответствие габаритам отсека для аккумуляторов, и наличие системы термостабилизации для работы в минус, и в жару.

Немаловажный нюанс

Весь процесс электрогенерации можно разделить на электротехнический и электрохимический (это сам накопитель). Если есть требование к накопителю, как к импульсному источнику тока, то у него будет маленькая емкость, высокие показатели токоотдачи и медленный заряд. У него одно назначение — импульсный ток. Если же говорить о накопителе, как о резервном источнике питания, то он должен обладать низкой стоимостью кВт*ч, причем может быть тяжелым и громоздким, его задача — накапливать много энергии, чтобы обеспечивать стабильную и длительную подачу электричества.

Под градусом

Работа таких накопителей, во многом, зависит от температурных факторов. В жарком климате накопитель необходимо охлаждать, в холодном — предотвращать замерзание. Все это работает в балансе с работоспособностью самой системы генерации, и подстройкой под нее и конечного потребителя.

Требования по количеству, типу генерации, емкости энергии, которую надо запасать, по возможным модификациям генераций, по мобильности и климатическим условиям, не позволяют объединить все в одно техническое решение. Но если обратить внимание, что есть различные типы литий-ионных аккумуляторов, и их вполне реально адаптировать под нужды заказчика для бесперебойной сети.