Alternative Energie im Land. Wählen Sie Ihr eigenes Energiesystem. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Alternative Energiequellen

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Haben Sie ein Landhaus, aber es gibt keine Möglichkeit, eine Stromleitung dorthin zu verlegen? Der Anschluss an zentrale Stromversorgungsnetze ist unerschwinglich teuer? Wir verraten Ihnen, wie Sie Ihre eigene autarke Stromversorgung organisieren können.

Auf den ersten Blick ist die eigene Stromerzeugung aus erneuerbaren Energiequellen die perfekte Möglichkeit, auf monatliche Stromrechnungen zu verzichten. Für viele Hausbesitzer ist die eigene Energieerzeugung eine geeignete Lösung, um den bestehenden Bedarf zu decken. Allerdings erfordert eine solche Lösung gewisse materielle Investitionen und Zeit, sowohl beim Kauf als auch bei der Wartung des Systems. Daher ist die Umstellung auf ein eigenes Energieversorgungssystem eine sehr verantwortungsvolle Angelegenheit und erfordert eine durchdachte Vorgehensweise.

Wenn Sie Ihr eigenes Stromsystem erstellen, müssen Sie:

• Untersuchen Sie rechtliche und natürliche Hindernisse für die Installation Ihres eigenen Kraftwerks.
• Studieren Sie Preise und Spezifikationen von Geräteherstellern oder -lieferanten.
• Wenn die Wirtschaftlichkeit der entscheidende Faktor ist, müssen Sie eine wirtschaftliche Analyse durchführen, bei der alle Faktoren berücksichtigt werden, die sich auf die Kosten des von Ihnen erzeugten Stroms auswirken können.
• Verstehen Sie die Grundlagen der Nutzung von Systemen, die auf erneuerbaren Energiequellen basieren;
• Erwägen Sie die Kombination Ihres Systems mit anderen Energiequellen und prüfen Sie alle Möglichkeiten zur Verbesserung der Energieeffizienz in Ihrem Zuhause.
• Planen Sie die Wartung. Dies gilt insbesondere für ein System, das ein diesel- oder benzinbetriebenes Gerät enthält (als Haupt- oder Ersatzstromquelle). Außerdem muss der Zustand der Batterie überwacht werden (Photovoltaikbatterien erfordern ein Minimum an Wartung).

Ein eigenes Kraftwerk ist sinnvoll, wenn:

• In Ihrer Region gibt es kein zentrales Stromversorgungsnetz oder der Anschluss ist mit der Verlegung neuer Stromleitungen und der Installation einer zusätzlichen Umspannstation verbunden;
• Sie möchten unabhängig von Ihrem örtlichen Stromnetz sein;
• Die Gegend, in der sich Ihr Zuhause befindet, ist reich an erneuerbaren Energiequellen;
• Sie müssen strategische Entscheidungen treffen, die es Ihnen ermöglichen, nicht ohne Energie dazustehen, wenn es keine erneuerbaren Energien gibt;
• Du verlierst nicht die Hoffnung; auf die Tatsache, dass in unserem Staat Mechanismen zur Stimulierung der Erzeugung in Kraft gesetzt werden; saubere Energie. Solche gibt es mittlerweile in den entwickelten Ländern Europas, den USA, China, Indien, Japan und vielen anderen.

Wann benötigen Sie eigene Energie?

In den letzten Jahren sind die Kosten für den Anschluss an zentrale Stromversorgungsnetze deutlich gestiegen. Hinzu kommen die Kosten für den Bau und die Ausstattung eines Umspannwerks, und es stellt sich heraus, dass der Anschluss an zentrale Stromversorgungsnetze für einzelne Häuser und kleine Siedlungen ein unerschwinglicher Luxus ist.

Leider reicht die Windressource nicht immer aus, um eine zuverlässige Stromversorgung zu gewährleisten, und Solarenergie kann den Strombedarf eines durchschnittlichen Hauses nur von Frühling bis Herbst decken (im Winter, wenn der Energieverbrauch steigt, reichen Solarressourcen auch nicht immer aus). Die häufigste Lösung für das Stromversorgungsproblem ist in solchen Fällen der Einsatz von Lichtmaschinen, die von einem Benzin- oder Diesel-Verbrennungsmotor (ICE) angetrieben werden. Eine solche Lösung erfordert jedoch hohe Betriebskosten, die mit der Kraftstofflieferung und häufigen Reparaturen von Verbrennungsmotoren verbunden sind.

Für den Betrieb eines Haushaltskühlschranks mit einem Kompressor mit einer Leistung von 100–200 W sind eine Stromversorgung rund um die Uhr und ein kontinuierlicher Betrieb des Verbrennungsmotors im unwirtschaftlichen Modus, nahe dem Leerlauf, erforderlich. Durch den Einsatz sehr teurer Schnellladebatterien und eines leistungsstarken Ladegeräts lässt sich der Kraftstoffverbrauch um ein Vielfaches senken. Durch die Verwendung eines standardmäßigen automatischen ICE-Starters verdoppeln sich die Kosten des Systems fast.

In einer solchen Situation besteht angesichts der Wahrscheinlichkeit erneuerbarer Energiequellen und der relativ hohen Kosten der Ausrüstung für erneuerbare Energien die Schaffung eines Hybridenergiesystems auf der Grundlage eines Flüssigbrennstoff- (oder Gas-)Stromgenerators sowie von Photovoltaikbatterien und/oder Windturbinen als die gerechtfertigtste Lösung. Gleichzeitig werden Photovoltaikanlagen und Windkraftanlagen nicht auf der Grundlage des gesamten Strombedarfs ausgewählt, sondern um die Grundlast (z. B. Beleuchtung, Radio, Kühlschrank) bereitzustellen, und der Rest der Energie wird von einem Flüssigbrennstoff-Stromgenerator erzeugt.

Wenn die Gesamtleistung Ihrer Verbraucher (Stromverbraucher) einige kW nicht überschreitet, der Energieverbrauch weniger als einige kWh pro Tag beträgt und die Entfernung zum Anschlusspunkt an die zentralen Stromversorgungsnetze mehr als einige hundert Meter beträgt, ist ein autonomes Stromversorgungssystem für Ihr Zuhause im Allgemeinen viel rentabler als der Anschluss an Netzwerke.

Die Vorteile des Aufbaus eines eigenen autarken Stromversorgungssystems:

• Keine Kosten für den Anschluss an zentrale Stromversorgungsnetze und den Bau von Stromleitungen;
• Sie sind nicht von Strompreisen abhängig;
• Sie sind Eigentümer Ihrer Anlagen und können Strom erzeugen, wann Sie wollen.

Zusammensetzung des Energiesystems

1. Quelle elektrischer Energie. Es können mehrere vorhanden sein (Haupt- und Backup):

• Flüssigbrennstoffgenerator (benzo- oder dieselelektrische Einheit);
• Photovoltaik-Batterie;
• Windkraftanlage;
• Mikro- oder Kleinwasserkraftwerk;
• thermoelektrischer Generator.

Die Verwendung eines Flüssigbrennstoffgenerators (LFC) im Stromnetz ermöglicht:

• nicht von den Wetterbedingungen abhängen;
• Von ZHTG ist es möglich, eine Zwangsladung einer Batterie durchzuführen, die auf ein gefährliches Niveau entladen wurde. In diesem Fall arbeitet der ZHTG mit maximaler Last, was den minimalen spezifischen Kraftstoffverbrauch gewährleistet;
• um eine relativ große Ladung zu versorgen – eine Waschmaschine, ein Produktionsgerät (Werkzeugmaschinen usw.), ein Bügeleisen usw.;
• Sorgen Sie für eine sinnvolle Nutzung der beim Betrieb des LTG entstehenden Wärme durch den Einbau eines Wärmetauschers am Abgasrohr oder nutzen Sie die Wärme des Kühlmittels des LTG (bei flüssigkeitsgekühlten Modellen). Somit ist es möglich, eine Kraft-Wärme-Kopplungsanlage zu erhalten, die den Gesamtwirkungsgrad um 30–50 % steigern kann.

2. Wiederaufladbarer Akku (AB) mit einer Kapazität, die ausreicht, um die durchschnittliche Tageslast zu versorgen. In Systemen, die auf erneuerbaren Energiequellen basieren, ist dies aufgrund der Volatilität einer erneuerbaren Ressource ein notwendiges Element. Auch wenn die Hauptquelle ein Flüssigbrennstoffgenerator ist, ermöglicht das Vorhandensein einer Batterie, diesen für kurze Zeit einzuschalten und gleichzeitig eine kontinuierliche Stromversorgung zu gewährleisten.

3. Wechselrichter (DC-AC-Wandler).

4. Ladegerät und AB-Laderegler.

5. Systeme zum automatischen Starten und Stoppen des Generators abhängig von der Spannung der Batterie.

6. Elektrische Ausrüstung – Schalttafeln, Schalter, Sicherungen, Kabel, Erdungssystem usw.

7. Laden. In einem autonomen Stromversorgungssystem dürfen nur energieeffiziente Geräte eingesetzt werden. Beispielsweise ist der Einsatz von Glühlampen nicht zu empfehlen, da diese viermal mehr Strom verbrauchen als Leuchtstofflampen. Obwohl energieeffiziente Geräte in der Regel teurer sind, kann ihr Einsatz zu erheblichen Einsparungen führen, indem die Leistung der Energiequelle und die Kapazität der Batterie reduziert werden.

Technisch erreichbares Energiepotenzial nicht-traditioneller und erneuerbarer Energiequellen in Bezug auf den Referenzbrennstoff (Millionen Tonnen Brennstoffäquivalent)

Das Funktionsprinzip eines automatisierten Stromversorgungssystems

In der Abbildung ist ein Blockdiagramm eines typischen automatisierten Stromversorgungssystems basierend auf einem Flüssigbrennstoffgenerator und Batterien dargestellt.

Ein Verbrennungsmotor (Diesel, Benzin, Flüssiggas oder Erdgas) treibt einen Wechselstromgenerator an. Im Generatorbetrieb wird die Last über ein in der USV installiertes Transferrelais direkt vom Generator mit Strom versorgt. Gleichzeitig werden die Akkus geladen. Gleichzeitig steuert der Mikroprozessor der unterbrechungsfreien Stromversorgung den Ladestrom, um den Generator nicht zu überlasten und eine effiziente Batterieladung zu gewährleisten.

Der Motor wird im Automatikmodus über den eingebauten Starter des Generators gestartet, der vom eingebauten Starter AB gespeist wird. Gleichzeitig gibt das Steuergerät einen Befehl zum Öffnen des Kraftstoffzufuhrventils, woraufhin das System in den Erzeugungsmodus wechselt. Um die Lebensdauer der Hauptbatterie zu erhöhen, überwacht das Steuergerät ständig die Spannung an der Batterie und gibt je nach Spannung den Befehl, entweder den Motor zu starten und die Batterie zu laden oder den Motor auszuschalten und das Laden der Batterie zu stoppen. Die oberen und unteren Spannungswerte der Batterie werden je nach Typ und Art der Belastung ausgewählt.

Um bei längerer Maximallast eine schnelle Entladung des Akkus zu vermeiden, sollte unabhängig von der Spannung an der Batterie ein manuelles Einschalten des Motors zum Nachladen der Batterie erzwungen werden können.

In einem solchen autonomen System arbeiten die Batterien in stark zyklischen Modi. Daher ist es notwendig, Batterien zu verwenden, die in diesen Modi gut funktionieren – vom Typ Gel oder OPz. Bei der Verwendung von AGM-Batterien muss zum Einschalten des Generators eine hohe Spannung eingestellt werden, was zu häufigen Starts des Generators führen kann.

Siehe andere Artikel Abschnitt Alternative Energiequellen.

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