СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА №5/2015

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ 13 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 5 2015 Температура, ° С Годы 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 +55 +50 +45 +40 +35 +30 +25 Свинцово-кислотные АКБ Никель-кадмиевые АКБ ющего воздуха в диапазоне –20…+60 ° C. При более низкой температуре, которая случается не только на Крайнем Севе- ре, но и в средней полосе России, рабо- та инверторов не гарантируется. Одна- ко производители и эксплуатационные службы плотно герметизируют шкафы, в которых установлено оборудование, и за счёт естественного тепловыделе- ния самих инверторов обеспечивают приемлемую температуру. Преимуществом данного оборудо- вания является очень низкое энерго- потребление при отсутствии солнеч- ной активности (ночью менее 2 Вт) и возможность включения инверто- ра при входной мощности 8 Вт от сол- нечных панелей [3]. На практике широко используются возможности принудительного подо- грева шкафов с оборудованием при значительном падении температуры окружающего воздуха. Также надо учи- тывать и разницу в солнечной радиа- ции по временам года. Далее мы рас- смотрим и эти моменты, но сейчас важно заметить, что использование автономной системы энергообеспече- ния наиболее целесообразно в период максимальной солнечной активности, то есть в летние месяцы. Уличный шкаф (Outdoor Cabinet Type 3) с комбинированной системой электропитания мощностью 39,6 кВт (3 × 13,2) содержит панель подклю- чения кабелей от солнечных пане- лей. Здесь же установлены строенные свинцово-кислотные АКБ с трубчатыми пластинами. Уличный шкаф Outdoor T3 FF-1.8m – термоизолированный, с системой охлаждения из двух венти- ляторов и воздушного фильтра (воз- можны варианты системы с кондицио- нером и с естественным охлаждением). Выпрямители являются важным ком- понентом системы автономного энерго- обеспечения. Рассмотрим их на приме- ре выпрямителя FP2 24V/48V 2kW- 3kW HE (HE –High Efficiency, высокая эффек- тивность). Такой выпрямитель может работать и как DC-DC конвертор (на вход можно подавать постоянный ток в диапазоне напряжений 185…275 В), при этом его КПД составит 96,4% при напряжении 48 В (замерен при подклю- чении к одному ФЭ-модулю). Выпря- митель работает в диапазоне нагрузок от 400 Вт до 2 кВт, при этом диапазон входного напряжения сети составляет 85…300 В при частоте 50 Гц. Диапазон температур –40…+75 ° С. Выходная мощ- ность системы – от 2 до 192 кВт. Различные модели выпрямителей имеют «высокоинтеллектуальные» функции программного переключения выходного напряжения (U out ) с шагом 48…60 В, при мощности 2 кВт – 24 В, при мощности 1800 Вт – 48 В (3 кВт) и так далее. Они снабжены электрон- ным индикатором – ЖК-дисплеем. Энергосистема включает в себя кон- вертор, выпрямитель, контроллер, а также резервный генератор с увели- ченным баком для топлива (по заказу). Альтернативный вариант построения ФЭ-системы электропитания предпо- лагает сочетания таких устройств, как инвертор и выпрямитель. Подключение к сети переменного тока 220 В / 50 Гц является необходимым. Т ЕХНИЧЕСКИЕ РЕШЕНИЯ ПОДДЕРЖАНИЯ КОМФОРТНОЙ ТЕМПЕРАТУРЫ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ АКБ Особый вопрос надёжности всей системы – аккумулирование энер- гии, а точнее – продление срока служ- бы аккумуляторов. Используются три основные технологии АКБ: OPzV (гелевые АКБ с трубчатыми пластина- ми), OPzS (классические АКБ с жидким электролитом и трубчатыми пластина- ми) и NiCd. Для аккумулирования энер- гии от солнечных батарей или ветро- генераторной установки (ВГУ) не сле- дует использовать стандартные АКБ для источников резервного питания, поскольку у них недостаточное для работы с ФЭ-модулями количество циклов разряда/заряда. Одним из важнейших аспектов надёжности АКБ является поддержа- ние комфортной температуры при экс- плуатации, поскольку при повышении температуры АКБ число циклов заря- да/разряда уменьшается. Системы под- держания температуры АКБ на объек- тах, в зависимости от конкретных задач потребителя электроэнергии, могут быть разные, однако наиболее часто встречаются: ● кондиционирование воздуха в шка- фах с оборудованием; ● усиленное воздушное охлаждение; ● поддержание микроклимата; ● подземная установка контейнеров с АКБ. Рассмотрим вариант размещения АКБ в контейнере под землёй. Герметичный бункер с вентиляционной трубой, гер- метизированными кабельными ввода- ми и гидравлическим лифтом или меха- ническим цепным подъёмником – не редкое практическое решение. Его пре- имущество в том, что температура под землёй постоянная и довольно низкая, что продлевает срок службы АКБ. Размещение аккумуляторных бата- рей в уличном шкафу (один из вари- антов) мы уже рассмотрели. Например, внутри такого шкафа с системой под- держания микроклимата установлено 12 блоков АКБ 6OPzV600 Solar (SMG600 FIAMM). График зависимости срока службы свинцово-кислотных АКБ и NiCd АКБ от температуры эксплуатации пред- ставлен на рисунке 9. П ЕРСПЕКТИВЫ АВТОНОМНЫХ СИСТЕМ ЭНЕРГООБЕСПЕЧЕНИЯ НА ОСНОВЕ ФЭ- МОДУЛЕЙ Собрать устройство для обеспечения электропитания солнечной энергией, специально преобразованной в элек- трический ток и накопленной с помо- щью электронных устройств и акку- муляторов, сегодня можно самостоя- тельно. Такие электронные устройства состоят из солнечной батареи (солнеч- ных элементов, соединённых в бата- рею), аккумулятора, преобразовате- ля (инвертора) тока (из постоянного в переменный). Таким образом, иметь дома источник альтернативного пита- ния с сетевым напряжением 220 В впол- не реально. Безусловно, будущее – за источни- ками возобновляемой энергии. Год от года солнечные элементы будут дешеветь, а их полезная мощность, на радость потребителю, возрастать. Сегодня в быту солнечные батареи мас- сово применяются в качестве зарядных устройств небольшой мощности – для сотовых телефонов и другой бытовой техники. Рис. 9. Срок службы свинцово-кислотных АКБ и NiCd АКБ в зависимости от температуры эксплуатации