Главная   МВК "ОСА-5000"

МВК "ОСА-5000"

Мобильный ветроэнергетический комплекс

« ОСА-5000-СЕВЕР »

для обеспечения электроэнергией автономных объектов

в т.ч. мобильных, удаленных от источников

централизованного энергопитания  в условиях

Крайнего Севера России

ВЭУ 5кВт север

 

Цель проекта

  • Создать энергоэффективный мобильный комплекс мощностью до 15 кВт, обеспечивающий электроэнергией небольшие объекты, удаленные от источников тепло- и электроснабжения, простой и надежный в эксплуатации;
  • Существенно сократить расходы как по доставке, так и по объемам дизельного или иного топлива, применяемого для выработки электроэнергии в полевых условиях более чем на 70% за счет рационального использования энергии ветра;
  • Расширить комплекс превентивных действий по недопущению негативного воздействия на окружающую среду, учитывая её уникальность;
  • Решить комплекс задач по обеспечению бесперебойным высококачественным электроснабжением социальные и иные объекты Минобороны.

Общее описание Комплекса

Мобильный ветроэнергетический комплекс (МВК) «ОСА-5000-СЕВЕР» проектируется по технологии «системы автономного энергоснабжения потребителей» для обеспечения электрической энергией  удаленных автономных объектов на основе использования возобновляемых источников энергии.

Головной комплекс МВК изготовливается на базе стандартного 20-футового контейнера (длина - 6058 мм, ширина - 2438 мм, высота – 2591/2896 мм), который легко устанавливается на грузовые автомобили отечественного производства или устанавливается стационарно.

В состав Комплекса входят:

  1. Вертикально-осевая ветроустановка типа ОСА-5000-СЕВЕР.
  2. Накопитель

(набор необслуживаемых аккумуляторных батарей, выбираемых под требования Заказчика, соединенных по определенной схеме и обеспечивающих хранение необходимой энергии);

  1. Система автоматического управления, которая включает:
  • Модуль управления турбоприводом;
  • Модуль управления блоком накопления;
  • Модуль преобразования энергии;
  • Системный модуль управления.

 

  1. Система освещения;
  2. Система охранно-пожарной сигнализации;
  3. Система пожаротушения

При эксплуатации Комплекса в светлое время суток будет предусмотрена возможность подсоединения солнечных батарей,  а также маломощного дизельгенератора с автоматическим пуском.

Повышение надежности и безотказности работы МВК «ОСА-5000-СЕВЕР» длительное время в условиях постоянных низких температур и резких изменениях ветрового потока являются первоочередной задачей разработки. В этих целях потребуются специальные конструктивные решения многих элементов МВК и применяемые при их изготовлении спецматериалы и спецпокрытия. Также необходим контейнер, предусматривающий работу комплекса при низких температурах в суровых климатических условмях Крайнего Севера.

Базовый вариант МВК «ОСА-5000-СЕВЕР» состоит из:

 

  • блока зарядных стабилизаторов напряжения (БЗС);
  • аккумуляторных батарей
  • инвертора; (чистый синус)
  • блока контроля и управления (БКУ).
  • ЗИП (прибор управления, лопасти, секция мачты, крепеж и 8 АКБ)

 

Аккумуляторные батареи работают в буферном режиме и обеспечивают:

  • накопление и хранение энергии, полученной от используемых источников электроэнергии;
  • снабжение электроэнергией потребителя.

Инвертор обеспечивает преобразование постоянного напряжения аккумуляторных батарей в переменное напряжение в соответствии с требованиями ГОСТ 13109-97.

Блок контроля и управления :

обеспечивает преобразование входных напряжений в стабилизированное напряжение, необходимое для зарядки аккумуляторных батарей.

  • контроль всех видов напряжений;
  • контроль нагрузки;
  • индикацию состояния системы и ее составляющих;
  • управление инвертором.

 

 

Штатный 20-ти футовый контейнер должен быть оснащен всеми необходимыми системами защиты и контроля, а также значительно утеплен.

 

 

 

Технические параметры МВК «ОСА-5000-СЕВЕР»:

 

Номинальная выходная мощность, Вт:

5 000

Максимальная выходная мощность (10 минут), Вт:

7500

Пиковая выходная мощность, Вт:

15 000

Выходное напряжение переменного тока (50 Гц), В:

220

Форма выходного напряжения:

чистая синусоида

Искажения формы выходного напряжения

<5% при номинальной мощности

Номинальное входное напряжение, В:

Зависит от типа источников

Рабочий диапазон входных напряжений, В:

1 - 220

Максимальная эффективность:

92%

Собственное потребление без нагрузки, Вт:

Менее 1%

Потребление без нагрузки в режиме ожидания, Вт:

Менее 1%

Охлаждение:        - на блоке АКБ

нет

                                     - на блоках преобразования

Встроенный вентилятор

Защита от короткого замыкания по выходу:

есть, электронная

Защита от перегрузки по выходу:

есть, электронная

Защита от перегрева:

есть, электронная

Защита от низкого и высокого напряжения на входе:

есть, электронная

Тип входных контактов: 

Клемные соединения

 

Тип выходных контактов:

Евророзетка 220В

Размеры, мм.:

Зависят от компановки блока

Вес, кг: (без учета веса контейнера)

Общий вес в сборе около 1300 кг

Температура эксплуатации:

от -30°C до +50°C

Ветроустановка вертикального (роторного) типа с генератором на постоянных магнитах.

Предлагаемая нами ветроустановка существенно отличается от традиционных (лопастных) ветроустановок. К ее неоспоримым преимуществам относятся:

  • бесшумность работы;
  • отсутствие инфразвука при работе ветроустановки, что позволяет устанавливать ВЭУ вблизи проживания и работы населения;
  • простота и надежность конструкции из-за отсутствия дополнительных систем (редукторов, т.к. генератор установлен на одной оси с ветромодулями, нет системы ориентации на ветер, которая резко снижает надежность и КПД установки, нет системы смазки и т.п.)
  • способность выдавать электроэнергию как при малых скоростях ветра, так и при скоростях ветра более 20 м/с, на которых традиционные ВЭУ не работают.

          Кроме этого, ветроустановки вертикального типа легкие, недорогие, не требуют импортных комплектующих. Отсутствие в конструкции сложных составляющих упрощает ремонт ветроустановок, позволяет проводить его без отключения основного оборудования и снижает уровень эксплуатационных расходов.

          Предлагаемые нами ветроустановки обладают рядом дополнительных положительных качеств, которые достигаются за счёт технических характеристик, а именно:

  • из-за того, что большинство деталей неподвижны, частично исключаются статические и динамические нагрузки;
  • высокая работоспособность в сложных условиях окружающей среды (повышение и понижение температуры, осадки, низкое давление и т.п.);

При проектировании ВЭУ учитываются следующие ГОСТы и стандарты:

  • ГОСТ 51237-98
  • ГОСТ 51990-2002
  • ГОСТ 51991-2002
  • Стандарт РАО «ЕЭС России» Ветроэлектростанции. Нормы и требования.
  • Национальный стандарт РФ (МЭК 61400-1) Установки электрические ветровые.Требования к конструкции.
  •  

Генератор установки вертикального типа.

Генератор установки на постоянных магнитах, без коллектора и щеточного механизма, защищённый от воздействия окружающей среды. Может выполняться как в силуминовом, так и в стальном  корпусе. Не требует импортных комплектующих и является нашей разработкой.

Низкое внутреннее сопротивление обмоток генератора сопостовимо с внутренним сопротивлением аккумуляторной батареи, что обеспечивает начало заряда аккумуляторов при минимальном напряжении. Генератор не требует контроля и постоянного обслуживания.

Подшипниковый узел ступицы генератора герметичен.

Ветромеханические и электрические характеристики ветроустановки:

Количество лопастей

5-6 шт

Диаметр ротора

3,6-4.2 м

Высота ротора

3.2-4 м

Высота ветроустановки

до 10 м

Рабочий диапазон ветра

2 – 40 м/с

Частота вращения

до 200 об/мин

Масса (с генератором на постоянных магнитах, установленного    на одной оси с ветроустановкой, без учета веса контейнера )

до 500 кг

Растяжки

4 шт

Климатические условия работы

от –50 до +60 град.

Шумовые характеристики

0 dB на растоянии 15 м

Начало зарядки генератора

ветер с 3,5 м/сек

Мощность генератора в номинальном режиме

5 000 Вт

Масса генератора

до 240 кг

Масса приспособления для крепления и монтажа ветроустановки

до 150 кг

Система ориентации на направление ветра

не требуется

Установка фундамента

не требуется, монтаж на 20-ти футовом контейнере

Занимаемая площадь (с учетом растяжек)

не более 18 кв. м

 

Экономические аспекты проекта

Предварительные расчеты показывают, что 1 кВт мощности базового МВК «ОСА-5000-СЕВЕР» при производстве малой серией (до 10 единиц) будет стоить 500-550 тыс. рублей с применением спецматериалов и спецпокрытий в утепленном контейнере. При промышленном производстве стоимость установки будет существенно дешевле.

Вместе с тем, экономический эффект применения МВК в сравнении с дизельэлектро-станцией (ДЭС) аналогичной мощности весьма существенен.

Проведем сравнительный анализ затрат на выработку электроэнергии дизельной электростанцией SDMO T9KM в контейнерном исполненииы» (стоимость 760 тыс.руб., мощность 7 КВт, расход топлива – 3 л/час, бак – 50 литров, напряжение – 220 В) и МВК «ОСА-3000-СЕВЕР» в течение 12 месяцев эксплуатации в условиях Крайнего Севера.

Если взять за основу, что стоимость выработки 1 кВт/час дизельной электростанцией составляет в северных условиях 4 $ (на сегодняшний день это 235 руб, и это цена без топливохранилища, системы подогрева, обслуживания, охраны  и т. п., то за 12 месяцев эксплуатации ДГУ потратит топлива: 8760 часов х 3л/ч х 235 руб. = 6 570 000=00 рублей плюс стоимость установки. Итого приблизительно 7,5 млн. рублей.

 

Кроме того, минусом данной ДГУ является тот факт, что заливать бак топливом необходимо каждый день, в любую погоду.

Стоимость МВК «ОСА-5000-СЕВЕР» составит 1 650 00=00 рублей. ( 5 кВт х 550 000 р.) Минимальный срок службы Комплекса составляет 5 лет, т.е. средний эксплутационный показатель затрат на содержание энергообъекта незначителен по сравнению с затратами на содержание ДГУ.

Кроме того, МВК может при надобности выдавать в течении 1-1,5 часов мощность до 15 КВт., что невозможно при эксплуатации ДГУ.

Таким образом, использование МВК «ОСА-5000-СЕВЕР» в качестве источника электроэнергии в районах Крайнего Севера , экономически в 6-7 раз эффективнее в сравнении с  эксплуатацией дизельэлектростанции при равной базовой мощности.

Общие выводы

Экологическая чистота, простота и надежность МВК типа «ОСА-СЕВЕР» различной мощности может способствовать их широкому внедрению в районах Крайнего Севера и на других территориях, удаленных от источников централизованного энергоснабжения, а также в тех районах, где использование генерации на невозобновляемых источниках энергии (уголь, мазут, бензин, газ) недопустимо или запрещено.

Созданные по описанной выше схеме мобильные и стационарные Комплексы  могут решить большой круг вопросов социально-экономического и экологического характера, повысить энергобезопасность регионов в целом.

В экологической доктрине РФ сказано, что устойчивое развитие Российской Федерации, высокое качество жизни и здоровья ее населения, а также национальная безопасность могут быть обеспечены только при условии сохранения природных систем и поддержания соответствующего качества окружающей среды.