Резники всех стран, объединяйтесь!

Ниже будет написано немного спутанно, но я очень хочу успеть дописать и опубликовать до очередного отключения электрической энергии

Война и российские террористические обстрелы энергетической системы Украины вынуждает украинцев запасаться резервными источниками электрической энергии. Основных решений два:

• аккумулирование электрической энергии в аккумуляторных батареях во время наличия ее в электросети и с последующим использованием накопленной энергии во время отключений электросети
• использование портативного генератора с ДВС (чаще всего бензиновый, но могут быть дизельные или газовые) во время отключения электросети

Основной недостаток первого решения: неизвестно когда снова появится электроэнергия в сети. Поэтому всегда приходится делать систему аккумулирования с запасом и строго дозировано расходовать ее во время отключения, потому что подзарядиться раньше возобновления подачи электроэнергии не получится. Второй недостаток: успеть восполнить затраченную во время отключения электроэнергию за время возобновления ее подачи. Если в вашем жилье нет мощного ввода электроэнергии, а подача идет по графику "3 часа есть, 6 часов нет", то стабильно у Вас сможет работать только небольшая система аккумулирования на 1...4 Квт*ч. Более емкая система будет страдать хроническим недозарядом и со временем опустеет.

Основной недостаток второго решения: правильно подобрать мощность портативного генератора, чтобы с одной стороны он мог удовлетворить все наши потребности (состоящие в основном из ненужных в критической ситуации потребителей энергии, которые при этом создают так необходимую иллюзию "комфортной жизни"), а с другой стороны не разорил на топливе для его работы (или чтобы имеющихся запасов топлива гарантировано хватало до конца отключения). И тут есть свои нюансы, которые я освещу ниже:

Мощность портативного генератора

Определитесь с полным перечнем потребителей электрической энергии, которые Вы хотите питать энергией во время отключения. Выпишите их в список (на листе бумаги, например) и напротив каждого проставьте его мощность. Желательно полную мощность в Вольт*Амперах (ВА, VA). Но для всех приборов так сделать не получится (например для ламп освещения, электрообогревателей, большинства телевизоров и т.д.), поэтому в таких случаях пишите потребляемую мощность в Ваттах.

Теперь самое сложное: надо определить самое энергоемкое сочетание электрических приборов, которые Вы можете включить одновременно. Сложить потребляемые мощности приборов из этого сочетания и к полученному результату добавить примерно 30% - так Вы получите необходимую мощность портативного генератора. Для дальнейшего примера возьмем цифру 7 Квт.

Какой будет расход топлива портативного генератора?

Конечно Вы можете слепо верить заявлениям производителя, что именно их генераторы чуть ли не на святом духе работают, но достоверность этих заявлений Вы можете сами легко проверить следующим способом:

• Мощность ДВС будет на 15...40% больше электрической мощности генератора (сюда также включен поправочный коэффициент на КПД электрического генератора переменного тока при полной нагрузке). И чем более дешевый генератор, тем больше шансов получить не нижнюю границу, а верхнюю, так как портативные генераторы собирают из "кубиков" (у поставщиков комплектующих есть отдельные линейки генераторов разной мощности и двигателей разной мощности). Эти "кубики" могут сочетаться более или менее удачно по балансу характеристик. И естественно, что за более широкую гамму комплектующих, которые будут лучше согласованы между собой, необходимо заплатить более высокую цену. Для дальнейшего примера возьмем достаточно оптимистичную цифру 7 Квт + 25% = 8,75 Квт мощности ДВС. Округляем до 9 КВт.
• У любого ДВС (двигателя внутреннего сгорания) есть такая характеристика, как удельный расход топлива на единицу мощности, измеряемый в гр/КВт*ч. Эта величина не постоянная, и зависит от частоты вращения вала двигателя (оборотов) и нагрузки. Минимальное значение достигается в зоне максимального крутящего момента при 100% нагрузке. Любое отклонение в сторону (вращение быстрее или медленнее) и уменьшение нагрузки приводит к росту этого показателя. А он напрямую влияет на то, сколько будет потреблять топлива портативный генератор: при удельном расходе топлива 240 гр/КВт*ч и развиваемой мощности 9 КВТ генератор будет потреблять 2,16 кг топлива в час. Или для более простого понимания: 2,94 литра топлива в час (при плотности бензина 0,735 кг/л). Да да - в идеальном случае наш расчетный генератор будет питать электрическую нагрузку в 7 Квт и тратить при этом 3 литра бензина в час. Или 0,43 литра бензина на 1 КВт электрической мощности.

А дальше пойдут минусы:

• КПД генератора переменного тока зависит от величины нагрузки - чем меньше нагрузка от максимальной, тем меньше КПД. И если при 100% нагрузки КПД будет 95...97%, то при 30% нагрузке КПД упадет до 50...60%
• 240 г/Квт*ч - это удельный расход удачно подобранного по мощности ДВС с хорошо проработанной системой питания для работы на фиксированном режиме и отличным техническим состоянием. В недорогих генераторах применяются подходящие по мощности и достаточно примитивные двигатели для скутеров без какой-либо оптимизации систем питания и газораспределения. И там при малых нагрузках удельный расход топлива может достигать 300...400 г/Квт*ч и более.

Поэтому нет ничего удивительного, что когда Вы пожелаете закончить вечер романтическим ужином при свечах и просмотре фильма из домашней библиотеки на современном энергосберегающем телевизоре (суммарная нагрузка будет около 0,5 КВт), а наш идеальный портативный генератор все равно будет потреблять 1...1,5 л/час. То есть каждый киловатт электрической мощности будет обходится в 2...3 раза дороже.

Какой выход из ситуации?

Использовать сочетание портативного генератора и системы аккумулирования электрической энергии. Система аккумулирования электрической энергии будет сглаживать колебания нагрузки на портативный генератор - догружать его при низкой нагрузке, запасая при этом энергию, и отдавать во внутреннюю сеть часть энергии при высокой нагрузке. Тот же принцип, как у гидроаккумуляторных электростанций, которые запасают энергию в виде потенциальной энергии воды, закаченной из нижнего водоема в верхний в ночное время. А в пиковое время потребления электрической энергии вода сливается из верхнего водоема в нижней и вращает генератор, который отдает электрическую энергию в сеть.

Я сейчас не успею создать примерный расчет (скоро отключение электроэнергии будет), но скорее всего он должен базироваться на таких принципах:

• система накопления электрической энергии должна иметь возможность заряжаться от портативного генератора
• система накопления электрической энергии должна быть "единым входом" во внутреннюю энергосистему дома и для обычной электрической линии и для портативного генератора
• система накопления электрической энергии должна постоянно стремиться быть полностью заряженной
• емкость системы накопления электрической энергии в Квт*ч должна быть равной примерно 0,5...0,7 возможной максимальной потребляемой нагрузки
• выходная электрическая мощность портативного генератора должна быть равной примерно 0,5 возможной потребляемой нагрузки
• При такой схеме система накопления энергии позволит использовать портативный генератор только в максимально эффективном режиме полной нагрузки, а остальное время он будет выключенным

Только так Вы сможете максимально оптимизировать свои расходы на автономное энергоснабжение. А потом обязательно наступит наша победа, а значит прекратятся террористические ракетные обстрелы нашей энергогенерации. И жизнь наладится!