bigdrum (bigdrum) wrote,
bigdrum
bigdrum

Category:

Prototype this по-русски - выпуск 92. Зелень зеленая.



Что-то мы давно ничего не изобретали, не находите? Надо исправляться...

Поговорим о зеленой энергетике.

Да, зеленая энергетика в силу нестабильности генерации плохо подходит для питания основных потребителей электроэнергии - промышленной инфраструктуры. Промышленности нужна стабильная и устойчивая генерация. Опять же, зависимость от условий природы заставляет нас, в случае значительной доли зеленой генерации, производить избыточные мощности. То есть, при потребности в 1000 единиц мы должны произвести генерирующих мощностей (ГМ) на 2000 единиц, например - иначе при провале генерации (солнышко зашло за тучи) нам придется срочно выключать заводы, а это - по технологическим требованиям - не всегда возможно без аварий или даже катастроф. Наконец, в силу вышеописанного, КПД зеленых ГМ получается ниже, нежели технически возможное максимальное, что уже заставляет чесать репу в поисках ответа на вопрос "нахемингуя, бро?".

Значительные зеленые ГМ требуют более сильной отработки традиционными ГМ, работающими в режиме "подруливания". Что опять же - не добавляет ресурса последним.

Короче, "зеленка" - это такой большой заманчивый геморрой.

Однако следует сказать, что уникальные качества зеленки - возможность работать без расхода энергоносителей, легкость (в нормальных масштабах) сборки и введения в эксплуатацию, возможность работать вне логистических цепей поставок тех же энергоносителей - привлекали, привлекают и будут привлекать к ней как энтузиастов, так и серьезные организации. Потому вопрос - можно ли улучшить эксплуатационные характеристики "зеленки" таким образом, чтобы в "правильном месте" она приносила вместо проблем радость пользователям?

Думаю, можно.

Прежде всего нужно понять, что наиболее приемлемая ниша для зеленки - это все же уровень индивидуального потребителя. Промышленная генерация затруднена, с одной стороны, вышеописанными проблемами, и с другой - трудностью запасания энергии впрок. Наиболее продвинутая зеленка на сегодняшний день выглядит следующим образом. У нас есть генерирующая мощность (ГМ), которая создает неустойчивый поток генерации. Далее у нас есть аккумулятор (АК) - в виде ГАЭС, АКБ, термоаккумулятора. И наконец - к этому богатству подключен потребитель. Отдельно следует сказать о том, что вот все это еще подключается к сети общего пользования, чтобы сбрасывать в нее, или брать из нее, в зависимости от генерации, энергию. Избыточная энергия сбрасывается, недостающая - берется.

И вот в этой вот наиболее продвинутой схеме у нас кроется большая жопа.

Я бы даже сказал - наиболее продвинутая жопа.



В чем она заключается?

Ток заряда АКБ - константный. Допустим, АКБ при заряде потребляет десять единиц энергии. Потребление пользователя - тоже условно можно считать константным. Статистически оно усредняется на числе потребителей, и в среднем оно в данное время суток одно и то же. Например, тоже десять единиц на рыло. 10+10=20.

Ярко светит солнце, АКБ заряжается после бурной ночи, генерация у нас - например - 30 единиц на рыло. Каждый из пользователей отдает в сеть 10 единиц, у нас сальдо энергобаланса положительное, и с нашей отдачи работает цех на местном заводике. Пусть у нас потребителей 100, а цех все и потребляет - то есть 1000 единиц. От городской сети мы получаем ноль (0), регулирующая мощность энергосети отдыхает.

Тут заходит солнышко за тучку, ну или ветер стихает. Генерация с 10 единиц падает до 5. На каждом пользователе у нас получается отрицательный дебет в -15 единиц - всего -1500, плюс завод хочет кушать, получается еще -100, всего -2500 единиц.

Давайте сопоставим это с ситуацией, в которой работала бы энергосеть при отсутствии зеленки. 10 единиц потребления на количество пользователей (100) плюс завод 1000 - мы имели бы дебет в -2000.

То есть с зеленой энергетикой у нас дебет в -2500, а без нее - -2000. Соответственно, при установке зеленки потребителям мы должны вместо того, чтобы расслабиться по поводу "подруливающих" мощностей, наоборот, построить дополнительные ГМ. Идиотизм, правда? Чтобы озеленить нашу сраную деревню, нам нужно еще один генератор на электростанции поставить. Бред, верно?



Причем нужно понимать, что чем шире у нас распространенность зеленки - тем больше обычных электростанций надо достраивать, и тем резче управляющие мощности должны реагировать на колебания генерации в сети распределения.

Вопрос. Можно ли сделать что-то такое, чтобы при подключении солнечной батареи к сети распределения эта самая сеть не накрылась медным тазом?

Решение есть.



Первое. АК не должен быть подключен к сети распределения ВООБЩЕ. То есть - потребление заряда батареи для сети должно быть нулевым. Таким образом мы придем к ситуации, когда подруливающие мощности сети распределения не испытывают дополнительной нагрузки. В случае, если АК используется без ГМ, то есть фактически представляет из себя большой УПС, контроллер АК должен увеличивать ток заряда постепенно. Например, с нуля до десяти номинальных единиц за несколько минут. Это позволит снизить скачки потребления в сети. Однако при наличии ГМ с неустойчивой генерацией (ветряк, солнечная батарея) аккумулятор должен быть отключен от сети ПОЛНОСТЬЮ.

Тем самым мы проблему устойчивости генерации перекладываем с сети распределения на конечного потребителя.

Второе. АК должен работать в режиме демпфера. При возрастании генерации ГМ он должен потреблять избыток генерации, таким образом, чтобы отдача энергии в сеть также возрастала плавно. А при снижении генерации - возмещать недостаток таким образом, чтобы потребление из сети плавно же и возрастало. В таком варианте у нас колебания генерации полностью ложатся на плечи аккумулятора. Что его, конечно же, убивает.



Почему убивает? Потому что даже самые лучшие аккумуляторы имеют эффект памяти, и в предлагаемой конфигурации, вынужденные работать в постоянных циклах заряд-разряд, очень быстро теряют свои характеристики.

Что делать с этой напастью?

Решение заключается в том, чтобы обеспечить АК своей "подруливающей" мощностю, разделив на две половинки. Одна половинка - обычный аккумулятор, который эксплуатируется щадящим образом, и просто держит заряд на всякий случай, и вторая - "маневровый накопитель", который постоянно заряжается-разряжается, обеспечивая стабильность работы потребителя, сети распределения, стабильность параметров заряда основного аккумулятора. При этом маневровая мощность, по понятным причинам, должна быть без эффекта памяти, например, на базе суперконденсаторов.

Рассмотрим следующую схему.

ГМ (генерирующая мощность), АК (аккумулятор), РАК (регулирующий аккумулятор - наш суперконденсатор) и СР (сеть распределения) подключены к контроллеру электропитания дома. Контроллер электропитания следит за плавностью потребления от сети распределения, чтобы наша зеленка не гробила коммунальную (муниципальную, государственную) собственность. Контроллер маневрирует мощностью РАК, переводит АК в режим заряда-разряда, и плавно меняет режим отдачи-потребления из СР. РАК, как дурной, заряжается-разряжается. При этом его мощность используется как для обеспечения плавного режима заряда-разряда АК, так и для регуляции потребления. ГМ работает в своем, природой получающемся, режиме, скидывая энергию в РАК.

При таком варианте компоновки вредное влияние на сеть распределения со стороны "зеленки" минимизируется. Потребление энергии потребителем становится устойчивым. Аккумулятор живет дольше.

Естественно, в таком варианте нам нужна аккумуляторная батарея повышенной мощности, нам нужен РАК, нам нужен контроллер. Учитывая то, что алгоритм работы в общем случае - отлаживается программно, технической проблемы здесь нет. Более того, поведение системы можно сделать адаптируемым. Все вопросы устойчивости потребления ложатся на плечи потребителя, и общая энергосистема может работать в гораздо более комфортных условиях. Более того, учитывая возросшую сложность системы (появился программный компонент), возможна оперативная диагностика, например, система сама может рекомендовать увеличить емкость АК или РАК исходя из накопленных данных о работе.

И да - стоимость такой "зеленки" оказывается выше, чем обычной.

Мне кажжется, что при таком подходе зеленая генерация может увеличить долю в общем энергобалансе без нарастания вредных "спецэффектов" до критических величин. И значит - может быть полезной, а не вредной. Также мне кажется, что промышленное производство вышеописанных решений, в силу серийности, будет не таким сложным, а сими изделия не такими дорогими, как на первый взгляд. Я думаю, что все проблемы зеленой энергетики связаны прежде всего с тем, что она пока слишком проста, слишком простые решения применяются, не отвечающие усложненным условиям задачи прерывистой генерации. Я думаю, подход требует усложнения, иначе в заботе о природе мы просто угробим и природу, и энергетическую инфраструктуру.

В общем - где-то так...
Tags: Prototype this по-русски
Subscribe

  • Ответ агрессору

    Пока американцы готовятся снимать фильм в космосе, пока россияне отработали на МКС (два киноэкипажа последовательно - я не завидую космонавтам,…

  • Шикарный фильм!

    Американцы молодцы. Вот в данном конкретном случае, не везде, конечно... :) Но в этом фильме они точно молодцы. Фильм набит информацией с первых…

  • Обещанная космическая идея...

    Короче. Посмотрел я сейчас по списку всех планетоходов, запущенных человечеством... И охренел. Проходимость колеса в грунте прямо пропорциональна…

promo bigdrum февраль 17, 2019 22:31 6
Buy for 10 tokens
На мейл-ру пролетела очередная "желтая" новость, коих не счесть. Касательно контактов с инопланетянами. В силу чего, втыкая по причине небольшой эмоциональной раздолбанности, я вот тут вдруг решил взять и откомментировать это дело. Да, ребята! МЫ БУДЕМ ГОВОРИТЬ ОБ НЛО, ПРИШЕЛЬЦАХ…
  • Post a new comment

    Error

    Anonymous comments are disabled in this journal

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

  • 0 comments