Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Группа небольших ветряных турбин, обеспечивающих электроэнергией общину в Дали , Юньнань , Китай

Микрогенерация - это мелкомасштабное производство тепла и электроэнергии отдельными лицами, малыми предприятиями и сообществами для удовлетворения своих собственных потребностей в качестве альтернативы или дополнения к традиционной централизованной электроэнергии, подключенной к сети. Хотя это может быть мотивировано практическими соображениями, такими как ненадежное электроснабжение или большое расстояние от электросети , этот термин в настоящее время в основном используется для экологически безопасных подходов, которые стремятся к нулевому или низкоуглеродному следу или снижению затрат. Он отличается от микромощности тем, что в основном касается стационарных электростанций, а не использования мобильных устройств.

Технологии и установка [ править ]

Технологии микрогенерации включают небольшие ветряные турбины , микрогидравлические системы , солнечные фотоэлектрические системы , микробные топливные элементы , тепловые насосы с наземным источником энергии и микрокомбинированные теплоэлектроцентрали . [1] Эти технологии часто объединяются для создания гибридного энергетического решения, которое может предложить превосходные характеристики и меньшую стоимость, чем система на основе одного генератора. [2]

Электростанция [ править ]

Помимо электростанции (например, ветряной турбины и солнечной панели), обычно требуется и / или предусматривается инфраструктура для хранения энергии и преобразования энергии, а также подключение к обычной электросети . Хотя подключение к обычной электросети не является обязательным, оно помогает снизить затраты, позволяя использовать схемы финансовой компенсации . Однако в развивающихся странах начальные затраты на это оборудование, как правило, слишком высоки, поэтому не остается другого выбора, кроме как выбрать альтернативные установки. [3]

Требуется дополнительное оборудование помимо электростанции [ править ]

Полная фотоэлектрическая солнечная система

Все оборудование, необходимое для настройки рабочей системы и для автономной генерации и / или подключения к электросети, поэтому называется балансом системы [4] и состоит из следующих частей с фотоэлектрическими модулями. -системы:

Устройство накопления энергии [ править ]

Основная проблема с внесетевыми солнечными и ветряными системами заключается в том, что энергия часто требуется, когда солнце не светит или когда ветер спокойный, это обычно не требуется для систем, подключенных к чистой сети:

  • серия стационарных или герметичных необслуживаемых батарей глубокого цикла (наиболее распространенное решение) [5]

или другие средства хранения энергии (например , водородные топливные элементы , Супермаховик , гидроэлектричество гидроаккумулирующего , сжатый воздух , резервуары, ...) [6]

  • контроллер заряда для зарядки батареи или другой накопитель энергии

Для преобразования энергии батареи постоянного тока в переменный ток, как требуется для многих устройств, или для подачи избыточной мощности в коммерческую электросеть:

  • инвертор или сетка-интерактивный инвертор . Все это также иногда называют «оборудованием для регулирования мощности».

Оборудование безопасности [ править ]

  • заземления , переключатели передачи или выключатели-разъединители и устройства защиты от перенапряжения . Все это также иногда называют «защитным оборудованием».

Обычно в микрогенерации домов в развивающихся странах вместо них используются сборные домовые системы электропроводки (в виде жгутов проводов или сборных распределительных устройств ). [7] Упрощенные коробки домашней электропроводки и кабели, известные как жгуты проводов, можно просто купить и установить в здании, не требуя больших знаний о самой проводке. Таким образом, их могут установить даже люди без технических знаний. Кроме того, они относительно дешевы и предлагают преимущества в плане безопасности. [8]

  • счетчики аккумуляторов (для заряда и напряжения ), а также счетчики для потребляемой мощности и подачи электроэнергии в обычную электросеть
Система малой генерации (DIY)

Для ветряных турбин [ править ]

С ветряными турбинами, гидроэлектростанциями, ... дополнительное оборудование, необходимое [9] [10] [11] [12] , более или менее такое же, как и с фотоэлектрическими системами (в зависимости от типа используемой ветряной турбины, [13] но также включают:

  • ручной выключатель
  • фундамент для башни
  • система заземления
  • устройства отключения и / или фиктивной нагрузки для использования при сильном ветре, когда вырабатываемая мощность превышает текущие потребности и емкость системы хранения.
Вибро-ветровая энергия [ править ]

Разрабатывается новая технология энергии ветра, которая преобразует энергию колебаний энергии ветра в электричество. Эта энергия, называемая технологией Vibro-Wind, может использовать ветер меньшей силы, чем обычные ветряные турбины, и может быть размещена практически в любом месте.

Прототип состоял из панели с осцилляторами, сделанными из кусков пены. Преобразование механической энергии в электрическую осуществляется с помощью пьезоэлектрического преобразователя - устройства из керамики или полимера, которое испускает электроны при напряжении. Созданием этого прототипа руководил Фрэнсис Мун, профессор механической и аэрокосмической техники Корнельского университета . Работа Муна в Vibro-Wind Technology финансировалась Центром устойчивого развития Аткинсона в Корнелле. [14]

Возможные настройки [ править ]

Возможны несколько установок микрогенерации. Это:

  • Автономные настройки, которые включают:
    • Установки вне сети без накопителя энергии (например, батареи, ...)
    • Установки вне сети с накоплением энергии (например, аккумулятор, ...)
    • Станции зарядки аккумуляторов [15]
  • Установки, подключенные к сети, которые включают:
    • Сеть с резервным питанием критических нагрузок
    • Подключенные к сети установки без схемы финансовой компенсации
    • Установки, подключенные к сети с чистым счетчиком
    • Сетевые подключения с чистой покупкой и продажей [16]

Все упомянутые установки могут работать либо на одной электростанции, либо на комбинации электростанций (в этом случае это называется гибридной энергетической системой). В целях безопасности установки, подключенные к сети, должны автоматически отключаться или переходить в «анти-изолированный режим» при сбое в электросети. Подробнее об этом читайте в статье о состоянии островков .

Затраты [ править ]

В зависимости от выбранной конфигурации (схема финансовой компенсации, электростанция, дополнительное оборудование) цены могут варьироваться. Согласно « Практическому действию» , микрогенерация дома, в которой используются новейшие технологии экономии затрат (жгуты проводов, готовые платы, дешевые электростанции своими руками, например ветряные турбины), домашние расходы могут быть чрезвычайно низкими. Фактически, в «Практическом действии» упоминается, что многие домохозяйства в фермерских сообществах в развивающихся странах тратят на электроэнергию менее 1 доллара в месяц. . [17] Однако, если вопросы решаются менее экономично (с использованием большего количества коммерческих систем / подходов), затраты будут значительно выше. Однако в большинстве случаев финансовая выгода по-прежнему будет достигаться за счет использования микрогенерации на возобновляемых электростанциях; часто в диапазоне 50-90% [18]поскольку местное производство не имеет потерь при транспортировке электроэнергии по линиям электропередач на большие расстояния или потерь энергии из-за эффекта Джоуля в трансформаторах, где в целом теряется 8-15% энергии. [19]

В Великобритании правительство предлагает как гранты, так и обратную связь, чтобы помочь предприятиям, общинам и частным домам установить эти технологии. Предприятия могут списать полную стоимость установки из налогооблагаемой прибыли, в то время как домовладельцы получают грант по фиксированной ставке или выплаты за кВт · ч электроэнергии, произведенной и возвращенной в национальную сеть. Общественные организации также могут получить грант в размере до 200 000 фунтов стерлингов. [20]

В Великобритании Схема сертификации микрогенерации обеспечивает одобрение установщиков и продуктов микрогенерации, что является обязательным требованием для схем финансирования, таких как льготы по тарифам и поощрение за возобновляемое тепло.

Четность сетки [ править ]

Сетка четность (или четность сокета ) происходит , когда альтернативная энергия источник может генерировать электричество при levelized стоимости энергии (LCOE) , которая меньше или равна цене покупательной способности от электрической сети . Достижение сетевого паритета считается точкой, в которой источник энергии становится претендентом на широкое развитие без субсидий или государственной поддержки. Широко распространено мнение, что массовый переход поколения к этим формам энергии произойдет, когда они достигнут сетевого паритета.

Сетевой паритет был достигнут в некоторых местах с использованием энергии ветра на суше около 2000 года, а с помощью солнечной энергии он был впервые достигнут в Испании в 2013 году. [21] [22] [23]

Сравнение с крупномасштабной генерацией [ править ]

Большинство форм микрогенерации могут динамически уравновешивать спрос и предложение на электроэнергию, производя больше энергии в периоды высокого спроса и высоких цен на сеть и меньше энергии в периоды низкого спроса и низких цен на сеть. Эта «гибридная сеть» позволяет как системам микрогенерации, так и крупным электростанциям работать с большей энергоэффективностью и рентабельностью, чем любая из них в одиночку.

Внутренняя самодостаточность [ править ]

Значок микрогенерации.
Горизонтально-осевая микро-ветряная мельница в Лахоре, номинальная мощность 1000 Вт

Микрогенерация может быть интегрирована как часть самодостаточного дома и обычно дополняется другими технологиями, такими как домашние системы производства продуктов питания ( пермакультура и агроэкосистема ), сбор дождевой воды , компостирующие туалеты или даже полные системы очистки сточных вод . Отечественные технологии микрогенерации включают в себя фотоэлектрические солнечные системы , небольшие ветряные турбины , микрокомбинированные теплоэлектроцентрали , биодизель и биогаз .

Небольшая ветряная турбина Quietrevolution QR5 Gorlov типа с вертикальной осью в Бристоле, Англия. Имея диаметр 3 м и высоту 5 м, он имеет номинальную мощность 6,5 кВт в сети.

Частная генерация децентрализует производство электроэнергии, а также может централизовать объединение избыточной энергии. Хотя они должны быть приобретены, солнечная черепица и панели доступны. Капитальные затраты высоки, но позволяют сэкономить в долгосрочной перспективе. При соответствующем преобразовании мощности солнечные фотоэлектрические панели могут работать с теми же электроприборами, что и электричество из других источников. [26]

Пассивное солнечное нагревание воды - еще один эффективный метод использования солнечной энергии. Самый простой способ - солнечный (или черный пластиковый) пакет. Поставьте на солнце от 5 до 20 литров (от 1 до 5 галлонов США) и дайте ему нагреться. Идеально подходит для быстрого принятия теплого душа. [27]

Обогреватель «хлебница» может быть легко изготовлен из переработанных материалов и базового опыта строительства. Состоит из одного или множества черных резервуаров, установленных внутри прочной коробки, изолированной снизу и по бокам. Крышка, расположенная горизонтально или под углом для максимального попадания солнечных лучей, должна быть хорошо закрыта и из прозрачного материала для остекления (стекла, стекловолокна или литого пластика, устойчивого к высоким температурам). Холодная вода поступает в резервуар около дна, нагревается и поднимается наверх, где по трубопроводу возвращается в дом. [27]

Тепловые насосы с грунтовым источником используют стабильную температуру грунта за счет накопления тепловой энергии грунтом. Обычно грунтовые тепловые насосы имеют высокую начальную стоимость и их трудно установить среднему домовладельцу. Они используют электродвигатели для передачи тепла от земли с высоким уровнем эффективности. Электроэнергия может поступать из возобновляемых источников или из внешних невозобновляемых источников.

Топливо [ править ]

Биодизель - это альтернативное топливо, которое может приводить в действие дизельные двигатели и может использоваться для отопления жилых помещений. Многочисленные формы биомассы, включая сою, арахис и водоросли (которые дают самый высокий урожай), могут быть использованы для производства биодизеля. Переработанное растительное масло (из ресторанов) также можно преобразовать в биодизель.

Биогаз - еще одно альтернативное топливо, созданное из отходов жизнедеятельности животных. Хотя это менее практично для большинства домов, ферма является идеальным местом для реализации этого процесса. При смешивании отходов и воды в резервуаре с оставшимся пространством для воздуха метан естественным образом образуется в воздушном пространстве. Этот метан можно вывести по трубам, сжечь и использовать для костра.

Политика правительства [ править ]

Политики привыкли к энергетической системе, основанной на крупных централизованных проектах, таких как атомные или газовые электростанции. Изменение мышления и стимулов делает микрогенерацию более популярной. Нормы планирования также могут потребовать рационализации, чтобы облегчить переоборудование микрогенерирующих объектов в дома и здания.

Большинство развитых стран, включая Канаду (Альберта), Соединенное Королевство, Германию, Польшу, Израиль [28] и США, имеют законы, разрешающие продажу микрогенерированной электроэнергии в национальную сеть.

Альберта, Канада [ править ]

В январе 2009 года вступил в силу Постановление правительства Альберты о микрогенерации, устанавливающее правила, позволяющие жителям Альберты производить собственную экологически чистую электроэнергию и получать кредит за любую мощность, которую они отправляют в электрическую сеть.

Польша [ править ]

В декабре 2014 года польское правительство проголосует за законопроект, который призывает к микрогенерации, а также к крупномасштабным ветряным электростанциям в Балтийском море в качестве решения по сокращению выбросов CO2 от угольных электростанций страны, а также для уменьшения зависимости Польши от Российский газ. Согласно условиям нового законопроекта, частные лица и малые предприятия, которые производят до 40 кВт «зеленой» энергии, получат 100% рыночной цены за любую электроэнергию, которую они возвращают в сеть, а предприятия, которые создают крупномасштабные оффшорные ветровые установки. фермы в Балтии будут иметь право на субсидирование со стороны государства. Затраты на реализацию этой новой политики будут компенсированы введением нового налога на неустойчивое использование энергии. [29]

Соединенные Штаты [ править ]

В 50 штатах США непоследовательная политика в области производства энергии. Энергетическая политика и законы государства могут существенно различаться в зависимости от местоположения. В некоторых штатах к коммунальным предприятиям предъявляются требования, согласно которым определенный процент от общего объема производства электроэнергии должен производиться из возобновляемых источников. Для этого к возобновляемым источникам относятся ветровая, гидроэлектрическая и солнечная энергия, будь то крупные проекты или проекты микрогенерации. Кроме того, в некоторых областях энергетическим компаниям необходимы переводные кредиты на использование возобновляемых источников энергии для выполнения этих требований. В результате в некоторых частях США энергетические компании будут оплачивать часть стоимости проектов микрогенерации из возобновляемых источников в своих зонах обслуживания. Эти скидки дополняют любые применимые федеральные или государственные налоговые льготы по налогу на прибыль от возобновляемых источников энергии. В других сферах,такие скидки могут отличаться или быть недоступными.

Соединенное Королевство [ править ]

Правительство Великобритании опубликовало свою Стратегию микрогенерации [30] в марте 2006 года, хотя многие комментаторы расценили это как разочарование. [31] Напротив, Закон об изменении климата и устойчивой энергетике 2006 года был расценен как позитивный шаг. [32] Чтобы заменить ранее существовавшие схемы, Министерство торговли и промышленности (DTI) в апреле 2006 г. запустило Программу строительства зданий с низким содержанием углерода , которая предоставляла гранты отдельным лицам, сообществам и предприятиям, желающим инвестировать в технологии микрогенерирования. Эти схемы, в свою очередь, были заменены новыми предложениями Министерства энергетики и изменения климата (DECC) по возврату чистой энергии через льготные тарифы.[33] для выработки электроэнергии с апреля 2010 г. и Стимулыдля возобновляемого тепла [34] для производства тепла из возобновляемых источников с 28 ноября 2011 г.

Льготные тарифы предназначены для стимулирования маломасштабной (менее 5 МВт) низкоуглеродной выработки электроэнергии. Эти льготные тарифы работают вместе с обязательством по возобновляемым источникам энергии (RO), которое останется основным механизмом для стимулирования развертывания крупномасштабного производства электроэнергии из возобновляемых источников. Программа стимулирования использования возобновляемых источников тепла (RHI) предназначена для стимулирования производства тепла из возобновляемых источников. В настоящее время они также предлагают до 21 пенса за кВтч с декабря 2011 года в тарифах на фотоэлектрическую энергию плюс еще 3 пенни за экспортный тариф - общая цифра, которая может означать, что домохозяйство может заработать вдвое больше, чем они в настоящее время платят за электроэнергию. [35]

31 октября 2011 года правительство объявило о внезапном снижении зеленого тарифа с 43,3 пенсов / кВтч до 21 пенсов за кВтч, при этом новый тариф будет применяться ко всем новым солнечным фотоэлектрическим установкам с датой получения права на участие 12 декабря 2011 года или позднее. [ 36]

Видный английские политики , которые объявили , что они приспосабливают microgenerating объектов в свои дома включают в себя лидер Консервативной партии, Дэвид Кэмерон , и Научный труд министр , Малькольм Уикс . В эти планы входили небольшие ветряные турбины отечественного производства. Кэмерона, прежде чем стать премьер-министром на всеобщих выборах 2010 года , спросили во время интервью на канале BBC One The Politics Show 29 октября 2006 года, будет ли он делать то же самое, если доберется до Даунинг-стрит, 10 . «Если бы они позволили мне, да», - ответил он. [37]

В предбюджетном отчете за декабрь 2006 г. [38] правительство объявило, что продажа излишков электроэнергии от установок, предназначенных для личного пользования, не будет облагаться подоходным налогом . Соответствующее законодательство было включено в Закон о финансах 2007 года [39].

В популярной культуре [ править ]

Несколько фильмов и телешоу, таких как «Берег москитов» , « Иерихон» , «Машина времени» и « Семья Робинсонов из Беверли-Хиллз» , сделали многое для повышения интереса к микрогенерации среди широкой публики. Веб - сайты , такие как Instructables и практических действий предлагают DIY решения , которые могут снизить стоимость микропроизводство, тем самым увеличивая свою популярность. В специализированных журналах, таких как OtherPower и Home Power, также можно найти практические советы и рекомендации. [40]

См. Также [ править ]

  • Соответствующая технология ; включает список технологий, используемых для создания микрогенерации
  • Автономное здание
  • Аккумулятор глубокого разряда (тип аккумуляторов, который будет использоваться в бытовых автономных системах)
  • Распределенная генерация
  • Внутреннее потребление энергии (предлагает расчеты для создания микрогенераторных установок)
  • Система аварийного питания
  • Домашний топливный элемент
  • Водородная станция
  • MicroFIT
  • Микросеть
  • Фотоэлектрическая матрица
  • Малая гидро
  • Малая ветроэнергетика
  • Электрическая система с привязкой к сети

Ссылки [ править ]

  1. ^ «Возобновляемая энергия на месте - Возобновляемая энергия - Повторно используемая энергия - Правило Мертона - Плюсы и минусы Варианты возобновляемой энергии - Микрогенерация - Решения для зеленой энергии - Тепловые насосы наземного источника - Варианты зеленой энергии» .
  2. ^ Джинн, Клэр (2016-09-08). «Выбор энергии и сочетание: гибридные системы - следующая большая вещь?» . www.csiro.au . CSIRO . Дата обращения 9 сентября 2016 .
  3. ^ «Практические действия - Энергия для сельских сообществ» . Архивировано из оригинала на 2016-03-08 . Проверено 16 марта 2008 .
  4. ^ "Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии - Министерство энергетики" .
  5. ^ «Практические действия - Энергия для сельских сообществ (включает краткое описание батарей)» . Архивировано из оригинала на 2016-03-08 . Проверено 16 марта 2008 .
  6. ^ «Добро пожаловать в Sietch - проекты производят собственный водород» .
  7. ^ "Упоминание о сборной домашней электропроводке и ее системах" . Архивировано из оригинала на 2016-03-08 . Проверено 16 марта 2008 .
  8. ^ «Преимущества монтажных жгутов» . Архивировано из оригинала на 2016-03-08 . Проверено 16 марта 2008 .
  9. ^ "Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии - Министерство энергетики" .
  10. ^ "Магазин Gaiam для йоги, фитнеса, медитации, активного сидения и оздоровительных товаров" . Архивировано из оригинала на 2008-02-25.
  11. ^ Дополнительное оборудование, необходимое для ветряных турбин (EnergyAlternatives). Архивировано 14 марта 2008 г. на Wayback Machine.
  12. ^ "Chispito Information - VelaCreations" .
  13. ^ Схема, показывающая определенные компоненты в качестве контроллеров, встроенных в саму ветряную турбину. Архивировано 3 апреля 2008 г. на Wayback Machine.
  14. Джу, Энн (25 мая 2010 г.). «Студенты используют колебания ветра для получения электричества» . Корнельские хроники . Проверено 20 июля 2011 года .
  15. ^ «Объяснение станций зарядки аккумуляторов» . Архивировано из оригинала на 2016-03-08 . Проверено 16 марта 2008 .
  16. ^ "Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии - Министерство энергетики" .
  17. ^ «Домохозяйства сокращают свои расходы на энергию до 1 доллара в месяц с помощью возобновляемой микрогенерации» . Архивировано из оригинала на 2016-03-08 . Проверено 16 марта 2008 .
  18. ^ "Управление энергоэффективности и возобновляемых источников энергии - Министерство энергетики" .
  19. ^ «Насколько велики потери в ЛЭП? - Блог Schneider Electric» . 25 марта 2013 г.
  20. ^ Информация о Великобритании Грант Финансирование Архивировано 2009-11-09 в Wayback Machine
  21. Келли-Детвайлер, Питер. «Паритет солнечных энергосистем приходит в Испанию» .
  22. ^ "Испания достигает паритета энергосистемы для солнечной энергии - OilPrice.com" .
  23. ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2013-12-25 . Проверено 28 ноября 2013 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
  24. ^ «Журнал Green Building переехал на GreenBuilding.co.uk» .
  25. ^ Milieu Centraal , 29 апреля 2009 - Stadsverwarming ан blokverwarming
  26. Fritsch, Al и Paul Gallimore. Исцеление Аппалачей: устойчивый образ жизни с помощью соответствующих технологий. Лексингтон, Кентукки. UP Кентукки, 2007.
  27. ^ a b «Как построить пассивный солнечный водонагреватель» .
  28. ^ Государство Израиль Решения коммунального Authority # 216 (иврит) архивации 2009-08-24 в Wayback Machine
  29. ^ «Правительство пересматривает законопроект об устойчивой энергии» .
  30. ^ Великобритания Департамент торговли и промышленности микропроизводство стратегии Архивированные 2006-06-18 в Wayback Machine
  31. ^ Разочарование плана электропитания дома BBC News о стратегии микрогенерации Министерства торговли и промышленности Великобритании
  32. ^ Группы по устойчивой энергетике приветствуют парламентскую инициативу по сокращению выбросов , связанных с изменением климата , статью за микровластями о Законе об изменении климата и устойчивой энергии 2006 г.
  33. ^ Чистый Cashback энергия Льготные тарифы Архивированные 2010-05-11 в Wayback Machine
  34. ^ Возобновляемые источники тепла Архивировано 22 сентября 2010 г. в Wayback Machine
  35. ^ «Экспортные тарифы - Тарифы ФИ» .
  36. ^ «Баркер: следует избегать взлетов и падений солнечной энергии - Объявления» . decc.gov.uk.
  37. The Times (30 октября 2006 г.). Кэмерон: Я бы купил ветряную турбину № 10 . Проверено 15 мая 2010.
  38. ^ Предварительный бюджетный отчет 2006, раздел 7.31. Архивировано 1 декабря 2006 г. в Wayback Machine.
  39. ^ Управление информации государственного сектора; Закон о финансах 2007 г., глава 11, часть 2, «Окружающая среда» . Проверено 14 мая 2010.
  40. ^ OtherPower и Home Power как популярные журналы по микрогенерации своими руками

Внешние ссылки [ править ]

Части самодостаточности систем [ править ]

  • Microgeneration.com - Основная информация по настройке микрогенерации в домашних условиях
  • Информация о точных расчетах бытового потребления электроэнергии для создания частично / или полностью автономных систем
  • Информация о практических действиях по настройке микрогенерации в домашних условиях
  • Hope Farm Информация о ветроэнергетике - страница о поощрении, строительстве и мониторинге энергии, вырабатываемой небольшими ветряными электростанциями на ферме в северной части штата Нью-Йорк.
  • Безтурбинная ветроэнергетика - The New York Times
  • Регулирование микрогенерации

Связанные с Великобританией [ править ]

  • Возобновляемые источники тепла
  • Установщики информации о схеме сертификации Microgeneration
  • Информация Ofgem о льготных тарифах
  • Журнал Building for a Future: Microgeneration - хорошо или плохо?

Академическая статья, посвященная Индии [ править ]

  • «Рынок беспроводной электроэнергии: случай Индии». DOI : 10.1016 / j.enpol.2009.11.037 . Цитировать журнал требует |journal=( помощь )