Sistema de suministro de energía autónomo

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Sistema de suministro de energía autónomo (sistema de suministro de energía autónomo, SAP, SAEP): un conjunto de fuentes y sistemas para convertir energía eléctrica.

La composición de los sistemas autónomos de suministro de energía

El sistema autónomo de suministro de energía (EPS) puede incluir:

fuente de electricidad : por ejemplo: central o generador de gas, gasolina y diesel, siempre con arranque eléctrico, así como fuentes de energía autónomas del sol o del viento
sistema de conversión de energía : inversor (generalmente bidireccional), utilizado para convertir corriente continua en corriente alterna (220/380 V), así como para recargar baterías
sistema de arranque automático del generador (SAP): (también llamado: "dispositivo de arranque automático", sistema de arranque automático del generador) - un dispositivo para arrancar el generador cuando falla la red externa, o por comando;
unidad de conmutación : control automático y seguimiento del sistema;
baterías recargables : para el almacenamiento de energía eléctrica
suministro de electricidad externa desde la red ;
estabilizador de voltaje

EPS limitado

Para el funcionamiento de la EPS no es necesario contar con todos sus subsistemas, siendo posible el funcionamiento (con restricciones):

en ausencia de un estabilizador, no se proporciona la forma de una sinusoide de voltaje para los consumidores de electricidad;
en ausencia de un generador y su unidad de lanzamiento, en ausencia de una unidad de conmutación, el tiempo de funcionamiento está limitado por la cantidad de energía almacenada en las baterías; funciona de manera similar a UPS ;
en ausencia de un inversor y un paquete de baterías, pasa un período de tiempo significativo entre el corte de energía y el arranque del generador (de 10 segundos a varios minutos); el tiempo de funcionamiento del sistema está limitado por el tiempo de funcionamiento continuo del generador (normalmente de 6 a 12 horas);
en ausencia de una red eléctrica externa, toda la electricidad es generada por un generador.

El principio de funcionamiento de la EPS

Cuando la red eléctrica externa está funcionando, las baterías del sistema se cargan a través del inversor. Después de un corte de energía, el inversor cambia a la energía de la batería inmediatamente (<20ms). La unidad de conmutación monitorea el estado de las baterías y, cuando se descargan pronto, enciende la fuente de energía (generador) a través del sistema de arranque automático del generador. Después de ingresar al modo generador, la unidad de conmutación cambia la carga y el inversor nuevamente comienza a acumular electricidad en las baterías. Después de cargar las baterías, o cuando el generador se sobrecalienta, la unidad de conmutación vuelve a cambiar la carga al inversor, el generador se apaga. Esto sucede antes de la aparición de voltaje en la red externa.

La ventaja de este sistema es un tiempo de funcionamiento ilimitado (el tiempo de funcionamiento permitido del generador suele ser de 6 a 12 horas, baterías, según la capacidad de las baterías y la potencia de los consumidores). La limitación es la capacidad del tanque y el recurso motor por falla de la fuente de alimentación.

SAE Progresivo

Los sistemas de suministro de energía autónomos progresivos deben cumplir con los requisitos de confiabilidad, tener alta velocidad (de 20 ms a 5 ms), deben monitorear continuamente varios parámetros del sistema (por ejemplo: carga de la batería, su estado, la cantidad de combustible en el generador, el nivel y presión del aceite en el him).

Según el principio de proporcionalidad:

El estabilizador y el inversor deben tener la misma potencia nominal, pero tener una potencia máxima a corto plazo 2-3 veces superior a la potencia nominal. La potencia nominal del estabilizador y del inversor está determinada por la carga máxima consumida simultáneamente;
la potencia nominal del generador debe ser 2 veces o más superior al consumo medio de energía (que suele ser inferior a la potencia nominal), esto asegura el suministro necesario garantizado de energía eléctrica en las baterías.

Según el principio de combinación:

una continuación lógica es la combinación de un estabilizador y un inversor: en presencia de consumidores sensibles a la forma de onda, la presencia de un estabilizador se vuelve obligatoria; al mismo tiempo, si el inversor produce una señal sinusoidal pura, no hay necesidad de un estabilizador;
incrustar el sistema de arranque automático del generador en la unidad de conmutación;
incorporar un sistema de arranque automático, una unidad de conmutación y un estabilizador en el inversor, mientras que el inversor produce un seno "puro";
combinando el inversor, el paquete de baterías, el generador y parte de la unidad de conmutación en un solo módulo, que sirve para controlar y cargar directamente las baterías del generador, evitando la conversión de corriente continua en corriente alterna y viceversa.

Recientemente, los generadores eléctricos que funcionan con gas natural o licuado se están generalizando. El costo de un kilovatio * hora de un generador de gas es de 2 a 10 veces menor que el de los de gasolina o diesel. Al mismo tiempo, si el gas principal no está disponible o la presión en él no es suficiente, la única solución es usar gas licuado.

El uso de soportes de gas permite aumentar el tiempo de funcionamiento de los sistemas de suministro de energía autónomos en varios órdenes de magnitud.

Fabricantes SAE

El mercado está dominado por empresas que crean solo componentes de sistemas autónomos de suministro de energía. Algunos fabricantes ofrecen un sistema de inversores-cargadores, mientras que otros ofrecen generadores de arranque automático.

Los inversores / cargadores para crear SAE son fabricados por empresas:

MicroArt (modelo MAP SIN Energy de dos modificaciones: S, precisión hasta 12% y Pro, precisión hasta 5%; tiene un seno puro)
Nakhodka (los modelos Sinus y Sinusoid tienen un seno puro)
Calma (modelo UEP PSS)
Electromash (los modelos de la serie Istok [por ejemplo, IDP-1 / 1-10-220-A] tienen un seno puro)
CyberPower Systems (los modelos CPS [por ejemplo, CyberPower CPS1000E, CPS1500PIE] son sinusoidales puras)
Novergy (el modelo IPC tiene un seno puro)
OutBack (el modelo VFX tiene seno puro; GFX, FX tienen seno puro y caja sellada)
Simin (los modelos de la familia SIM-****MC [por ejemplo, Simin SIM-1000MC] no son sinusoidales; las familias SIM-****PC [por ejemplo, Simin SIM-1000PC] son sinusoidales puras)
Studer Xtender (los modelos de la serie XTM, XTH son sinusoidales puras)
isla soleada
Tripp Lite (los modelos APSX****** [p. ej., Tripp Lite APSX3024SW] son de seno puro)
Victron Energy (los modelos Phoenix, MultiPlus, Quattro, ECOmulti, EasyPlus, EasySolar tienen seno puro): además de la instalación estacionaria, pueden ser adecuados para aplicaciones de transporte. La funcionalidad de los inversores admite el arranque y parada automáticos del generador de combustible en función del estado de carga de las baterías. La supervisión y el control remotos del sistema de suministro de energía autónomo se admiten mediante opciones auxiliares.
Xantrex (los modelos XW, PROwatt SW son sinusoidal pura; los modelos TR son casi sinusoidales)

Inversores que incorporan elementos de control de sistemas autónomos:

La serie Xantrex SW (como SW3048E y SW4548E) tiene una unidad de control del generador u otra fuente de alimentación
La serie Xtender XTM (por ejemplo XTM 3500-24), tiene contactos multifuncionales, incluso para arrancar y parar el generador (dependiendo del grado de preparación del generador para la automatización)

Los generadores eléctricos son producidos por docenas de empresas en Europa, China, Rusia (principalmente a partir de componentes extranjeros de Europa o China).

Sistemas de arranque automático de generadores para baja tensión de batería:

SAP "Energía"
Arranque automático del generador XW

Baterías

Las baterías se utilizan para almacenar energía eléctrica, que luego se utiliza para alimentar la carga. Para los sistemas de alimentación autónomos, se recomienda utilizar tipos de baterías con mayor recurso cíclico, ya que pueden durar más con ciclos diarios de carga y descarga. Dependiendo del tipo de baterías, es deseable limitar la profundidad de descarga utilizando la funcionalidad en la fuente de alimentación ininterrumpida o inversor.

Tipo de Batería	Profundidad de descarga recomendada	Recurso esperado	Costo de la solución
AGM VRLA	no más del 30%	hasta 1000 ciclos	bajo
GEL VRLA	no más del 35%	hasta 1500 ciclos	bajo
OPzV VRLA	no más del 50%	hasta 2500 ciclos	altura media
OPzS	no más del 50%	hasta 2500 ciclos	altura media
Li-ion (LiFePO4)	no más del 90%	hasta 3000 ciclos	alto

Descripción de las principales características y requisitos necesarios de los elementos de la EPS

Generadores eléctricos: gasolina, diesel, gas para alimentar el EPS son producidos por numerosas empresas, muchas de las cuales compran motores y construyen centrales eléctricas basadas en ellos.

Principales características de los generadores eléctricos:

La disposición de los cilindros es preferiblemente en línea, la disposición de las válvulas es superior (indicado por OHV). Dichos motores están mejor lubricados, el recurso es 1.5-2 veces mayor. El consumo de aceite es mucho menor.
Energía de la planta de energía. El parámetro más importante, para crear un sistema de suministro de energía autónomo, se recomienda tomar el doble del consumo de energía nominal. Esto permitirá, sin cambiar el número de consumidores, recargar las baterías, creando una reserva de tiempo para enfriar el motor eléctrico. La potencia nominal máxima del motor está determinada por la suma del consumo de energía y la corriente de carga máxima de las baterías. Por ejemplo, con un consumo de energía de 1200 VA, con una corriente de carga máxima de 50 A y un voltaje de carga de 14 V, es necesario generar 1900 VA. Recuerde: es mucho más fácil que un generador funcione con poca carga. Los motores débiles, que entregan constantemente el 100% de la energía permitida, fallan mucho más rápido que los más potentes que funcionan a la mitad de su potencia.
Tipo de combustible. Los generadores diésel son los más duraderos, seguidos de los de gas, seguidos de los de gasolina. Se cree que el recurso de los motores diesel es una vez y media mayor que el de los motores de gasolina. El costo por 1 kWh es el más bajo para las centrales eléctricas de gas. Además, el coste de 1 kWh de gas, alimentado con gas natural de baja presión, es unas 10 veces inferior al de los proveedores de la red eléctrica de la ciudad.
Tipo de generador. El generador síncrono permite generar a corto plazo una potencia de 2 a 4 veces superior a la nominal, apto para alimentar aparatos eléctricos con altas corrientes de arranque. Asíncrono no puede entregar una potencia muy superior a la nominal, pero tiene un recurso más largo y no es sensible a los cortocircuitos.
Para los motores de gasolina, la cantidad de cilindros es importante, si solo hay un cilindro, existe una alta probabilidad de llenar la vela, por lo que el motor no arrancará.
Para los generadores de energía a gas, las instrucciones en ruso son obligatorias; los generadores a gas sin instrucciones en ruso están prohibidas para la venta.
Se requiere arranque eléctrico. Por lo general, se realiza en forma de un generador síncrono que funciona en modo de arranque.
El costo de la electricidad. Está determinado por la relación entre la cantidad de combustible consumido por hora y la potencia nominal del generador, luego, al volver a calcular el costo de 1 litro de combustible, se determina el costo, rublos / kWh. Por lo general, el costo disminuye con el aumento de la potencia nominal, pero también se debe tener en cuenta el consumo mínimo de combustible del generador.
Capacidad del depósito y consumo de combustible. Cuanto mayor sea la cantidad de combustible consumido, más grande debe ser el tanque. El material del tanque es mejor que el plástico, con paredes gruesas. Para generadores de gas, es posible utilizar tanques de gas domésticos (cilindros de gas de gran volumen).
Nivel de ruido. Cuanto menos, mejor, los generadores de alta calidad están equipados con silenciadores con un bajo nivel de ruido. Además, las cubiertas fonoabsorbentes ayudan a reducir el ruido.
El peso del generador, la presencia de ruedas para facilitar el transporte.
Contador de horas, necesario para el mantenimiento oportuno.
La presencia de un lanzador automático incorporado (SAP).