Комбинированные энергетические установки (КЭУ)

Комбинированные энергетические установки (КЭУ) представляют из себя энергетические системы, в состав которых входят две или более генерирующих мощности, работа которых основана на разных физических принципах. Наиболее распространённые КЭУ (в системах, где ведущую роль исполняет фотоэлектрическая станция) включают в себя: ФЭС + Дизель-генератор (ФЭС-ДГ); ФЭС + ДГ + Ветрогенератор (ФЭС-ДГ-ВГ), ФЭС + Электрохимический генератор (ФЭС-ЭХГ), ФЭС + Солнечные коллекторы (ФЭС-СК); ФЭС + СК + Тепловой насос (ФЭС-ТН); ФЭС + ДГ + ЭХГ, ФЭС + ДГ + СК + ТН.

Существуют КЭУ и с другими комбинациями, представленных генерирующих мощностей, но эти семь систем - наиболее распространённые. Иногда в КЭУ включают такие генерирующие мощности как микро-ГЭС с выходной мощностью от 1 до 5 кВт. С учётом месторасположения комбинированной энергоустановки (широта местности, наличие и сила ветров, присутствие водных потоков и т.п.), режиму её эксплуатации (круглогодичное, сезонное, в качестве резервного источника электропитания и т.д.), присутствия на объекте персонала (работа в обслуживаемом или автономном режимах) и мощностных выходных параметров системы. Разработчики КЭУ определяют оптимальную комплектацию для конкретного изделия. Поэтому все типы КЭУ, как правило, являются Специальными СЭС и только КЭУ-Контейнерного типа в комплектациях ФЭС+ДГ (Рис. № 2), ФЭС+ДГ+ВГ (Рис. № 3), КЭУ на подвижном объекте в составе ФЭС+ЭХГ (Рис. № 4) и КЭУ модульного исполнения в комплектации ФЭС+ВГ (Рис. № 1) могут выступать в роли АИЭ межвидового применения. Системы контейнерного типа уже несколько лет с успехом эксплуатируются в экспедиционных силах МО США, дислоцируемых в Афганистане, Ираке и других странах (Рис № 3).

Направление комбинированных энергоустановок является для НПГ «Солярис» одним из приоритетных и активно развивается в последние годы. Так в 2013 и 2014 годах по заказу Департамента береговой охраны ПС ФСБ России нашими специалистами была разработана, произведена и установлена на трёх пограничных дебаркадерах (з/н 9002,9003 и 9004 проект 09662, производитель ОАО «ССК», г. Городец) КЭУ в составе: «ФЭС-Пост» мощностью 8 кВт и двух бортовых дизель-генераторов (Рис. № 5).

Успешная эксплуатация данных объектов на акватории Каспийского моря (эксплуатационные расходы при сезонной эксплуатации дебаркадеров с апреля по ноябрь снизились на 40 -50 %) нашла продолжение в развитии новой КЭУ, предназначенной для следующих дебаркадеров. Так для дебаркадера с з/н 9006 специалисты НПГ «Солярис» разрабатывают КЭУ, включающую в свой состав ФЭС + ДГ + Солнечный коллектор СК + Тепловой насос ТН + Фотоэлектрические автономные системы освещения ФАСО (Рис. № 6). По самым пессимистическим расчётам затраты на эксплуатацию этого дебаркадера снизятся до 90% - 95% от расчётных показателей. При том, что КЭУ для пограничного дебаркадера заводской № 9006 только проектируется, наша компания прорабатывает вопрос включения в КЭУ для дебаркадера под заводским номером 9007 - Микро-ГЭС с выходной мощностью до 5 кВт. Данные работы специалисты Группы осуществляют совместно с Пензенским государственным технологическим университетом и потенциальными производителями Микро-ГЭС – Акционерным обществом «Радиозавод», г. Пенза. Шестой и седьмой дебаркадеры планируется изготовить и ввести в эксплуатацию в 2018-2019 гг.

Второй тематикой Группы «Солярис», в рамках разработки и внедрения КЭУ, является программа по замене автономных источников на атомной энергии на полигоне Кура (полуостров Камчатка) на Комбинированные АЭИ из ФЭП и ВГ. Опытный образец изделия (Рис. № 7), в течение 2015-2016 годов, успешно прошёл натурную эксплуатацию и с 2017 года рекомендован к серийному выпуску. Всего планируется произвести, смонтировать и запустить в эксплуатацию более 10 единиц изделия. Данная КЭУ относится к типу автономных и функционирует без присутствия персонала. Плановое техническое обслуживание осуществляется не чаще двух раз в год. Следует заметить, что строительно-монтажные работы по данному изделию осуществляются персоналом вручную, без привлечения специальной техники. Такой подход очень важен для размещения стационарных ФЭС и КЭУ в удалённых географических местах с ограниченной доступностью. На рисунке № 8 показана доставка контейнера КЭУ вертолётным транспортом. Именно такие качества рассматриваемой КЭУ, как: отсутствие постоянного обслуживания, возможность доставки системы вертолётным транспортом и монтажа изделия силами приобретателя, привлекло руководство Федерального государственного бюджетного учреждения Государственный заповедник "Остров Врангеля" и в 2017 году две такие установки будут установлены на острове. С Заповедником на острове Врангеля НПГ «Солярис» взаимодействует с 2004 года (Рисунки № 9 и № 10). Работники заповедника получают новейшие энергетические системы для своей нелёгкой профессиональной деятельности, а мы - незаменимый опыт эксплуатации СЭС в самых экстремальных условиях арктического климата.

Третьим направлением в развитии КЭУ, которым занимается НПГ «Солярис» является разработка перспективной модульной КЭУ контейнерного типа состоящей из ФЭС контейнерного размещения, модульного дизель-генератора и модульного ветрогенератора роторного типа (один из прототипов разрабатываемого изделия - Vollbeschreibung JHG 24 kVA Energie Container 07-12 изображён на рисунке № 11). Данная работа осуществляется в интересах МО РФ, но её результаты - изделие КЭУ-Контейнер-СДВ) найдут широкое востребование и в иных силовых ведомствах Российской Федерации. В этой разработке заложена модульность входящих в КЭУ компонентов, что с одной стороны позволяет значительно повысить ремонтопригодность и обслуживание системы (при сохранении её работоспособности и надёжности), а с другой решает вопросы наращивания мощности установки с разбегом по времени. К уже введённой в эксплуатацию КЭУ добавляются новые блоки, адаптированные к совместной работе с уже функционирующими. Опытная эксплуатация данного изделия планируется на 2018 год.