Возобновляемые источники энергии находятся на подъеме. Долгое время рассматривавшийся как ‘альтернативный’ источник энергии, материал для задних дворов и заводей, он, наконец, направляется в мейнстрим. Четность сетки – ожидается, что наступит тот момент, когда стоимость возобновляемой энергии станет равной стоимости обычного вида энергии. когда-нибудь в 2020-х годах. В сфере солнечной фотоэлектрики (PV) некоторые страны, такие как Германия, уже существуют.
Считается, что главным стимулом перемен являются новые технологии, а не политика или группы давления. Как системы возобновляемой энергетики стали более эффективными, цены резко упали, установилась тенденция – с такими концепциями, как интеллектуальный замер – продолжать. Чистая энергия становится такой же доступной реальностью, как и популярным стремлением тех, кто хочет обезуглероживать свой след.
То, что эти системы становятся такими же сложными, как и их более устоявшиеся аналоги, наглядно демонстрируется растущей ролью электроприводов в их конфигурации. В последние годы приводы обеспечивают жизнеспособность целого ряда проектов в области возобновляемых источников энергии: от ирригационных систем на солнечных батареях до ветряных турбин, от волновых электростанций до автономных сетей устойчивого производства электроэнергии.
Маломасштабные применениятехнология возобновляемых источников энергии, конечно, по-прежнему имеют большое значение для отдаленных и слаборазвитых частей мира. Моторизованные водяные насосы, например, жизненно важные для целей орошения или снабжения питьевой водой в изолированных сельских общинах, традиционно уязвимы к отключениям электроэнергии или ненадежным поставкам дизельного топлива.Солнечные фотоэлектрические панелибыли разработаны для обеспечения эффективного решения.
Современныйсолнечный водяной насоссостоит из фотоэлектрических панелей, самого насоса, двигателя и привода для обеспечения работы двигателя при правильном напряжении и с желаемой скоростью. Когда солнечное излучение увеличивается в течение дня, ток от элементов панели увеличивается, и привод мягко запускает двигатель; соответственно, с наступлением ночи система автоматически отключается.
Привод, который обычно принимает переменный ток от сети, здесь должен подавать постоянный ток от фотоэлементов прямо в конденсаторы шины постоянного тока, прежде чем преобразовывать его в переменный ток с нужной частотой. А для того, чтобы управлять естественными колебаниями, характерными для солнечного излучения, алгоритмическая функция, известная как отслеживание точки максимальной мощности (MPPT), оптимизирует мощность, доступную системе от фотоэлектрической матрицы.
Наиболее сложной особенностью возобновляемых источников энергии является то, что уровень их мощности не является постоянным: точно так же, как солнечный свет может быть более или менее мощным в зависимости от погодных условий, так и энергия ветра, тем более, может быть периодически сильной или слабой.
Хотя электрический ток, который меняется в зависимости от погоды, может не представлять большого препятствия для эффективности местной системы полива, он, очевидно, не подходит для более крупных электросетей, требующих стандартизированных уровней напряжения и постоянной частоты. Какими бы новаторскими они ни были в свое время, ранние автономные ветряные турбины, используемые для выработки домашней электроэнергии, имели не более широкую социальную полезность, чем ветряные мельницы столетий назад.
Для того, чтобы развивать современную актуальность – как вкладчики в национальную сеть – ветряные турбины должны были стать машинами с фиксированной скоростью, работающими с одной скоростью вращения независимо от условий ветра. Встроенные редукторы затем будут генерировать электроэнергию нужной частоты для сети.
Теперь, благодаря достижениям в электротехника, ветряные турбины снова становятся машинами с переменной скоростью вращения. Промышленные приводы, в частности, используются в регенеративном режиме для преобразования энергии, получаемой от двигателей, вращаемых турбинами, и направления ее в сеть, эффективно улавливая скачки скорости, например, вызванные порывами ветра.
Энергия, доступная для использования из турбулентности естественных кинетических сил планеты, в изобилии; задача заключается в преобразовании ее в стандартизированный, пригодный для использования формат. Современные системы электропривода играют ведущую роль в решении этой задачи.
Сила волны дает еще один пример. Islay LIMPET (наземный передатчик энергии для морской энергетики) была первой в мире электростанцией, подключенной к сети, для черпать энергию из движения поверхностных волн океана. Это было сделано с помощью колеблющегося водяного столба, устройства, в котором масса воздуха многократно проталкивается и вытягивается через камеру, расположенную над морской водой, которая поднимается и опускается вместе с приливами; этот поток воздуха приводит в действие турбину, вырабатывающую энергию.
На этапе разработки и демонстрации LIMPET был оснащен экспериментальной конструкцией турбогенератора, в которой приводы использовались как для разгона турбины до оптимальной скорости, так и для работы в регенеративном режиме, подавая переменный ток в сеть. Максимальная частота вращения турбины непрерывно регулировалась в соответствии с бортовым программированием и мониторингом давления воздуха в камере в режиме реального времени.
Как коммерческая организация LIMPET не выжила. Одной из причин, приведенных для его вывода из эксплуатации, была неопределенность в отношении будущего подводного силового кабеля, соединяющего его удаленное местоположение на Гебридских островах с материком. Это, в своем роде, является иллюстрацией того, с какими трудностями все еще сталкиваются многие проекты в области возобновляемых источников энергии, если они хотят найти способы подключения – в данном случае буквально – к мейнстриму.
Мейнстрим, однако, сам может столкнуться с неопределенным будущим. По сути, модель монолитного централизованного энергоснабжения двадцатого века все чаще подвергается сомнению со стороны более гибкие, распределенные схемы. Энергия, получаемая из различных местных источников, теперь, когда ее можно должным образом координировать, выглядит более доступной, более эффективной и, конечно же, более экологичной, чем старая сеть.
Ферма Западного Бикона в Лестершире можно попробовать эту идею на вкус. В этой усадьбе площадью 50 акров используется сочетание Фотоэлектрические решетки, ветряные и водяные турбины для выработки собственной энергии без использования ископаемого топлива или, в большинстве случаев, электроэнергии из сети. Никакого ретро-возврата, проект, напротив, опирается на передовую электронику, самое главное — набор программируемые приводы для мониторинга и анализа каждого аспекта системы и распределения электроэнергии по ферме на контролируемых уровнях.
От бытовых устройств до промышленных размеров будущей электросети, интеллектуальный мониторинг и управление будут ключевыми концепциями, когда речь заходит об успехе проектов следующего поколения в области возобновляемых источников энергии. По всем направлениям, соответствующим образом программируемые приводные системы мы находимся на переднем крае этих усилий по созданию из природных сил точно регулируемого энергоснабжения будущего.
