Часть 1.
        Природа наш мудрый наставник
                                                     Для того, чтобы научиться получать чистую электроэнергию, надо вначале
                                                     понять, как это делает наша планета.Разгадка тайн природного
                                                     геоэлектричества - это ключ к прогрессу новой энергетики…

        Есть такое точное выражение: "Энергетика - хлеб промышленности". Чем серьезнее уровень развития промышленности и техники и технологий - тем больше энергии нужно для них. Существует даже специальное понятие - "опережающее развитие энерге-тики". Это значит, что ни одно промышленное предприятие, ни один дом нельзя построить до того, как будет расчитан и определен или создан заново источник энергии, которую они станут потреблять. Вот поэтому довольно определенно можно судить о технической и экономической мощи, а проще говоря - о богатстве любого государства, исходя из количества и обьемов добываемой и используе-мой электроэнергии.
        Запасы энергии в природе огромны. Несут энергию и солнечные лучи, и ветер, и движущиеся массы воды, и многие другие природные источники. Но дело в том, что не все формы природной энергии пригодны для прямого использования. Но даже та энер-гия, которая могла бы с успехом использоваться в промышленности и в быту, остается не востребована по причине… тривиального остутствия понимания возможности и необходимости ее использования.
        За историю развития энергетики накопилось множество технических средств и способов добывания энергии, преобразова-ния ее в нужные формы. Огонь костров зажгли первобытные люди, еще не понимавшие его природы - однако этот способ преобра-зования химической энергии в тепловую сохраняется и совершенствуется уже на протяжении тысячелетий.
        Затем люди придумали ветряные мельницы - громоздкие агрегаты для преобразования энергии ветряных потоков в меха-ническую энергию вращающегося вала. С изобретением двигателя внутреннего сгорания, паровой, гидравлической, и газовой тур-бин, электрического генератора и двигателя - человечество получило в свое распоряжение достаточно мощные технические уст-ройства, способные преобразовать природную энергию в иные различные ее виды, удобные для применения. На этом поиск новых источников энергии не завершился. Вскоре были изобретены аккумуляторы, топливные элементы, преобразователи энергии солнца, ветра, воды в электрическую, и - в ХХ столетии - атомные реакторы.
        Проблема обеспечения электрической энергией многих отраслей мирового хозяйства, становится сейчас все более насущ-ной. Основу современной мировой энергетики составляют тепло- атомно- и гидроэлектростанции. Однако их развитие сдерживается рядом факторов. Стоимость угля, нефти и газа, урана на которых работают эти станции, растет, а природные ресурсы этих видов топлива сокращаются. Более того, многие страны не располагают собственными энергоресурсами или испытывают в них недостаток. В процессе производства электроэнергии на этих электростанциях происходит выброс вредных веществ в атмосферу. И, наконец, аварии на ЭС наносят непоправимый ущерб природе и всему человечеству. Что касается аварий на ГЭС, то в случае прорыва плоти-ны любой гидроэлектростанции образуется огромная волна, которая сметет все на своем пути. А ведь большинство таких плотин расположено вблизи крупных городов с населением в несколько сотен тысяч жителей.

        ЧАСТЬ 2
        Альтернативное электропитание и его перспективность
        Выход из сложившегося положения один - развитие и внедрение так называемых "альтернативных" источников энергии. Все чаще звучат призывы общественности, требующие уменьшить, а то и вообще отказаться от использования ядерного топлива, закрыть все атомные электростанции и возвратится к производству электроэнергии на ТЭС и ГЭС, а также интенсивно использовать возобно-вимые - "нетрадиционные" - виды получения энергии. К последним относят прежде всего установки и устройства, использующие энергию ветра, воды, солнца, геотермальную энергию, а также разные мини-электростанции, основанные на двигателях внутреннего сгорания.
        При использовании 1МВт мощности на солнечных, ветровых, геотермальных энергоустановках, малых ГЭС при выработке в среднем 2 млн. кВт в год предотвращается выброс около 1700 кг двуокиси углерода, до 15 т сернистого газа и до 2 т окислов азота. В настоящее время по данным международного энергетического агенства (МЭА) производство электроэнергии за счёт альтернативных источников энергии оценивается более чем в 200 млрд. кВт или около 2,1% от общего производства и доля эта будет постоянно уве-личиваться.
        Постоянно возрастающий спрос на энергию представляет значительную проблему для всего населения Земли. С ростом энергопотребления (которое уже сегодня превышает 20 млрд.т.у.т. (тонн условного топлива) в год, а через 10 лет по расчётам удвоит-ся) катастрофически возрастает загрязнение окружающей среды. Это может привести к изменению климата на Земле и другим непо-правимым последствиям. Альтернативные источники энергии не ведут к дополнительному нагреву планеты и их вредное воздейстие на окружающую среду (загрязнение атмосферы, почвы и воды) в целом гораздо ниже традиционных ТЭС, ГЭС и АЭС.
        Потенциальные возможности альтернативных источников составляют в год: энергии Солнца - 2300 млрд.т.у.т., энергии ветра - 26,7 млрд.т.у.т., энергии Земли - 40000 млрд.т.у.т., энергии малых рек - 360 млн.т.у.т. Эти источники энергии создают перспективы для решения энергетической проблемы в будущем при одновременном решении экологических проблем.

        Ветроэнергетика
        Очень давно, видя, какие разрушения приносят сильные потоки ветра, человечество задумалось над тем, нельзя ли исполь-зовать энергию ветра в своих целях. Первые ветряные мельницы придумали около 1,5 тыс. лет назад древние персы. В дальнейшем ветряные мельницы успешно совершенствовались. Например, в Европе они не только мололи муку, но и откачивали воду, всбивали масло.
        Первый электрогенератор был сконструирован в Дании в 1890 году и через несколько лет в стране работали уже сотни по-добных ему установок, которые успешно применялись в сельском хозяйстве. Энергия ветра очень велика. На сегодняшний день по оценкам Всемирной метеорологической организации ее запасы составляют 170 трлн кВт/ч в год. И что самое главное - эта энергия дешевле атомной и ее можно получать без загрязнения окружающей среды.
        Принцип работы ветроустановок прост - лопасти, вращающиеся за счет силы ветра, передают механическую энергию через вал к электрогенератору, который в свою очередь вырабатывает электроэнергию. Т.е. происходит преобразование механической в электрическую энергию, энергия ветра превращается электрический ток.
        Для получения электроэнергии из ветряного потока применяют разные по конструкции (в основном вертикальные) многоло-пастные винты (также применяют винты с тремя, двумя и даже одной лопастью) и вертикальные роторы, напоминающие разрезанную вдоль и насаженную на ось бочку. Вертикальные конструкции хороши тем, что улавливают ветер любого направления.
        Остальным конструкциям приходится разворачиваться по ветру. Чтобы снизить зависимость от непостоянного направления и силы ветра, в систему включают маховики, которые частично сглаживают порывы ветра за счет инерции и разного рода аккумулято-ры, обычно электрические. Но применяют также воздушные (ветряк нагнетает воздух в баллоны и, выходя оттуда, его ровная струя вращает турбину с электрогенератором) и гидравлические (силой ветра вода поднимается на определенную высоту и. падая вниз, вращает турбину).
        Кроме названных, применяют и электролизные аккумуляторы. Ветряк дает электрический ток, разлагающий воду на кисло-род и водород, их запасают в баллонах и по мере необходимости сжигают в топливном элементе (в химическом реакторе, где энергия горючего превращается в электричество) или в газовой турбине, в процессе чего вновь получая ток без резких колебаний напряжения, связанного с порывами ветра.
        В мире работает более 50 тыс. ветроустановок различной мощности. Например, Германия получает от ветра около 10% сво-ей электроэнергии, а Западная Европа - около 2600 МВт электроэнергии. По мере окупания ветряных электростанций их конструкции совершенствуются, цена воздушного электричества снижается. Так, в 1993 г. во Франции себестоимость 1 кВт/ч электроэнергии, полученной на ветростанциями, равнялась 40 сантимам, а к 2000 году она снизилась в 1,5 раза. Правда энергия АЭС обходится всего в 12 сантимов за 1 кВт/ч.
        В Украине в целом территориальные особенности и ветровые условия благоприятны для строительства ветроэлектростан-ций. На сегодня Украина имеет опыт строительства и эксплуатации современных ВЭС. Всего по Украине установлено 125 ветроэнер-гетических установок (каждая мощностью более 100 кВт) общей мощностью 13402 кВт, за весь срок эксплуатации выработано 15373 МВт/час электрической энергии, что соответствует 5550 т. у. т. Прогнозируемая мощность ветроэнергетических установок в Украине к 2025 году должна составить около 800…1100 МВт/час. В экологическом плане развитие ветроэнергетики в Украине создает перспекти-вы реального уменьшения уровня применения ископаемого топлива, за счет чего уменьшаются уровень вредных выбросов и загряз-нения окружающей среды. Особенно важен экологический аспект для курортных зон Украины, расположенных на юге и в Карпатах, являющихся наиболее благоприятными для строительства ВЭС.
        Рассмотрим устройство ветрогенераторов на конкретных примерах - установки "Пчела" и ВЭУ-08. Ветроэлектрические ус-тановки такого типа круглосуточно заряжают аккумуляторные батареи и, являясь источником гарантированного электроснабжения, обеспечивают отопление, освещение, питание бытовых электроприборов, компьютерной техники, систем автоматизации и сигнализа-ции, связи. Ветронасосы механические гарантируют обеспечение потребителей водой. Все ветроустановки снабжены системой защи-ты при буревых скоростях ветра, имеют высокую эксплуатационную надежность, удобны при транспортировке и обслуживании

Ветроустановка "ПЧЕЛА" предназначена для обеспечения электроэнергией объектов с малым энергопотреблением. Может применяться для энергоснабжения (частично) дома, коттеджа, используется в полевых лагерях, на пасеках, яхтах и т.п. Хорошо подходит для питания автономных объектов, таких как ретрансляторы, маяки, метеостанции, рекламные щиты, различные системы контроля, наблюдения, сбора и передачи данных и т.п.
Тихоходный генератор на постоянных магнитах прямо приводится турбиной. Отсутствие мультипликатора и системы возбу-ждения генератора обеспечивает высокий ресурс ветроустановки. Небольшие размеры ветроустановки позволили спроектировать ее таким образом, что она нормально функционирует в широком диапазоне скоростей ветра без регулирования турбины. Простота конс-трукции обеспечивает высокую надежность "ПЧЕЛЫ".

Основные эксплуатационные характеристики
Номинальная мощность	150 Вт
Диаметр ветротурбины	1.2 м
Стартовая скорость ветра	3 м/с
Расчетная скорость ветра	8 м/с
Макс. эксплуатационная скорость ветра	45 м/с
Номинальная частота вращения	800 об/мин
Номинальное напряжение генератора	12 В
ЭДС генератора (при макс. оборотах)	до 60 В
Длина ветроустановки	1.5 м
Вынос турбины от оси мачты	0.2 м
Маса	9 кг

Другой пример ветроустановки - ВЭУ-08.
Установка ВЭУ-08 - единственная в Украине подобного класса, которая прошла государственные приемочные испытания (протокол №01-13-2003(1340302))

        Номинальная/перегрузочная мощность, кВт - 1,5/3
        Стартовая/номинальная/максимальная скорость ветра, м/с - 2,5/7,5/45
        Выходное напряжение, В - 220
        Диаметр ротора, м - 3,3
        Мачта, м -11; 17
        Генератор малообслуживаемый многополюсный синхронный с возбуждением от постоянных магнитов, который соединен с ветротурбиной напрямую, что не требует применения мультипликаторов и трансмиссии. Это позволяет обеспечить долговечность ветроустановки и снизить уровень шума.




Использование энергии солнца
        Солнце изливает на Землю океан энергии. Человек, буквально купаясь в этом океане, словно не замечая этого, вгрызается в землю за углем и нефтью, чтобы добыть энергию для заводов и фабрик, для освещения и отопления. И ведь добывает-то он всю ту же энергию Солнца, которую "впитали" растения былых времен, ставшие впоследствии за миллионы лет углем. Растения способны уловить меньше одного процента падающей на листья солнечной энергии, а после сжигания угля ее выделяется и того меньше. Сол-нечная энергия доступна всем и каждому. Ее практически сколько угодно. Она экологична - ничего не загрязняет, ничего не разруша-ет и не нарушает, она дает жизнь всему на Земле. Более того, эта энергия даровая, но при всех своих достоинствах и самая доро-гая. Именно поэтому солнечные электростанции не так распространены, как электростанции других видов.
        На острове Сицилия недалеко от известного вулкана Этна еще в начале 80-х годов дала ток солнечная электростанция мощностью 1 МВт. Принцип ее работы - башенный, зеркала фокусируют солнечные лучи на приемнике на высоте 50 м. Там выраба-тывается пар с температурой более 500 С, который приводит в действие турбину с генератором тока. При переменной облачности недостаток солнечной энергии компенсируется паровым аккумулятором. Доказано, что на таком принципе могут работать электро-станции мощностью 10-20 МВт и больше, если группировать подобные модули, присоединяя их друг к другу.
        Иного типа электростанция в Альмерии на юге Испании мощностью 0,5 МВт. Ее сфокусированное солнечное тепло приводит в движение натриевый круговорот (как в атомных реакторах), который нагревает воду до образования пара. У такого варианта ряд преимуществ - непрерывность работы электростанции, возможность накапливать избыточную энергию для работы в пасмурную погоду и ночью. На таком принципе могут быть созданы более крупные станции - до 300 МВт. В установках такого типа концентрация солнечной энергии так высока, что КПД паротурбинного процесса, как в традиционных тепловых электростанциях. Такой же принцип работы еще в одном варианте солнечной электростанции в Германии мощностью 20 МВт. КПД этой станции поднят - 18%, что сущест-венно больше, чем у других подобных установок.
        А в бывшем СССР около Керчи построена станция мощностью 5 МВт. Вокруг башни размещены 1600 зеркал, направляющих солнечные лучи на паровой котел. Зеркала площадью 25 м2 каждое автоматически следят за Солнцем и собирают солнечную энергию плотностью потока в 150 раз большую, чем Солнце создает на поверхности Земли. В котле генерируется пар с температурой 250 С, который вращает турбину. В специальных емкостях - аккумуляторах под давлением содержится вода, накапливающая тепло для работы по ночам и в пасмурную погоду. Благодаря этим аккумуляторам станция может работать еще 3-4 часа после захода Солнца, а на половинной мощности - около полусуток.
        Солнечная энергия используется везде - в небольших автомобилях на солнечных батареях, на космических станциях и спут-никах. Сейчас появляется достаточно много различных зарядных и питающих устройств на солнечных батареях.
        В состав ветросолнечного комплекса входят, кроме ветрогенератора и фотоэлектрических батарей, преобразователь постоянного тока (24В) в переменный (инвертор) 220В, 50Гц, контроллеры, автоматика и аккумуляторные батареи. Три основные величины опре-деляют работу комплекса:
        1) выходная мощность (Р, кВт) определяется только мощностью преобразователя и не зависит от скорости ветра и освещенности фотобатареи, емкости аккумуляторов;
        2) время непрерывной работы (t, час) при отсутствии ветра/солнца определяется только емкостью АБ (А*ч) и зависит от величины и характера нагрузки и режимов работы. Для примера, в 4-х полностью заряженных аккумуляторов емкостью 200А*ч запасается 7-8кВт*ч электроэнергии, что при постоянной нагрузке 1кВт обеспечивает непрерывную работу 7-8 часов;
        3) выработка электроэнергии (W, кВт*час) определяется реальным ветропотенциалом, высотой мачты, рельефом местности, солнеч-ной освещенностью и расположением фотобатарей и, обычно, указывается за усредненный промежуток времени, например, месяц, т.к. дневная или, тем более, часовая выработка будет носить выборочный, случайный характер.
        Для мест со значительным ветропотенциалом (например, степь, возвышенность) или при использовании мачты высотой 17м (что уменьшает шумовое воздействие) выработка увеличивается.
        Фотобатареи типа "ISOFOTON-110Вт" вырабатывает 10-30кВт*ч электроэнергии в месяц в зависимости от освещенности.
        В системах обычно используются следующие типы АБ:
        1. тип Оберон "200-240А*ч", производство Украина, малообслуживаемые, негерметичные (необходимо устанавливать в техническом проветриваемом помещении), срок службы 3-5 лет, 1 шт. ~ 180$;
        2. тип SSB "200-220А*ч", пр. Китай, герметичные необслуживаемые (устанавливать можно где угодно), срок службы 5-7 лет, 1 шт. ~ 320$.
        В качестве дополнительного зарядного устройства в блоке управления предусмотрена работа с сетью 220В, либо с бензин/дизель электростанцией по различным алгоритмам (резервный режим).
        В случае использования гибридных ветросолнечных систем предусматривается более плавное среднегодовое покрытие нагрузок, так как ветер доминирует в осенне-зимний период, а солнце - в весенне-летний, а также увеличение среднесуточной (среднемесяч-ной) выработки энергии за счет увеличения вероятности одновременной работы двух независимых источников энергии. Таким обра-зом, при работе двух источников с одним Блоком Управления и Преобразования относительная стоимость системы в целом снижается и, как следствие, уменьшается удельная себестоимость выработки одного кВт/ч электроэнергии.

        Автономные источники электроэнергии на основе бензо-дизельных генераторов

        Автономные источники электроэнергии на базе бензо-дизельных генераторов широко применяются во многих сферах дея-тельности. Независимые источники питания позволяют проводить строительные, ремонтные, другие работы, удобны в быту, во время отдыха и путешествий. Средства автоматики таких источников питания обеспечивают надежную работу в рекомендованном диапазоне рабочих режимов и достижение наиболее эффективных характеристик, имеют высокую степень автоматизации, требуют минимально-го количество персонала. Современное производство электростанций такого типа дает широкий спектр моделей для различных нужд и перед тем, как выбрать и купить электростанцию, необходимо знать особенности таких источников питания.
        По типу двигателей электрогенератора различают бензиновые электростанции, инверторные электростанции и дизельные электростанции.
        БЕНЗИНОВЫЕ СТАНЦИИ. Основные достоинства: относительно низкая стоимость оборудования по сравнению с другими типа-ми; компактность; легкий пуск в условиях низких температур; невысокий уровень шума электростанции; простота эксплуатации.
        Основное назначение: бензиновые электростанции используются как источник электропитания на непродолжительное время до 7-8 часов. Бензиновые электростанции в представлены в нашем каталоге товаров.
        ИНВЕРТОРНЫЕ СТАНЦИИ. Инверторные электростанции - это бензиновые электростанции (один из типов), которые помимо плюсов указанных выше имеют следующие достоинства: высокое качество производимой электроэнергии; компактность и отличный показатель соотношения массы оборудования к величине вырабатываемой энергии.
        Основное назначение: использование инверторных электростанций как источник резервного питания для оборудования тре-бовательного к качеству электроэнергии (компьютерная техника) или как источник электричества в походах (мини электростанции). Такие электрогенараторов представлены в каталоге товаров.
        ДИЗЕЛЬНЫЕ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ. Основные достоинства: низкая стоимость вырабатываемой электроэнергии; быстрая окупае-мость; большой моторесурс и долговечность.
        Основное назначение: использование дизельной электростанции, как источник резервного электропитания на продолжи-тельное время свыше 7-8 часов и при высоком уровне потребления электричества. Ассортимент дизельных электростанций также можно посмотреть в каталоге товаров.

        Малогабаритные водяные электростанции
        Гидроагрегаты для микро - ГЭС предназначены для эксплуатации в широком диапазоне напоров и расходов с высокими энергетическими характеристиками. В комплект поставки обычно входят: турбина, генератор и система автоматического управления. Микро-ГЭС - надежные, экологически чистые, компактные и быстроокупаемые источники электроэнергии для сел, дачных поселков, фермерских хозяйств в отдаленных и труднодоступных районах. Такие установки подразделяются по принципу работы, по конструк-тивному исполнению, по мощности и номинальному вырабатываемому напряжению. Технические решения, применяемые при созда-нии микро -ГЭС, разнообразны. Это и традиционные - применение практически всех гидротурбин (радиально-осевых, пропеллерных, ковшовых), а также много нетрадиционных предложений, например, гирляндные ГЭС.
        Многие зарубежные фирмы, например, австралийские "Элин" и "Касслер", шведская "Скандия" и др., выпускают компактные микро-ГЭС, полностью изготовленные, смонтированные и испытанные на заводе. Стандартные гидроагрегаты состоят из гидротурби-ны, трансформатора, распределительных устройств, аппаратуры регулирования и управления. Большое число микро-ГЭС произво-дится в КНР, имеющие мощность менее 25 кВт - 60 тыс. шт. Оборудование для них стандартизировано и применяется, начиная с мощности 12 кВт. Такие варианты микро -ГЭС являются малоконцентрированными источниками энергии, не вносящие в природную среду серьезных изменений, поэтому практически они могут считаться экологически безопасными установками.
        Малые ГЭС в отличие от дизельных и бензиновых электростанций все-таки требуют индивидуального проектирования и ус-тановки. Основные технические характеристики микро-ГЭС следующие:
        Диапазон мощности генератора: 5-50 кВт
        Номинальное фазное напряжение: 220 В
        Род тока: переменный синусоидальный трехфазный
        Номинальная частота: 50Гц
        Длина кабеля от генератора до системы управления: не более 50 м
        Длина кабеля от модуля до балластной загрузки: не более 10 м
        Масса базового модуля: не более 80 кг
        Габаритные размеры базового модуля, мм: 520х430х1200


Часть 3
        Рекомендации по выбору альтернативных источников электропитания
        Естественно, выбор источника питания зависит от того, какой потребитель энергии будет подключен к этому источнику и ка-кие функции этому источнику необходимо выполнять. Иными словами - на какие же характеристики этих приборов следует в первую очередь обращать внимание при покупке?
        Начнем с самого простого. Если Вам нужен …
        Первое обращайте внимание на площадь фотоэлементов в солнечной батарее и, следовательно, ее мощность, поскольку независимо от того «фирменная» это батарея или нет ее реальный КПД в 9 из 10 случаев будет лежать в указанном выше диапазоне - 9...14%.Мощность, как известно, складывается из двух параметров - тока и напряжения, и в характеристиках на солнечную батарею могут приводиться два значения этих величин - максимальные и рабочие.