Возможна ли экономия электроэнергии с помощью инвертора?

Можно ли экономить на электричестве при помощи аккумуляторов и инвертора (ИБП)?

Нам часто задают вопрос о возможности экономии электроэнергии за счёт аккумуляторов. Идея такая: заряжать аккумуляторы по ночному тарифу, а днем, когда стоимость кВт*ч выше, переходить на работу от аккумуляторов и так ежедневно. Давайте разберемся, возможно ли это с учетом различных типов аккумуляторных батарей.

Стоимость инверторной системы с гелевыми аккумуляторами “под ключ”

Для начала определимся с первоначальными инвестициями в проект.

1. Инвертор российского производства МАП Энергия PRO 6.0/48 – умеет по расписанию переходить на принудительную генерацию от батарей, а ночью заряжать аккумуляторы. – 78900р.
2. 8 бюджетных гибридных аккумуляторов GEL+AGM Delta GEL 12200 с увеличенным количеством циклов работы по 30400р. за шт.
3. Стеллаж, кабели для подключения, автоматы и байпас – около 20т.р. и монтажные работы около 30т.р.

Итого: 372 100р.

Сколько наша инверторная система сможет аккумулировать энергии?

При расчете систем для циклического режима работы обычно предусматривают глубину разряда аккумуляторов не более чем на 50% (DOD). Это связано с сильной зависимостью количества рабочих циклов от глубины разряда:

График цикличности бюджетных гелевых АКБ

Итак, при средней нагрузке 1000Вт при 50% DOD и учетом КПД инвертора система проработает в режиме генерации около 9 часов. Т.е. отдаст нам 9кВт*ч энергии, а это близко к значению среднего дневного потребления газифицированного коттеджа площадью 200-300 кв.м. В Московской области при двухтарифном счетчике стоимость 1кВт*ч составляет 4р. 47к. Итого: 9*4,47=40р. 23к. В месяц это около 1200р. Заметим, что кратное увеличение объема аккумулированной энергии приводит к пропорциональному наращиванию батарейного банка.

А что с затратами на заряд аккумуляторов?

Для подсчета объема энергии, необходимой на заряд нужно определиться с двумя КПД – зарядного устройства (потери на преобразование переменного напряжения в постоянный ток заряда) и КПД самого электрохимического процесса заряда. КПД ЗУ составляет около 80%, второго около 90% (при токе 0,1С). Итого мы имеем общий КПД – 72%. Возвращаем энергию в АКБ: 9кВт*ч/0,72=12,5кВт*ч заберем из сети на заряд. Ночной тариф – 1р.68к. – итого 12,5*1,68=21р. В месяц это 630р. Ниже производим все расчеты без учета амортизации инвертора.

Посчитаем экономический эффект

Разница между стоимостью полученной и затраченной энергией составляет в наших расчетах 570 рублей в месяц или 19рублей в сутки. В таком режиме работы наш гелевый аккумуляторный банк даст 700 циклов, а это означает, что произведение составит 19р.*700циклов=13300р. Стоимость нашего батарейного банка составляет: 30400р.*8шт.=243200р. Остаточная стоимость аккумуляторов при цене 40р. за кг: 40р*60кг*8=19200р. Итого убыток: 13300р. + 19200р. – 243200р. = – 210 700р.

Хорошо, а если мы будем разряжать батареи не на 50%, а на 30%?

Количество рабочих циклов у нас в этом случае приближается к отметке в 1900. Посчитаем: 1кВт нагрузки продержим уже 5,5часов, а это означает: 5,5*4,43=24,4р. На заряд мы потратим 12,8р. Один цикл принесет нам 11р. 57к. Считаем: 11,57р.*1900циклов=21983р. Итого убыток: 21983р. + 19200р. – 243200р. = – 202 017р. Уже лучше, но всё же весьма далеко даже от нулевой рентабельности даже без учета амортизации инвертора.

Посчитаем ещё одно интересное значение – стоимость запасенного кВт*ч без учета затрат на заряд: 5,5кВт*ч*1900циклов=10450кВт*ч. Разделим стоимость всего банка на эту сумму: (243200р.-19200р.)/10450=21,44р за кВт*ч. Именно при такой разнице в тарифах у нас достигается порог рентабельности.

А какая экономика с использованием карбоновых батарей?

Технология использования углерода в составе свинцового аккумулятора позволяет существенно снизить процесс сульфатации отрицательной и коррозию положительной пластин, что приводит к кратному улучшению показателя доступных циклов заряда-разряда:

Цикличность карбоновых батарей

Максимума в произведении отданной энергии на количество циклов достигается при 80% DOD. Для того, чтобы получить 9кВт*ч при указанной глубине разряда нам необходимо 8 АКБ по 140Ач, стоимость подобного батарейного банка составит около 336 000р. На оплате за электричество мы сэкономим: 19р.*2600циклов=49400р. Итого с учётом остаточной стоимости АКБ: 49 400р. + (40р.*55кг*8) – 336 000р.= – 269 000р.

Общий объем запасенной энергии: 9кВт*ч*2600циклов=23400 кВт*ч. Порог рентабельности разницы в тарифах или стоимость запасенного кВт*ч: (336000-17600)/23400=13,60р.

А если использовать литиевые, в частности LifePO4 аккумуляторы?

Максимальная экономическая эффективность литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LifePO4) обеспечивается при 70% DOD, при этом мы получаем 7000 циклов. Плюс к этому КПД заряда получится около 76%. Посчитаем стоимость батарейного банка. Для генерации 9кВт*ч с учетом 70% DOD нам необходимо иметь совокупную емкость 1219Ач – это приблизительно 8шт. АКБ по 150Ач. Стоимость подобного батарейного банка с BMS составляет около 485т.р. Генерация аналогичная – 40р. 23к., на заряд уйдет 20р. С учетом цикличности: (40,23-20)*7000=141 610р. Итого убыток: 141610р. – 485000р. = – 343 390р.

Общий объем запасенной энергии: 9кВт*ч*7000циклов=63000 кВт*ч. Порог рентабельности разницы в тарифах: 485000/63000=7,70р за кВт*ч.

Выводы

• При текущих тарифах на электричество запасать энергию в аккумуляторах по ночному дешевому тарифу, а тратить днем нецелесообразно при использовании батарей любого типа по причине их ограниченной цикличности, потерь на КПД заряда и амортизации инвертора.
• Для циклических режимов работы, которые характерны для автономного электропитания с использованием генераторов и/или альтернативных источников электроэнергии (солнечные панели, ветряки и т.п.) целесообразнее использовать аккумуляторы с литиевой технологией, но они требует заметно больших первоначальных затрат по отношению к гелевым или карбоновым аналогам.
• Для резервного электропитания объектов, в которых аккумуляторы находятся в буферном режиме экономически целесообразно использовать аккумуляторы AGM типа.

Для экономии электроэнергии целесообразно сделать следующее:

• Провести аудит основных потребителей электричества в доме. Часто забытый включенный электрический теплый пол или какой-либо подогрев, неисправный насос и т.п. ощутимо увеличивают потребление. Для мониторинга удобно использовать амперметры/ваттметры после вводного автомата.
• Использовать энергосберегающие технологии в освещении и бытовую технику высокого класса энергоэффективности.
• Если отопление дома производится электричеством рекомендуем, во-первых, произвести обследование дома тепловизором на предмет утечек тепла, во-вторых, установить умный контроллер (например, EctoControl), который будет гибко управлять температурой в доме в зависимости от времени суток и дня недели.

• Использовать теплоаккумуляторы для нагрева теплоносителя по ночному тарифу.

С удовольствием ответим на ваши вопросы в комментариях!

Тема: Экономия инверторного кондиционера.

Опции темы

• Версия для печати
• Подписаться на эту тему…

Поиск по теме

Отображение

• Линейный вид
• Комбинированный вид
• Древовидный вид

Экономия инверторного кондиционера.

Хотелось бы узнать правда ли что инверторы экономят электроэнергию и из чего складывается эта экономия??
Единственное что мне приходит на ум это корректор коэффициента мощности, но это процентов 10, но никак не 30-70%.

Значительная экономия при отсутствии частых пусковых моментов. и всё отсюда вытекающее.

то есть импульсы тока при запуске компрессора сжирают 30-70% процентов энергии?? или при этом холодильный коэффициент падает??

Экономия из-за отсутствия пусковых токов да, это правильно, но не из-за этого. А в основном, когда снижаются обороты компрессора, потребляется мЕньшая мощность и возрастает холодильный коэффициент. Но необходимо отметить, что электроника на этих аппаратах очень чувствительна к всплескам напряжения.

насчёт чувствительности к всплескам напряжения не замечал. в основном выходят из строя IGBT-модули из-за плохого охлаждения. Можно подробнее про увеличение холодильного коэффициента при снижении оборотов компрессора, за счёт чего?

Основная фишка в регулировке оборотов компрессора, тогда он отдает холода ровно столько, сколько нужно. При этом и компрессор и вентилятор часто не отключаются, но за счет сниженного потребления могут существенно экономить.
Но реально приходится верить только на слово — я извиняюсь, но перекрыть 70% теплопритоков можно не раньше ноября.

Можно, только, простите, балалаечным языком это не объяснишь. Здесь надо хорошо представлять термодинамические процессы. Уменьшаются обороты КМ, снижается потребление эл. энергии,уменьшается разность температур на теплообменных аппаратах, но теплообменная поверхнось неизменна, холодильный коэффициент повышается. Ну это в самом общем виде.

то есть, если сконструировать низкооборотистые компрессоры, то можно поднять коэффициент?

когда компрессор отключён, он вообще не потребляет энергию. на что же неинвертор расходует дополнительную энергию.

По_данному_вопросу_мне_встр ечалось_любопытное_обсужде ние_

интересный ресурс, но полностью изучить не хватает времени. СПЕЦИАЛИСТЫ с данного форума, пожалуйста, откликнитесь, хотелось бы всё-таки узнать-из каких составляющих получается экономия и сколько каждая из них вносит??

Не пробовали кататься на Жигулях с одной скоростью? Примерно так можно представить обычный сплит: он или едет или стоИт. Поэтому его приходится брать с запасом, значит у него повышенное потребление при старте, ну и в работе само собой — при больших теплопритоках обеспечить снижение температуры настолько, чтобы еще и постоять.
Мы тут можем рассуждать теоркетичкески, а производители 70%-ного чуда наверняка имеют лабораторный расклад. Не пробовали спросить у них, или на их форуме?

Экономия энергии инверторным кондиционером

Инверторный кондиционер имеет блок силовой электроники, который выполняет два преобразования:
Из сетевого переменного напряжения получает постоянный ток.
Из постоянного напряжения формирует переменный ток необходимой частоты, определяющий скорость вращения двигателя компрессора.

Как любой преобразователь, силовой инверторный блок имеет КПД меньше 100%. При равных условиях, в режиме непрерывной работы компрессора на максимальной мощности обычный кондиционер окажется более эффективным чем инверторный на величину потерь инвертора (10-15. Работа кондиционера в непрерывном режиме на максимальной мощности указывает лишь на то, что его выбранная мощность не соответствует охлаждаемому помещению. В среднем, теплопритоки в помещение и температура уличного воздуха значительно ниже предельных. Обычный кондиционер работает в цикличном режиме, а инверторный — в режиме сниженной мощности компрессора.

Инверторный кондиционер при снижении оборотов компрессора оказывается более эффективным, так как на той же площади испарителя и конденсатора передается значительно меньше тепловой энергии, что в свою очередь уменьшает значения температурного напора и повышает эффективность. Подобный режим позволяет работать кондиционеру в более широком диапазоне температур.

Обычный не инверторный кондиционер при работе в циклическом режиме имеет переходные процессы, как термодинамические, так и элетромеханические. При включении компрессора потребляются большие стартовые токи, необходимые для разгона ротора двигателя. После старта и до получения необходимых режимов, компрессор должен перекачать до 50% всего объема фреона из зоны низкого давления в зону высокого давления. В это время кондиционер не вырабатывает холод. В результате достигнутые расчетные режимы являются максимальными и все части испытывают максимальную (не оптимальную) нагрузку: максимальные температурные напоры на конденсаторе и испарителе, максимальные скорости вращения вентиляторов, максимальные потери на прохождение фреона по магистралям, максимальная температура компрессора и компрессорного отсека. При достижении необходимой температуры компрессор отключается и давление в двух зонах — высокого и низкого давления выравниваются через дросселирующее устройство. Так как давления отличаются от расчетных, кипение фреона может происходить в любой части системы — в магистрали, капиллярной трубке, ресивере. Выработанный потенциальный холод используется не по назначению, охлаждая уличный воздух, компрессорный отсек и т.д.

Из-за отсутствия переходных процессов инверторный кондиционер экономит до 30% электроэнергии.

Инверторная система отопления в доме. Опыт использования и расходы электричества

Мнение потребителя после 4х мес эксплуатации.

При выборе системы отопления нашего дома, вариантов было не много. Магистральный газ в нашем поселке по Новорижскому шоссе в Московской области предполагался, но в очень неопределенной перспективе. Газгольдер отпал из-за отсутствия места при соблюдении всех нормативов по его размещению на участке. Поэтому рассматривали два возможных варианта электрического отопления: или электрическим котлом и радиаторами отопления или отоплением электрическими конвекторами с инверторным управлением. Поскольку перед таким выбором стоит любой владелец новой загородной недвижимости, где нет газа или его подведение стоит несколько сот тысяч рублей, то решил поделиться собственным опытом.

Дом расположен в Подмосковье, 70 км по Новорижскому шоссе. Проживание постоянное. Дом одноэтажный со вторым светом большие окна в гостиной (площадь гостиной 40 кв.м.) Общая площадь дома 135 кв. метров. Дом построен по каркасной технологии, фундамент — сваи. При постройке дома особое внимание уделялось качеству утепления, при строительстве приходилось фактически не уходить со стройки, непрерывно контролируя качество работ по утеплению. При использовании электрического отопления качество утепления в каркаснике – ключевой фактор сохранения денег.

Изначально планировали установить отопление электрическим котлом. Но расходы соседей на отопление электрокотлом в домах по сопоставимой площади и материалу стен в 15,000 -22,000 рублей в мес. не самой холодной зимой 19/20 заставили задуматься: ведь в наше доме большие окна и теплопотери должны быть выше. Перспектива вложить в оборудование и монтаж котла, трубной разводки, радиаторов 250,000 – 300,000 руб и потом платить ежемесячно по 20 тыс р. наш семейный бюджет явно не устраивала.

Поэтому выбор был сделан в пользу отопления дома на конвекторах с инверторным управлением. По крайней мере, успокаивали себя, если расходы на электроэнергию будут такими же как с котлом, то хотя бы сэкономим на оборудовании и монтаже, плюс не будет по стенам полипропиленовых труб.

В октябре 2020 установил в своем доме 8 инверторных конвекторов Electrolux ( ECH / AG 2- T с блоком управления ECH / TUI 3 мощность от 1 кВт до 2,5 кВт. С этой системой пережили зиму 20/21 и можно поделиться опытом использования и реальными расчетами по энергопотреблению.

Вот такой план дома:

Комплектация инверторной системы отопления:

Поскольку у Электролюкс много разных моделей, точный артикул конвекторов, установленных в доме: ECH / AG 2- 1000 T – TUI3. Где буква «Т» указывает, что это серия Transformer . Серия «трансформер» означает, что конвектор состоит из двух основных комплектующих – самого отопительного модуля и блока управления, часто они продаются уже комплектом. AG 2 – это отопительный модуль Air Gate (если стоит буква R – то это модель Rapid , отличающаяся только дизайном). 1000 – это показатель максимальной мощности работы нагревательного элемента. Инверторный блок управления TUI 3 – ( I – инвертор, 3 – третье поколение блоков управления).

Мощности конвекторов выбирались из расчета 1 кВт на площадь до 15 кв.м. Для конфигурации моего дома получилось 8 конвекторов:

1 шт по 1кВт, 4 шт по 1,5кВт, 1 шт — 2 квт и 2 шт по 2,5 квт. Каждый конвектор укомплектован блоком управления digital inverter TUI 3.0 и wi — fi модулем.

Суммарно весь комплект (8 отопительных модулей, 8 блоков управления digital inverter ( TUI 3) и 8 wifi модулей) стоил около 80,000 руб.

Монтаж инверторных конвекторов

Монтаж конвекторов очень простой – вкрутил в стену два самореза по прилагаемому шаблону, в комплект входит кронштейн, который цепляется к конвектору и вешается на саморезы. Электропороводку делал одновременно по всему дому, в т.ч. и розетки под конвекторы. Особых требований нет — просто нужно предусмотреть отдельные линии на каждый конвектор.

Аналогичный комплект оборудования при использовании электрического котла и 8 радиаторов отопления обошелся бы в 150-160 тыс. руб. Это первый плюс в пользу системы отопления на инверторных конвекторах Electrolux

Расходы электроэнергии

Теперь по расходам, наш тариф на электроэнергию: 4,01 руб за квт*ч. вот все записи по энергозатратам зимой 20/21:

Это второй и самый большой плюс по сравнению с электрокотлом: зима 20/21 была самой морозной за последние десятилетия. Максимальный расход электроэнергии на отопление пришелся на январь: 2333 кВт, это 9 тыс. рублей при постоянном проживании. Сравниваю с затратами соседей по поселку — с примерно такими же домами затраты на отопление электрокотлом составляли от 15,000 — 18,000 рублей в мес. Причем в отличие от нас, проживающих постоянно в доме и с температурой 21 О С, соседи бывают наездами, когда их нет отопление на минимуме.

Третий плюс в пользу инверторной системы: нет никаких труб и на мой вкус, дизайн конвектора гораздо симпатичнее скучного панельного радиатора.

Управление

Поскольку в доме проживаем постоянно, то нужный режим установлен в ручную на каждом конвекторе. Что удобно в инверторном конвекторе: вы устанавливаете один раз нужную температуру и дальше конвектор самостоятельно следит за текущей температурой и плавно меняет мощность нагрева. В отличие от обычных конвекторов, которые работают в режиме вкл/выкл, благодаря инверторному управлению мощность нагрева конвектора плавно меняется в зависимости от разницы между текущей и установленной температурой.

Если есть необходимость дистанционного управления отоплением, то это можно сделать через мобильное приложение Hommyn . В мобильном приложении конвекторы можно объединять в группы (например, три конвектора объединить в группу «гостинная»), и управлять группой как единым устройством. Для управления через мобильное приложение в доме нужна wifi сеть.

Дисплей блока управления гаснет через несколько секунд после настройки или изменения параметров работы: ночью дисплей не раздражает ярким свечением. Удобная затемненная крышечка от случайных нажатий кнопок.

Сравнение инверторной системы с отоплением на электрическом котле

Какой вывод можно сделать после четырех месяцев эксплуатации:

1. система отопления на инверторных конвекторах Electrolux – полноценная система отопления дома, отличная альтернатива отоплению электрокотлом с радиаторами;
2. Инверторная система значительно дешевле по стоимости оборудования и монтажа;
3. Инверторная система значительно дешевле по энергозатратам.
4. Надежность системы. В случае поломки конвектора дом не замерзнет. А если котел или насос выйдут из строя, то перестанет работать вся система отопления дома. И не всегда без помощи мастера можно быстро решить проблему с учетом того, что вы живете за городом.
5. Эстетика:нет белых полипропиленовых труб по стенам, экономия пространства – не нужна большая котельная.

Поделиться опытом использования инверторного отопления заставил еще тот факт, что читая разные комментарии на форумах, встречается один и тот же скепсис: любой электрический нагреватель имеет одинаковое КПД: так как из 1 квт электричества выходит примерно 1 квт тепла и не важно, что за обогреватель. Поэтому экономия придумана производителем, чтобы продать товар.

Ответ: принцип работы инверторного обогревателя и системы отопления заключается не в том, чтобы волшебным образом из 1 квт электроэнергии сделать 1,5 кВт тепла. А в том, чтобы экономично подходить к расходу электричества, ведь 1 градус лишнего тепла – это плюс 10% к расходу электроэнергии. Если вам комфортно при 21 О С, то зачем сжигать деньги, грея помещение на несколько градусов выше? Благодаря инверторному блоку управления, нагревательный элемент конвектора плавно меняет мощность работы, не допуская ни перегрева ни недогрева помещения. При достижении заданной температуры инвертор работает на минимальной мощности поддерживая заданную температуру. Система отопления на электрокотле и радиаторах по сравнению с инверторными конвекторами гораздо более инерционна и поэтому энергозатратнее, по исследованиям тепловиков из московского энергетического института разница может составлять до 40%.

Экономия электроэнергии с помощью инвертора: познаем главное

Нам часто задают вопрос о возможности экономии электроэнергии за счёт аккумуляторов. Идея такая: заряжать аккумуляторы по ночному тарифу, а днем, когда стоимость кВт*ч выше, переходить на работу от аккумуляторов и так ежедневно. Давайте разберемся, возможно ли это с учетом различных типов аккумуляторных батарей.

Стоимость инверторной системы с гелевыми аккумуляторами “под ключ”

Для начала определимся с первоначальными инвестициями в проект.

1. Инвертор российского производства МАП Энергия PRO 6.0/48 – умеет по расписанию переходить на принудительную генерацию от батарей, а ночью заряжать аккумуляторы. – 78900р.
2. 8 бюджетных гибридных аккумуляторов GEL+AGM Delta GEL 12200 с увеличенным количеством циклов работы по 30400р. за шт.
3. Стеллаж, кабели для подключения, автоматы и байпас – около 20т.р. и монтажные работы около 30т.р.

Итого: 372 100р.

Самодельное устройство для экономии электроэнергии, принцип действия

Основополагающим принципом является то, что любая электрическая мощность состоит из реактивной и активной энергии. Активная полезна в быту, она приводит в действие все механизмы. Реактивная же, наоборот, бесполезна и даже снижает эффективность энергосистемы. Приборы учета (механические и электрические счетчики) определяют только количество использованной активной энергии, за которую платят бытовые потребители.

Промышленные же предприятия платят и за реактивную энергию, которая измеряется специальными счетчиками. Она создается механизмами с высокой индуктивной составляющей (например, электродвигателями), и на заводах и фабриках ее количество уменьшают с помощью специальных конденсаторных установок.

Учитывая вышеописанное, идеи о том, как сделать самому приспособление для экономии электроэнергии, витали в воздухе. В быту источники реактивной энергии – это обычные механизмы с электродвигателями (кухонный комбайн, фен, пылесос, холодильник, дрель). С другой стороны, есть устройства, которым нужен постоянный ток (телевизоры и компьютерные мониторы). Поэтому стали разрабатывать приспособление для экономии электроэнергии, схема которого позволила бы уменьшить потребление электричества путем преобразования в активную реактивной энергии.

Сколько наша инверторная система сможет аккумулировать энергии?

При расчете систем для циклического режима работы обычно предусматривают глубину разряда аккумуляторов не более чем на 50% (DOD). Это связано с сильной зависимостью количества рабочих циклов от глубины разряда:

График цикличности бюджетных гелевых АКБ

Итак, при средней нагрузке 1000Вт при 50% DOD и учетом КПД инвертора система проработает в режиме генерации около 9 часов. Т.е. отдаст нам 9кВт*ч энергии, а это близко к значению среднего дневного потребления газифицированного коттеджа площадью 200-300 кв.м. В Московской области при двухтарифном счетчике стоимость 1кВт*ч составляет 4р. 47к. Итого: 9*4,47=40р. 23к. В месяц это около 1200р. Заметим, что кратное увеличение объема аккумулированной энергии приводит к пропорциональному наращиванию батарейного банка.

Теоретическое обоснование и принципиальная схема самодельного экономителя

Суть экономии состоит в том, что нагрузка питается не от сети с переменным током, а от подключенного конденсатора, заряд коего производится импульсами высокой частоты, при этом соответствуя синусоиде напряжения в сети. Электросчетчики комплектуются входным индукционным преобразователем с низкой чувствительностью к высокочастотным токам. По причине этого импульсное энергопотребление счетчиком учитывается со значительной отрицательной погрешностью.

Для создания прибора необходимы такие детали:

• микросхема (К155 ЛАЗ),
• стабилитрон (D2 -КС156А),
• диоды (D1 — Д226Б; Вr2 — Д242Б; Br1 — Д232А),
• транзисторы (ТЗ — КТ315, Т2 — КТ815В,Т1 — КТ848А),
• высокочастотные конденсаторы (С2, СЗ — 0.1 мкФ, С1- 1мкФ х 400В),
• электролитические конденсаторы (С5 — 1000 мкФ х 16В, С4 — 1000 мкФ х 50Б),
• маломощный трансформатор 220/36 В,
• резисторы (RЗ — 56 Ом; R1, R2 — 27 кОм; R5 -22 кОм; R4 — 3 кОм; R6 — 10 Ом; R7, R9 — 560 Ом; R8 — 1.5 кОм).

Сборка проводится согласно схемы 1. Транзисторы устанавливаются с использованием изолирующих прокладок на радиатор 150 кв.см. Обязательно применять плавкие предохранители. Собранный блок питания низковольтный должен давать на выходе 36 В ток 2 А и 5 В для питания генератора, который формирует импульсы ориентировочной частотой 2 кГц и с амплитудой 5 В. Во время сборки схемы нужно проверять режим работы при помощи осциллографа. После этого подключается конденсатор.

Собранное устройство рассчитывалось на нагрузку 1 кВт. Рекомендуется нагружать прибор по номиналу или отключать при снятии нагрузки, поскольку ненагруженное устройство потребляет значительную мощность, которая счетчиком учитывается.

Устройство рассчитано на питание переменным током бытовых потребителей. Мощность – 1 кВт/ч, напряжение – 220 В. Собранное устройство подключается к розетке и питает нагрузку, при этом заземление не требуется. По расчетам, при подключении такого самодельного экономителя счетчик учитывает лишь 25% потребленного электричества.

Разработана также схема 2, позволяющая питать потребителей, работающих как на постоянном, так и на переменном токе (камины, электроплиты, освещение, водонагреватели). Главным предостережением является отсутствие в таких приборах элементов, которые рассчитаны на переменный ток (трансформаторы, электродвигатели).

А что с затратами на заряд аккумуляторов?

Для подсчета объема энергии, необходимой на заряд нужно определиться с двумя КПД – зарядного устройства (потери на преобразование переменного напряжения в постоянный ток заряда) и КПД самого электрохимического процесса заряда. КПД ЗУ составляет около 80%, второго около 90% (при токе 0,1С). Итого мы имеем общий КПД – 72%. Возвращаем энергию в АКБ: 9кВт*ч/0,72=12,5кВт*ч заберем из сети на заряд. Ночной тариф – 1р.68к. – итого 12,5*1,68=21р. В месяц это 630р. Ниже производим все расчеты без учета амортизации инвертора.

Приборы для экономии электроэнергии своими руками, отзывы специалистов

Специалисты обращают внимание на то, что попытка применить в домашних условиях принцип действия промышленных конденсаторных установок, накапливающих реактивную энергию, обречена на неудачу. Компенсаторы для реактивной мощности промышленные – это достаточно громоздкие устройства, рассчитанные изначально на определенную нагрузку и учитывающие целый ряд дополнительных параметров. Кроме того, в большинстве мощных домашних устройств конструктивно уже заложены достаточные по мощности улавливатели-конденсаторы реактивной энергии.

Большое количество комментаторов и специалистов указывают на то, что такого рода устройства, даже собранные сознанием дела и качественно, способны обманывать только счетчики старого индукционного типа. Электронные приборы учета энергии довольно капризные устройства и часто не выдерживают такого обхождения с собой, в них сгорают микросхемы. Это ведет к необходимости замены прибора и неприятной беседе со специалистами энергосбыта, что чревато штрафом со многими нулями.

Однако и замена счетчика – это не худшее, что может случиться, если за такую тонкую материю, как электричество берется дилетант. Учитывая зачастую не самое лучшее состояние электропроводки в российских домах и квартирах, такая самодеятельность может закончиться коротким замыканием и пожаром.

Люди, увлеченные опытами с электричеством, создают разные приспособления, в интернете их сотни. Однако это вовсе не значит, что все их изобретения нужно испытывать в своем доме, рискуя собственным имуществом и жизнью.

Посчитаем экономический эффект

Разница между стоимостью полученной и затраченной энергией составляет в наших расчетах 570 рублей в месяц или 19рублей в сутки. В таком режиме работы наш гелевый аккумуляторный банк даст 700 циклов, а это означает, что произведение составит 19р.*700циклов=13300р. Стоимость нашего батарейного банка составляет: 30400р.*8шт.=243200р. Остаточная стоимость аккумуляторов при цене 40р. за кг: 40р*60кг*8=19200р. Итого убыток: 13300р. + 19200р. – 243200р. = – 210 700р.

Хорошо, а если мы будем разряжать батареи не на 50%, а на 30%?

Количество рабочих циклов у нас в этом случае приближается к отметке в 1900. Посчитаем: 1кВт нагрузки продержим уже 5,5часов, а это означает: 5,5*4,43=24,4р. На заряд мы потратим 12,8р. Один цикл принесет нам 11р. 57к. Считаем: 11,57р.*1900циклов=21983р. Итого убыток: 21983р. + 19200р. – 243200р. = – 202 017р. Уже лучше, но всё же весьма далеко даже от нулевой рентабельности даже без учета амортизации инвертора.

Посчитаем ещё одно интересное значение – стоимость запасенного кВт*ч без учета затрат на заряд: 5,5кВт*ч*1900циклов=10450кВт*ч. Разделим стоимость всего банка на эту сумму: (243200р.-19200р.)/10450=21,44р за кВт*ч. Именно при такой разнице в тарифах у нас достигается порог рентабельности.

А какая экономика с использованием карбоновых батарей?

Технология использования углерода в составе свинцового аккумулятора позволяет существенно снизить процесс сульфатации отрицательной и коррозию положительной пластин, что приводит к кратному улучшению показателя доступных циклов заряда-разряда:

Цикличность карбоновых батарей

Максимума в произведении отданной энергии на количество циклов достигается при 80% DOD. Для того, чтобы получить 9кВт*ч при указанной глубине разряда нам необходимо 8 АКБ по 140Ач, стоимость подобного батарейного банка составит около 336 000р. На оплате за электричество мы сэкономим: 19р.*2600циклов=49400р. Итого с учётом остаточной стоимости АКБ: 49 400р. + (40р.*55кг*8) – 336 000р.= – 269 000р.

Общий объем запасенной энергии: 9кВт*ч*2600циклов=23400 кВт*ч. Порог рентабельности разницы в тарифах или стоимость запасенного кВт*ч: (336000-17600)/23400=13,60р.

А если использовать литиевые, в частности LifePO4 аккумуляторы?

Максимальная экономическая эффективность литий-железо-фосфатных аккумуляторов (LifePO4) обеспечивается при 70% DOD, при этом мы получаем 7000 циклов. Плюс к этому КПД заряда получится около 76%. Посчитаем стоимость батарейного банка. Для генерации 9кВт*ч с учетом 70% DOD нам необходимо иметь совокупную емкость 1219Ач – это приблизительно 8шт. АКБ по 150Ач. Стоимость подобного батарейного банка с BMS составляет около 485т.р. Генерация аналогичная – 40р. 23к., на заряд уйдет 20р. С учетом цикличности: (40,23-20)*7000=141 610р. Итого убыток: 141610р. – 485000р. = – 343 390р.

Общий объем запасенной энергии: 9кВт*ч*7000циклов=63000 кВт*ч. Порог рентабельности разницы в тарифах: 485000/63000=7,70р за кВт*ч.

Выводы

• При текущих тарифах на электричество запасать энергию в аккумуляторах по ночному дешевому тарифу, а тратить днем нецелесообразно при использовании батарей любого типа по причине их ограниченной цикличности, потерь на КПД заряда и амортизации инвертора.
• Для циклических режимов работы, которые характерны для автономного электропитания с использованием генераторов и/или альтернативных источников электроэнергии (солнечные панели, ветряки и т.п.) целесообразнее использовать аккумуляторы с литиевой технологией, но они требует заметно больших первоначальных затрат по отношению к гелевым или карбоновым аналогам.
• Для резервного электропитания объектов, в которых аккумуляторы находятся в буферном режиме экономически целесообразно использовать аккумуляторы AGM типа.

Для экономии электроэнергии целесообразно сделать следующее:

• Провести аудит основных потребителей электричества в доме. Часто забытый включенный электрический теплый пол или какой-либо подогрев, неисправный насос и т.п. ощутимо увеличивают потребление. Для мониторинга удобно использовать амперметры/ваттметры после вводного автомата.
• Использовать энергосберегающие технологии в освещении и бытовую технику высокого класса энергоэффективности.
• Если отопление дома производится электричеством рекомендуем, во-первых, произвести обследование дома тепловизором на предмет утечек тепла, во-вторых, установить умный контроллер (например, EctoControl), который будет гибко управлять температурой в доме в зависимости от времени суток и дня недели.

• Использовать теплоаккумуляторы для нагрева теплоносителя по ночному тарифу.

С удовольствием ответим на ваши вопросы в комментариях!

Преобразователь частоты- экономия электроэнергии

0 commentsПринцип работы 10 января, 2017

Чтобы определить экономию электроэнергии преобразователя частоты на производственных объектах пользуются такими факторами:

• а) экономия электрической энергии 20%;
• б) уменьшение затрат на текущий ремонт, управления и обслуживания;
• в) повышение срока службы электромотора;
• г) уменьшение размера тока запуска мотора номинальной нагрузкой и отсутствие негативного влияния на питающую сеть;
• д) мягкий запуск двигателя обуславливает исключение или значительное уменьшение действий датчика динамики на производство.

Приведем расчет простого типа вычисления времени эффекта (срок окупаемости) частотного преобразователя:

Расшифруем эту формулу.

Т_{окупаемости} – срок окупаемости;

С_преобр – цена преобразователя управления частоты;

С_элек – цена электрической энергии;

λ — коэффициент, по параметрам факторов б) ‑ г).

Опытным путем использования преобразователей частоты выяснили, что размер коэффициента λ зависит от постоянных параметров находится в интервале от 1,2 до 1,6.

Время окупаемости рассчитывается по формуле 1 для преобразователя на 45 кВт.

Зная имеющийся интервал нагруженности, среднюю экономию электрической энергии берем 20%. На входе датчика частотного преобразователя присоединен выпрямитель сети без регулировки, механизм управления расходует энергию. Энергия реактивного типа нужна эксплуатации электромотора асинхронного типа, производится и обращается внутри механизма привода между емкостью накопления выпрямителя сети в векторном управлении и катушками двигателя посредством частотника. Реактивная энергия без считывающего датчика устройства.

Подсчитаем экономию электроэнергии B в среднем за месяц (учитывая суточную эксплуатацию двигателя и 30 дней).

B = 720 часов х 45 (мощность) кВт х 20 % = 6 480 (мощность) кВт х час

Определим цену электрической энергии, которая сэкономлена – 2,95 рублей/кВт х час

C_элек = 6480 кВт*час*2,95рублей/кВт*час = 19116 рублей.

Берем размер коэффициента λ за 1,2. Подсчитаем время окупаемости общезаводского частотного преобразователя А300 – 45 кВт, цена которого 78800 рублей:

Экономическое обоснование эффективности внедрения частотного преобразователя

Разберемся, действительно ли частотники могут экономить энергию? В этой теме есть подводные камни, какого типа нужно выбирать частотник при покупке. Инвертор (частотник) – это сложное электронное устройство. Принципиальную схему и суть работы в векторном управлении частотного преобразователя можно увидеть в сети Интернета.

Для управляемости электромотором с определенной скоростью вращения, сигнал электрического тока преобразуется несколько раз. Всякое преобразование управления является энергетической потерей. При расчетной нормальной мощности электродвигатель вместе с преобразователем частоты расходуют больше электрической энергии, чем просто электромотор вместе с пускателем. Это похоже на закон сохранения энергии.

Сэкономить на работе преобразователя (инвертора) можно, если электромотор нагружать до 70%. При нормальном расчете мощность электродвигателя и расходование электрической энергии с преобразователем частоты повышается в 1,5 раза.

Тогда появляются выводы:

• используйте преобразователи управления частоты тогда, когда это необходимо по технологическому процессу изготовления продукции;
• номинальной нагрузкой не получится сэкономить электрическую энергию, будет лишний расход энергии.

Такие исследования были проведены на реальном оборудовании механизмов привода моторов. Поэтому, есть такое утверждение, что частотники (инверторы) реально не дают нужного эффекта, их целесообразно применять в ограниченных условиях.

Экономия электроэнергии с помощью частотного преобразователя

Работа производственных учреждений различных отраслей (сельского хозяйства, городов, отопления, снабжения водой) может быть намного эффективнее при применении процесса автоматизации, использования в техпроцессах приводов и механизмов с регулятором на основе инверторов (частотников). Это можно увидеть, рассмотрев пример с агрегатом насоса на преобразователе частоты.

Если правильно выбрать агрегат, то мощность электродвигателя и расход обеспечивает нужное давление в отопительной системе, водоснабжения при наибольшем использовании воды. Это происходит утром и вечером. В другое время давление с избытком.

Расход воды регулируется на большой скорости мотора, но оборудование ненадежное и расходует много энергии. Лучшим методом для этого служит уменьшение оборотов мотора насоса при такой же нагрузке, применение датчика и частотника.

Вот график зависимости потребления электрической энергии от расхода:

На этой зависимости видно потребление воды за интервалы часов:

В разные часы потребление энергии и расход воды отличаются. Поэтому, очевиден эффект экономии при использовании преобразователей частоты. В результате смысл использования частотника очевиден.

Экономия электроэнергии с помощью частотного преобразователя

Эффективность работы предприятий водоснабжения, отопления, городов и сельских районов может быть существенно повышена за счет автоматизации и внедрения частотно регулируемых электроприводов (ЧРП).

Экономия электроэнергии будет рассмотрена на примере насосного агрегата с ЧП.

При правильном выборе насосного агрегата его расходная характеристика и мощность электродвигателя рассчитаны на обеспечение необходимого давления в системе при максимальном потреблении воды, которое, как известно, приходится на утренние и вечерние часы. Отсюда мы имеем на оставшуюся часть времени избыточное давление в системе.

Регулировать расход можно при полной скорости двигателя, изменяя гидравлическое сопротивление тракта с помощью клапанов или заслонок, однако, дополнительное оборудование, необходимое в этом случае, часто оказывается ненадежным, трудно регулируемым и потребляющим много энергии.

Поэтому наиболее рациональным способом регулирования является снижение частоты вращения приводного двигателя насоса при сохранении неизменной характеристики нагрузки. Динамическое изменение оборотов двигателя становится возможным при использовании датчика давления (датчика обратной связи) и частотного преобразователя (ЧП).

На представленном графике изображены кривые зависимости расхода и энергопотребления. Но для лучшей наглядности можно рассмотреть график тока электродвигателя, на котором представлены кривые тока при использовании ЧРП и при регулировании заслонками (график1).

Они соответствуют кривым расхода воды потребителями в различные периоды времени (график 2).

Понимая, что в разное время суток расход воды, и как следствие — энергопотребление, различаются, мы можем рассчитать экономический эффект от применения ЧРП (см. таблицы).

Расчет эффективности от внедрения системы управления насосами на насосной станции «Сосновская»

Наименование	Значение	Размерность
Насосный агрегат
Тип насоса	К 80–50–200
Номинальный напор	50	М
Номинальная подача	50	М3/ч
Частота вращения	2840	Об./мин.
Потребляемая мощность	15	кВт
Мощность электродвигателя	15	кВт
Ном.ток эл/дв	30	А
Оценка экономии
Стоимость 1 кВт/час	2,28	руб.

Расчет окупаемости

Наименование	Кол-во	Ед. измерения
Экономия расчетная по сравнению с дросселированием	42	%
Потребление при дросселирование	360	кВт/ч
Экономия при частотном регулировании	151	кВт/ч
Срок окупаемости	0,83	лет
Стоимость шкафа управления с ЧП	120 000	руб.

Взяв данные на момент расчета кВт/ч = 2, 28 руб. и замерив величины энергопотребления с использованием ЧРП и при использовании дроссельной заслонки, мы получим экономию электроэнергии в 42 % при применении преобразователя по сравнению с регулированием заслонкой.

Таким образом, ЧП стоит 31700 руб., и окупается менее чем за 3 месяца, а система (шкаф управления) на основе частотного преобразователя ориентировочной стоимостью в 120 000 руб. окупается менее чем за год и далее работает только на экономию энергии и, как следствие — на экономию денежных средств предприятия.

Помимо прямой экономии мы получим:

• экономию электроэнергии до 60%;
• снижение расхода воды до 60% за счет стабилизации давления магистрали;
• уменьшение износа и увеличение срока службы технологического оборудования, исключение гидравлических ударов;
• снижение затрат на ремонт.

Для получения всех перечисленных плюсов от использования частотного преобразователя, необходимо правильно выбрать сам преобразователь. Для примера возьмем частотные преобразователи марки HYUNDAI.

Основными критериями выбора являются тип преобразователя частоты и его основные параметры — номинальный ток и мощность. Выбор типа преобразователя частоты зависит от требуемых параметров диапазона регулирования и точности регулирования количества оборотов двигателя.

Исходя из прочих функциональных возможностей — дополнительные протоколы связи, дополнительные входы и выходы – подбирается конкретная модель преобразователя.

Рекомендуемые модели для «насосно-вентиляторной» нагрузки: №50, №100, №700Е (векторное или векторное «бездатчиковое») и №300Р, №500Р (U/F-управление).

Этап первый. Выясняем характер нагрузки и технологический процесс. В нашем случае это насосная нагрузка. Исходя из требований к точности и диапазону регулирования, выбирается тип частотного преобразователя. Для нашего типа нагрузки наиболее подходят два типа управления: векторное без датчика и U/F-управление.

В таблице представлены варианты (типы) управления, использующиеся в частотных преобразователях.

Типы управления в частотных преобразователях

± 0,2% (векторный режим)

1:40 (при управлении U/F)

1:100 (при векторном управлении) 1:1000 (с использованием импульсного датчика вращения)

Этап второй. После выбора типа частотного преобразователя, нам необходимо выбрать конкретный частотный преобразователь. Для этого необходимо определить выходную мощность и выходной ток частотного преобразователя.

Для стандартных асинхронных электродвигателей, которые работают с полной номинальной нагрузкой:

Для электродвигателей, которые работают с неполной номинальной нагрузкой и для электродвигателей с малыми значениями коэффициента мощности:

Р эд — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

Рчп — мощность частотного преобразовател, кВт;

Iном эд — номинальная мощность электродвигателя,А

I раб эд — рабочая мощность электродвигателя, А

U эд — напряжение питания двигателя, В.

Пример. Выбор преобразователя частоты для консольного насоса К 80-50-200.

Тип электродвигателя — низковольтный трехфазный асинхронный, с короткозамкнутым ротором 5АИ 160S2.

Напряжение питания — 380 В.

Мощность — 15 кВт.

Потребляемый ток — 28,8 А.

Коэффициент мощности — 0,89.

В процессе работы насоса двигатель работает с полной номинальной нагрузкой.

Для группы «насосы» целесообразно применение простого векторного и U/F-управления. Нецелесообразно использование ЧП с полным векторным управлением датчиком.

Двигатель работает с полной номинальной нагрузкой, коэффициент мощности двигателя – в рамках стандартного ряда. Поэтому при выборе модели необходимо соблюсти два неравенства:

Iчп = 300 Р — 29А

Таким образом, из линейки преобразователей HYUNDAI, на примере которых мы рассматривали использование ЧРП, наиболее подходящими для данной задачи будут модели №700Е и №300Р.

Г. А. ШУВАЛОВ, менеджер отдела автоматики ГК «Элком»