Generator electric

O unitate de generare a energiei ( unitate de alimentare de urgență sau sistem de alimentare cu energie de urgență , cunoscut sub numele de Moppel ) este un dispozitiv care utilizează resursele disponibile pentru a furniza energie electrică pentru a fi, în special, independente de rețelele electrice . O unitate de acționare, de obicei un motor cu ardere internă (de exemplu , un motor diesel sau pe benzină) și un generator care convertește energia mecanică de la acționare în energie electrică formează o unitate.

Astfel de dispozitive mobile sau staționare pot fi găsite oriunde în aplicațiile în care rețeaua publică lipsește sau defectarea rețelei electrice ( blackout engleză ) ar duce la consecințe grave - astfel. B. în spitale , uzine chimice , camere de servere și nu în ultimul rând , în centralele nucleare , în scopul de a asigura disiparea căldurii de degradare , chiar și în cazul așa-numitul black - out stație .

Grup electrogen diesel izolat fonic cu 375 kVA și un rezervor dedesubt
Generator de energie de urgență al Vorarlberger Kraftwerke pe un camion MAN

General

Unitate istorică pentru operațiuni radio, în jurul anului 1945

Grupurile electrogene (SEA) asigură disponibilitatea energiei electrice independent de rețeaua publică de energie electrică și sunt adesea denumite generatoare de energie de urgență . Unități mai puternice de care operatorii de rețea au nevoie pentru a menține alimentarea cu energie, de ex. B. utilizarea în timpul lucrărilor de întreținere în rețea se numește sisteme de alimentare de urgență ( NEA ).

Dimensiunea și performanța acestor generatoare de energie de urgență diferă considerabil. Începe cu dispozitive portabile mici, care sunt suficiente pentru a furniza consumatorilor mici (de exemplu, un frigider sau un computer) sau un sistem de iluminat de urgență și trece prin NEA mobilă a THW pe remorci pentru camioane către unități mari, instalate permanent, cu câteva mii de voltampere de kilograme ( kVA). În mod normal, NEA poate menține permanent furnizarea unui număr de consumatori de energie electrică corespunzător capacității lor, dar nu alimentează electricitatea în rețeaua publică. Acest mod de operare se numește operare pe insulă . Dacă acesta este cazul în așa-numita operație de rețea paralelă , trebuie asigurată o conexiune sincronizată . Dacă unitatea este echipată cu un dispozitiv de sincronizare, după întreruperea alimentării, așa-numitul retur de rețea, acesta poate fi sincronizat din nou la rețeaua publică și apoi unitatea poate fi oprită, evitând astfel o întrerupere a alimentării la comutarea înapoi.

Dacă chiar și o întrerupere pe termen scurt a alimentării cu energie cauzează daune de durată, sistemul de alimentare de urgență trebuie să fie susținut de o sursă de alimentare neîntreruptibilă (UPS), care preia alimentarea imediat după întreruperea curentului electric până la pornirea generatorului de urgență în ordine. să producă energie electrică permanent. Sursele de alimentare neîntreruptibile necesită în primul rând spitale, sisteme de control tehnice sau chimice sensibile pentru reglarea neîntreruptă a proceselor critice, a nodurilor de rețea ( hub-uri ) și a camerelor serverelor . Dacă sistemul de alimentare de urgență nu are un UPS, va exista o întrerupere în cazul unei defecțiuni a rețelei publice până când unitatea a atins parametrii de funcționare necesari și poate prelua alimentarea cu energie electrică. Pentru unitățile pentru aplicații conform VDE 0100-710 și VDE 0100-718, sunt prevăzute anumite limite de timp pentru furnizarea energiei de urgență.

Alimentare de urgență

„Cazul de alimentare de urgență” este menținerea sursei de energie electrică în cazul unei defecțiuni a rețelei electrice de către unul sau mai multe generatoare de energie de urgență. Unitățile pot fi pornite manual sau automat. Pornirea automată și comutarea automată a consumatorului sunt obligatorii pentru toate sistemele pentru care un sistem de alimentare de urgență a fost prescris prin lege. Un concept de alimentare de urgență nu poate fi înlocuit de mai multe conexiuni de rețea la diferite segmente de rețea, deoarece o defecțiune a unei rețele de alimentare poate avea un efect domino, supraîncărcare și eșecul rețelelor de alimentare învecinate.

Conform statisticilor GRS , au existat șase cazuri de urgență în centralele nucleare germane între 1993 și 2006 : în Gundremmingen C pe 8 mai 1993, în Neckarwestheim 1 pe 12 mai 1999, în același loc din nou pe 4 iunie 2000, în Grafenrheinfeld la 2 mai 1999. aprilie 2002, la Biblis B la 8 februarie 2004 și a treia oară la Neckarwestheim 1 la 19 februarie 2005.

tehnologie

Grup electrogen portabil

Unități

Dispozitivele mai mici sunt de obicei alimentate de un motor pe benzină, în timp ce cele mai mari sunt alimentate de motoare diesel . În ceea ce privește protecția împotriva exploziei, benzina este mai dificil de manevrat și, prin urmare, este neobișnuită pentru unitățile staționare, deoarece depozitarea benzinei este supusă unor cerințe stricte (de exemplu, pentru protecția împotriva exploziei), iar combustibilul este mai scump decât gazul natural, propanul sau motorina sau ulei încins.

Grupurile electrogene sunt pornite cu ajutorul unui cablu, a aerului comprimat sau a unui demaror electric , prin care ultima posibilitate necesită prezența unei baterii. În centralele nucleare, comanda de pornire este dată complet automat de sistemul de protecție a reactorului .

În sectorul agricol la generatoarele PTO așa-numitele pot găsi că unitatea auxiliară poate fi conectată sau arborele PTO al unui vehicul. Aceste generatoare de PTO nu au propriul motor, dar sunt acționate de o unitate tractor printr-un angrenaj intermediar și un arbore. Acest lucru are avantajul că aceste dispozitive sunt ieftine de cumpărat și întreținut, deoarece nu trebuie cumpărat și întreținut niciun motor cu ardere internă.

Între timp, sunt disponibile și generatoare acționate hidraulic de până la 70 kVA, care pot fi acționate de hidraulica proprie a vehiculului.

generator

Generator de putere staționar de urgență: generator electric în dreapta, motor diesel marin în stânga

Mașinile sincrone trifazate sunt utilizate ca generatoare pentru unitățile de generare a energiei . Mașinile sincrone au un dispozitiv de excitație și, prin urmare, sunt capabile să furnizeze putere activă pentru sarcini ohmice, în plus față de putere activă pentru sarcini capacitive sau inductive . Generatoarele asincrone nu sunt potrivite pentru rețelele insulare, deoarece necesită putere reactivă pentru excitație. Deși acest lucru este posibil și în cazul condensatoarelor , tensiunea este prea instabilă pentru o sursă de alimentare de urgență. Acesta este motivul pentru care o regulare controlată de tensiune (AVR) este de obicei utilizată la generatoarele sincrone. B. Convertor static în calea curentă.

Unități cu pilă de combustibil

Unitățile cu celule de combustibil nu conțin un motor sau un generator, ci convertesc energia din combustibil direct în electricitate. Unitățile cu celule de combustibil sunt deja disponibile comercial, dar nu sunt foarte răspândite și sunt de obicei mai scumpe de cumpărat decât dispozitivele cu motoare diesel sau pe benzină. Pentru timpi de funcționare mai lungi, costurile de achiziție adesea mai mari în comparație cu generatoarele de motorină sau generatoarele de benzină pot fi amortizate, de exemplu datorită costurilor mai mici de combustibil, intervale mai mari de întreținere sau intervale mai mari de alimentare cu combustibil (a se vedea articolul Celula de combustibil cu metanol reformat ). Unele sisteme cu pilă de combustibil se caracterizează și prin alte avantaje, cum ar fi o bună adecvare la temperaturi scăzute, utilizarea permisă în rezervațiile naturale, posibila utilizare a combustibililor regenerabili sau niveluri de zgomot foarte scăzute. Combustibilul utilizat este în mare parte metanol sau hidrogen, prin care costurile combustibilului și dimensiunea containerului de combustibil pe kWh sunt de obicei mai mici pentru unitățile de celule de combustibil operate cu metanol. Pilele de combustie NT-PEM sunt utilizate în principal pentru funcționarea cu hidrogen . Dacă metanolul este utilizat ca combustibil, celula de combustibil directă cu metanol este potrivită pentru o putere de celule de combustibil sub aproximativ 0,3 kW și celula de combustibil reformantă cu metanol pentru o putere de celule de combustibil de la 0,3 kW la aproximativ 100 kW . Unitățile cu celule de combustibil sunt de obicei oferite ca generator de energie hibridizată cu o baterie, astfel încât unitatea de celule de combustibil funcționează ca un încărcător de baterii independent de rețea și automat. Avantajul este că sistemul cu celule de combustibil este operat la punctul optim de funcționare (consum redus de combustibil), iar utilizatorul poate obține performanțe ridicate din baterie. Puterea maximă de ieșire a bateriei este de obicei proiectată pentru a fi semnificativ mai mare decât puterea unității cu pilă de combustibil. Monitorizarea de la distanță este disponibilă de la mai mulți producători pentru a putea monitoriza de la distanță starea unității (de exemplu, nivelul de combustibil).

Siguranța operațională

O întrebare dificilă, în special în cazul dispozitivelor mobile, este întotdeauna dacă există o legare la pământ suficientă, astfel încât să nu poată avea loc accidente electrice . Depinde adesea de măsurile de protecție ( siguranțe , întreruptoare sau monitoare de izolație ) conectate între generatorul de energie de urgență și consumator. Atâta timp cât consumatorii individuali sunt conectați în conformitate cu instrucțiunile de utilizare, siguranța este garantată. Din 2007, numai generatoarele cu monitorizare a izolației pot fi utilizate în agricultură în Austria . Monitorizarea izolației face inutilă vârful de împământare și este mai sigură. În cazul întrerupătorului de curent rezidual (FI), trebuie realizată o rezistență la împământare suficient de mică pentru ca FI să se declanșeze. Acest lucru nu este adesea posibil pe teren stâncos sau nisipos.

Conectarea la rețeaua electrică publică

În majoritatea cazurilor, un feed nu este dorit din motive economice sau z. B. pentru clienții tarifari restricționați de cerințele legale. Există, de asemenea, un obstacol ridicat, și anume sincronizarea necesară, care necesită efort tehnic suplimentar. Pentru alimentare, se utilizează sisteme de alimentare de urgență care se pot sincroniza cu rețeaua.

Sursele de alimentare de urgență au dispozitive prescrise, cum ar fi releele de pană de curent, cu care pot fi conectate la rețeaua normală a clădirii, dar apoi (în afară de sistemele care sunt proiectate pentru o funcționare paralelă pe termen scurt după recuperarea tensiunii în rețeaua normală de alimentare) nu pot alimenta orice putere la rețeaua publică. Reglementările exacte depind de cerințele operatorului de rețea (compania de furnizare a energiei) și de descrierea dispozitivului.

misiune

Utilizare staționară

În multe clădiri, cum ar fi spitale , stații , emițătoare TV și radio sau instalații industriale , sunt utilizate unități staționare care trebuie să înceapă în mod fiabil. Nu este posibil să rulați unitățile sub sarcină. Prin urmare, este necesară o sursă de alimentare neîntreruptibilă cu baterie pentru a compensa defecțiunile scurte, pentru a permite pornirea unității (dacă capacitatea bateriei este scăzută) și pentru alimentarea iluminatului de urgență care ar putea fi necesar . Pentru a menține timpul scurt până la preluarea puterii și până la micșorarea necesară a bateriei, motoarele diesel sunt uneori încălzite permanent la 50-80 ° C.

În plus față de investiții, există costuri continue pentru întreținere, eventual încălzire, înlocuirea echipamentelor și teste regulate dacă rețeaua publică nu a eșuat.

Generatoarele de energie de urgență sunt, de asemenea, deseori necesare în clădirile rezidențiale de dimensiuni corespunzătoare (clădiri înalte) pentru a menține sistemele relevante pentru siguranță (ascensoare / sisteme de stingere / iluminat de urgență) în funcțiune în cazul unei întreruperi de curent și, în cel mai rău caz, pentru a permite o evacuare ordonată. Este important ca sistemele să fie întreținute de personal instruit corespunzător și să fie puse în funcțiune în mod regulat pentru a preveni „deteriorarea în picioare”, cum ar fi confiscarea rulmenților sau descompunerea chimică a motorinei.

Un alt exemplu este domeniul logisticii. Aici o parte a procesării datelor este furnizată de unități staționare, de exemplu pentru a asigura accesul la sistemul de gestionare a mărfurilor în cazul unei întreruperi a curentului.

Utilizare mobilă

Sistem de alimentare de urgență de 175 kVA al THW
Unitate de 8 kVA pe o licitație de tancuri de pompieri

Există, de asemenea, dispozitive mobile mai mici, care sunt portabile sau pot fi montate pe remorci . Acestea sunt adesea folosite pentru asistență tehnică, în special pentru pompieri și pentru controlul dezastrelor . Ele nu sunt folosite doar în cazul unei pene de curent , dar , de asemenea , în zonele fără alimentare cu energie, de exemplu , pentru mobile sisteme de tratare a apei de KHD , sau alte Outdoor organizații de ajutor. Unitățile utilizate de protecția civilă au o putere de 2,5 până la 14 kVA în versiunile mici, în mare parte portabile. Acestea sunt în majoritate unități care au mai multe prize de contact de protecție de 230 volți și sunt, de asemenea, echipate de obicei cu o conexiune trifazată . Dispozitivele mai moderne ale THW sunt acționate de motoare în patru timpi . Cu toate acestea, există și modele mai vechi cu motoare în doi timpi . Cu toate acestea, datorită proprietăților lor de pornire nesigure, acestea sunt deplasate din ce în ce mai mult. Dacă sunt încă utilizate, este din motivul că motorul funcționează mai bine decât un motor în 4 timpi în anumite condiții de funcționare. Unitățile de service de salvare sunt de obicei generatoare sincrone care pot garanta curenții mari de pornire necesari echipamentelor (de exemplu, un polizor unghiular). Unitățile montate pe remorci sunt echipate în principal cu motoare diesel, care asigură o putere cuprinsă între 20 și 630 kVA. Pe lângă utilizarea combustibililor fosili, există deja primii generatori de energie care utilizează integral sau parțial energiile regenerabile . Energia eoliană sau solară este utilizată prin celule solare sau turbine eoliene. Modelele hibride folosesc, de asemenea, combustibili fosili pentru a putea genera electricitate în condiții meteorologice nefavorabile (lipsa soarelui sau a vântului).

Alimentare la bord

Pentru alimentarea cu placă a vehiculelor cu o cerere crescută de energie electrică creată special pentru aceste aplicații se utilizează generatoare de energie pentru vehicule, acestea se disting de obicei printr-o suspensie rezistentă la șocuri și o Schalldämmkapselung complet închisă, care este posibilă prin utilizarea motoarelor răcite cu apă. și generatoare.

Emisia de zgomot în astfel de sisteme este de numai aproximativ 56 dBA la 7m, ceea ce face ca aceste generatoare de energie să fie deosebit de potrivite pentru aplicații în locuri de muncă mobile sau în saloane.

Gama de putere este în mod normal între 2 și 50 kVA, motoarele diesel sunt utilizate în mod predominant în acest scop, iar generatoarele cu gaz sau cu gaz sunt din ce în ce mai utilizate din cauza reglementărilor mai stricte privind emisiile.

Un alt avantaj al motoarelor răcite cu apă, pe lângă designul lor deosebit de mic, este posibilitatea utilizării căldurii reziduale, care poate fi astfel utilizată pentru încălzirea încăperilor prin intermediul unui schimbător de căldură / radiator; puterea de căldură corespunde aproximativ ieșire de ieșire electrică.

Unitățile mobile sunt, de asemenea, utilizate pe aeronave în timpul întreținerii sau înainte de decolare. Dacă aeronava este alimentată de la sursa de alimentare de la rețea (110 volți) și o frecvență de (400 Hz) din cauza frecvenței de tensiune diferite utilizate.

Vehicule electrice

În sectorul vehiculelor electrice, seturile de generare a energiei electrice sunt utilizate pentru extinderea gamei, vezi Range Extender .

Vezi si

Norme și standarde

  • DIN ISO 8528-1: 2005-06 Grupuri electrogene cu motoare cu ardere internă alternativă. Partea 1: Aplicație, dimensiuni și modele
  • Grupuri electrogene DIN 6280 cu motoare cu ardere internă alternativă (înlocuit parțial cu DIN ISO 8528, parțial încă valabil)
  • EN 60034-22 VDE 0530-22: 2010-08 - Mașini electrice rotative, Partea 22: Alternatoare pentru grupuri electrogene cu motoare cu ardere internă alternativă
  • DIN VDE 0100-551: 2011-06 - Instalarea sistemelor de joasă tensiune, Partea 5-55: Selectarea și instalarea echipamentelor electrice. Alte echipamente. Secțiunea 551: Echipamente de generare a energiei de joasă tensiune
  • DIN VDE 0100-710: 2012-10 - Construcția sistemelor de joasă tensiune, Partea 7-710: Cerințe pentru instalațiile de producție, încăperi și tipuri speciale de sisteme - zone utilizate în scopuri medicale
  • DIN VDE 0100-718: 2005-10 - Construcția sistemelor de joasă tensiune. Cerințe pentru instalațiile de producție, încăperile și sistemele de tip special, Partea 718: Sisteme structurale pentru adunări de oameni
  • UE 2016/1628 - Cerința valorilor limită de emisie pentru substanțele gazoase și particulele care poluează aerul, precum și omologările de tip pentru motoarele cu ardere internă care nu sunt destinate traficului rutier, ci pentru mașinile și dispozitivele mobile.

literatură

Link-uri web

Dovezi individuale

  1. ↑ Răspunsul guvernului federal la o mică anchetă, 14 septembrie 2011 (PDF; 434 kB)
  2. ↑ a b Flavio Odoi-Yorke, Atchou Woenagnon: Evaluarea tehnico-economică a sistemului solar de energie hibridă PV / celulă de combustibil pentru stațiile de bază de telecomunicații din Ghana . În: Cogent Engineering . bandă 8 , nr. 1 , 1 ianuarie 2021, ISSN  2331-1916 , p. 1911285 , doi : 10.1080 / 23311916.2021.1911285 ( tandfonline.com [accesat la 25 iulie 2021]).
  3. ↑ a b Ce este o pilă de combustibil? Adus la 25 iulie 2021 .
  4. ↑ a b c SISTEME DE URGENȚĂ A CELULEI DE COMBUSTIBIL PENTRU HIDROGEN ÎN TESTUL DE CÂMP. Institute for Machine and Energy Technology IME, accesat la 25 iulie 2021 .
  5. ↑ M. Lelie, S. Rothgang, M. Masomtob, M. Rosekeit, RWD Doncker și DU Sauer: Proiectarea unui sistem de baterii pentru o aplicație UPS alimentată cu pilă de combustibil cu condiții de temperatură extremă. În: Intelec 2013; A 35-a Conferință Internațională a Energiei în Telecomunicații, SMART POWER ȘI EFICIENȚĂ. 2013, pp. 1-6 , accesat la 25 iulie 2021 .
  6. ↑ a b c d Hidrogen și celulă de combustibil . Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2016, ISBN 978-3-662-44971-4 , doi : 10.1007 / 978-3-662-44972-1 ( springer.com [accesat la 25 iulie 2021]).
  7. ^ Raport privind metanolul regenerabil. Adus la 25 iulie 2021 .
  8. ↑ Samuel Simon Araya, Vincenzo Liso, Xiaoti Cui, Na Li, Jimin Zhu: A Review of the Metanol Economy: The Fuel Cell Route . În: Energii . bandă 13 , nr. 3 , 2020, p. 596 , doi : 10.3390 / en13030596 ( mdpi.com [accesat la 25 iulie 2021]).
  9. ↑ C Ghenai, M Bettayeb: Proiectarea și controlul optimizat al unui sistem solar de alimentare cu celulă de combustibil solară PV / hidrogen pentru clădiri verzi . În: IOP Conference Series: Earth and Environment Science . bandă 93 , noiembrie 2017, ISSN  1755-1307 , p. 012073 , doi : 10.1088 / 1755-1315 / 93/1/012073 ( iop.org [accesat la 25 iulie 2021]).
  10. ↑ Sistemele cu celule de combustibil furnizează energie de rezervă în aplicațiile de telecomunicații . În: Buletinul privind celulele de combustibil . bandă 2010 , nr. 12 , 1 decembrie 2010, ISSN  1464-2859 , p. 12-14 , doi : 10.1016 / S1464-2859 (10) 70361-8 ( sciencedirect.com [accesat la 25 iulie 2021]).
  11. ↑ Produse. Siqens, accesat la 25 iulie 2021 .
  12. ↑ Monitorizare la distanță. Serenergy, accesat la 25 iulie 2021 .
  13. ↑ Standard ÖVE / ÖNORME 8001-4-56: Construcția sistemelor electrice cu tensiuni nominale de până la 51000 V și 41500 V Partea 4-56: Sisteme electrice în instalații agricole și horticole . Ediție: 2003-05-01, 30 ianuarie 2006 ( bka.gv.at [PDF; accesat la 2 decembrie 2017]).
  14. ↑ În cazul Germaniei: „Ordonanța privind condițiile generale de furnizare a energiei electrice către clienții tarifari” (AVBEItV), Monitorul Federal al Legii I 1979, 684, secțiunea 3 paragraful 1
  15. ↑ Wolfgang Bartel, Thomas Flügel, Thomas Haubner, Matthias Pfütsch, Hartwig Roth, Ralf Sommer. Wolfgang Weidemann: Generatoare de energie de urgență, linii directoare pentru planificarea, construcția și funcționarea sistemelor cu generatoare de energie de urgență . Ed.: Asociația operatorilor de rețea - VDN. Ediția a V-a. 2004 ( vde.com [PDF; 701 kB ; accesat la 2 august 2013]).
  16. ↑ Sisteme mobile de generare a energiei. (Nu mai este disponibil online.) Arhivat din original la 4 martie 2016 ; accesat la 2 decembrie 2014 .