Пути обеспечения удаленных объектов электроэнергией
В нашей стране, как известно, существует обширная сеть передачи электроэнергии. Происходит это воздушным путем посредство линий электропередач. В то же время до сих пор существует очень много мест на территории России, куда электричество пока централизованным путем не поступает. А люди там живут, работают предприятия.
Вот, например, газовые и нефтяные месторождения. Большая их часть расположена в отдаленных районах севера Сибири. Это безлюдные области с суровым климатом и полным отсутствием инфраструктуры. Естественно, самой актуальной в этих условиях является задача обеспечения рабочих поселков электроэнергией.
Обычно с этой целью используются дизельные генераторы и мини-электростанции. Чаще всего предпочтение отдавалось таким автономным источникам энергии, как электростанции с дизельным или газотурбинным приводом мощностью 100-2000 и 1500-16 000 кВт. Правда эти агрегаты требуют постоянного наблюдения и обслуживания целым штатом специалистов. Они также отличаются невысоким КПД. В последнее время это оборудование не удовлетворяет полностью интересы газовиков и нефтяников.
Специалисты предлагают в качестве замены тепловым мини-электростанциям термоэлектрические генераторы или электрохимические генераторы на топливных элементах. Системы питания связи на предприятиях Газпрома насчитывают больше 12 000 термоэлектрических генераторов. Их КПД составляет только 3-5%.
Преобразователи на топливных элементах дают гораздо более высокий КПД – до 80%, который практически не зависит от нагрузки. Такие источники электроэнергии могут работать в полностью автоматическом режиме и не нуждаться в обслуживании на протяжении 6 месяцев.
Эти топливные элементы действуют почти так же, как гальванические. В них имеется 2 электрода, которые разделены слоем электролита. А в реакциях участвуют другие вещества, непрерывно подаваемые в зону. Например, кислород и водород или метан.
Чтобы получить источник энергии промышленной мощности, потребуются твердополимерные элементы с протонообменной мембраной и твердооксидные с электролитом на основе диоксида циркония.
Еще в 2003 году проводились первые испытания макета установки мощностью 1 кВт на твердополимерных топливных элементах. Твердооксидные топливные элементы, Разработка твердооксидных топливных элементов еще ведется, их появления ждут к 2010-2015 году..
Так же, как геологи и нефтяники, часто работают вдали от цивилизации и чабаны, и оленеводы, и охотники, и рыбаки. Но в какой бы отдаленный уголок России не занесло современного человека, ему всегда нужно будет иметь при себе несколько устройств, нуждающихся в электроэнергии. В настоящее время существует несколько интересных разработок автономных источников электроэнергии для «отшельников».
Как известно, пастухам приходится по несколько суток находиться в стойбищах. Для них ученые разработали новые солнечные батареи из аморфного кремния. Этот материал легко гнется, не страдает от ударов. Интересно, что элемент питания из аморфного кремния можно пробить насквозь без потери его работоспособности.
Самая маленькая батарея может обеспечить электрический ток мощностью 7,5 Вт. Если площадь фотоэлектрических преобразователей увеличить, то можно получить и 32 Вт. Солнечные батареи традиционно используют в низких широтах. Теперь доказано, что в условиях заполярья они так же могут быть эффективны, ведь там летом солнце светит круглосуточно.
Для туристов и ученых-исследователей, проводящих свои изыскания «в поле», существует химический источник тока с магниевыми электродами. Такая мини-электростанция весьма компактна, имеет небольшой вес. Чтобы она начала работать, нужно заполнить баки водой, затем в них обычную поваренную соль и погрузить в раствор электроды. Таким путем можно добыть до 18 Вт. Подобные источники могут иметь емкость 40 - 120 А.ч. В момент, когда необходимость в электроэнергии отпадает, электролит нужно просто вылить.
Конечно, сегодня в автономных источниках питания нуждаются и строящиеся коттеджные поселки, и дачные товарищества, и садовые участки, и гаражи, и объекты малого бизнеса. Во всех этих местах сегодня широко используются дизельные и бензиновые генераторы разной мощности, но… это уже совсем другая история.