Wind farm development Solar PV park engineering Distributed Power Generation Home

Н О В А   В А Т   АД 

Тел.факс : 02 8770 481, 02 8760 431, 897 872 857, 0888 40 39 13, Ел. поща  g@tonchev.org   

Нови технологии за локално електрозахранване

Актуално съобщение  вижте тук

Технически характеристики и цени на фотоволтаици   Сравнение на фотоволтаични  модули

Съгласно действащото законодателство преференциалните цени за изкупуване на произведената електрическа енергия са:
- за фотоволтаични системи с мощност до 5 kWp: 0.782 лв. без ДДС за kWh (киловат час)
- за системи по-големи от 5 kWp: 0.718 без ДДС за kWh
- срокът за изкупуване на електроенергията по преференциалните цени по Закон e 25 г., а за тока от вятърните генератори е 15 г. при изкупна цена от 9 евроцента за киловатчас, през който период горепосочените цени могат само да бъдат увеличавани. За законовите преференции при инвестициите във ВEИ вижте повече тук

Сравнение на енергийната и инвестиционната ефективности на различните видове електроцентрали, ползващи възобновяеми енергийни                   източници (ВЕИ) в българските условия вижте тук. Евросубсидии  и грантове за усвояване на ВЕИ са представени тук

 

Хибридни ветро-фотоволтаични инсталации и соларни паркове

Електропоризводството на фотоволтаиците през лятото е в пъти по-голямо, в сравнение със зимните месеци. Затова нерядко към фотоволтаичните паркове се изграждат вятърни турбини. Те допълват зимния недостиг на произведено електричество от фотоволтаиците, защото през зимните месеци вятърът е по-силен. Но той  не е достатъчно силен, за да се бъдат известните вятърни турбини достатъчно енергопроизводителни. Затова усилията на конструкторите отдавна са се насочили към такива вятърни машини, които да са производителни при невисоки ветроскорости. Освен това те трябва да бъдат по възможност с прозрачни лопати, за да не засенчват фотоволтаиците и да уплътнят същите терени, където са фотоволтаичните паркове. Друго изискване към такива, съвместими с фотоволтаиците, вятърни турбини е да не бъдат високи, за да не се налага да влизат тежки машини между фотоволтаичните модули, където няма необходимото място за тях. Едно видео на новоизобретена вятърна турбина, предназначена за съвместна работа с фотоволтаици вижте тук.

Видеоклипове  и на други патентни прототипи вижте тук

 

Слънчев термо-фотоволтаичен когенератор

През последните 5 години цената на суровия петрол се увеличи 5 пъти. От „Морган Стенли” прогнозират, че през зимата 2008/2009 цената му може да достигне 200 долара за барел. Причините за това са най-различни, но във всички случаи главните са, че едновременно нарастват петролният дефицит и консумацията на горива. Безпрецедентно скъпият петрол неизменно води до глобална икономическа криза, защото световната икономика е базирана на петрола. Радикалният изход е бързата ориентация към естествено самообновяващи се енергийни ресурси (ВЕИ). В челото на зелената енергийна революция е слънчевата енергетика. Слънчевата енергия е повече от достатъчна за покриване енергийните нужди на планетата.

 Новоизобретеният слънчев термо-фотоволтаичен когенератор използва оптически концентратори на слънчевите лъчи. Тяхната концентрацията на слънчевите лъчи позволява значително поевтиняване на изобретените когенератори като цяло, защото вместо скъпи фотоволтаици се използват сравнително евтини слънчеви рефлекторни или лещови (френелови и други) светлинни концентратори или различни комбинации между лещи и рефлектори-огледала. Съществено предимство на когенератора е, че водата в него се затопля от поглъщаните (почти 100%) от нея инфрачервени (топлинни) слънчеви лъчи и така тя препятства попадането им въху фотоволтаика, с което не се допуска прегряването му, поради което той работи с висока ефективност. В това се състои и енергийният „win-win” ефект в когенератора, заради което безплатното слънчево греене се преобразува в ток и топлина по много ефективен начин, с коефициент на полезно действие достигащ 90%. Когенераторът произвежда едновременно топла вода, топъл въздух и електричество (три в едно). Той има две камери.

Едната е огледална концентрираща слънчевите лъчи камера, във фокуса на която е фотоволтаикът. Другата камера е с черни стени, които се нагряват и въздухът в нея се загрява. В огледалната камера, между отражателните й стени и фотоволтаика циркулира прозрачен топлоносител (например вода), който изцяло поглъща топлоносещите инфрачервени лъчи (служи като инфрачервен филтър и се загрява) и пропуска само фокусираната видима светлина към фотоволтаика, която не го загрява и изцяло се преобразува в електричество. Така фотоволтаикът се предпазва от нагряване и работи с висока ефективност. Същевременно топлината от инфрачервените лъчи се усвоява най-пълно по два начина - чрез загряване на течния топлоносител в огледалната камера и загряване на въздуха в черната камера. Двете камери може да не са отделени, а в огледалната топлоносителят да е в прозрачна тръба. В такива случаи фотоволтаикът е извън камерата.

При двукамерна конструкция, всяка от двете камери може да бъдат разделена на две части, а във всяка от огледалните части може да има по един вертикален фотоволтаик. Големините и формите на камерите, както и местоположението и ориентацията на фотоволтаика/ците в тях, се определя според нуждите на консуматора в различните пропорции "ток : топла вода : топъл въздух". А цялостната конструкция на  когенератора се проектира, според това дали е неподвижен или следва движението слънцето по азимутно, зенитно или и по двете направления едновременно.

Структурата на когенератора е такава, че максимално да усвоява слънчевата енергия. Например, ако по някаква причина огледалният слой потъмнее, то ще се намали отражателната му способност и съответно електропроизводството, но ще се увеличи топлопроизводството, защото слънчевите лъчи ще загряват отражателите, т.е. те ще поглъщат част от слънчевите лъчи (загряване), а останалите ще ги  отразяват и пречупват към фотоволтаика за електропроизводство. Така се получава енергйна самокомпенсация и общата енергийна ефективност на когенератора остава почти непроменена. В случая енергийните «топлинни загуби» се преобразуват  1:1 в оползотворена топлинна енергия. Обратното – ако черните стени на когенератора, по някаква  причина намалят 100-процентовата си поглъщаемост на слънчевите лъчи, то непогълнатите лъчи ще се пречупят и отразят вътре в камерите, с което пак ще предизвикат загряване, и/или част от тях ще се насочат към фотоволтаика и ще увеличат електрогенерацията му. В случая намаляването на топлопроизводството може да се самокомпенсира от увеличено електропроизводство.

Новоизобретеният слънчев термо-фотоволтаичен когенератор е подходящ за отопление (и електронужди) на сгради, болници, училища, детски градини, административни сгради, спортни центрове, хотели, къщи, оранжерии, гъбарници, промишлени сгради, промишлени инсталации за отопление и подгряване на вода, горещ въздух за изсушаване на плодове, зеленчуци, билки, тютюн, царевица, пшеница, както и за производствени технологични процеси, включително в енергетиката за отопление на така наречените "слънчеви градове". Така също и за нагряване, затопляне на басейни и битова вода, за охлаждане с топлинно захранвани климатици и т.н.. Когенераторът може да се ползва самостоятелно, както и в различни комбинации с термопомпи, за битово и промишлено отопление/охлаждане, при което необходимото електрозахранване за термопомпите се осигурява също от когенератора. Слънчевият когенератор, самостоятелно или в комбинация с реактивна вятърна турбина, може да осигурява енергийните нужди на несвързани към електрическата мрежа сгради и така наречените "zero energy homes" - къщи с нулев разход на енергия.

Концентрацията на слънчевите лъчи позволява значително поевтиняване на изобретените когенератори като цяло, защото вместо скъпи фотоволтаици се използват сравнително евтини слънчеви рефлекторни или лещови (френелови и други) концентратори или различни комбинации лещи/рефлектори-огледала.

Собствениците на такива когенератори стават производители на електричество, за което могат да се възползват от високите преференциални изкупни цени за ток, произведен от фотоволтаици, а също и от Евросубсидии, достигащи до 90% за частни фирми, а за държавни и общински обекти - 100%. Проекти с такива когенератори се субсидират приоритетно по всички оперативни европрограми.

Повече информация за когенератора вижте на: www.tonchev.org/pvtermocogeneratorvideo.html

 

Новата енергетика се поощрява и субсидира от Европрограмите до 90 % за частни фирми

Цените на електричеството, както и на топлоенергията неотклонно растат не само у нас, но и в глобален мащаб. Тази тенденция е неизбежна. Тя пряко следва  непрекъснато увеличаващия им се дефицит и съответно  увеличаването на цените на изкопаемите енергоизточници (като нефт и газ).

За преодоляване на енергийния дефицит и същевременното за опазването на околната среда е необходима енергия, която да бъде екологично чиста, неизчерпаема и евтина. Такава е енергията на Слънцето, която е чиста, практически неограничена и напълно безплатна. За да се превърне тя в електричество, обаче, са необходими съответните съоръжения, които не са безплатни и също се изработват с помощта на енергия и материали, за които също е ползвана енергия. Фотоелементите / фотоволтаиците пряко преобразуват светлината в електрическа енергия. Много полупроводникови материали се използват за производство на фотоелементи. Комбинация от фотоелементи от различни полупроводници използват в много по-голяма степен слънчевия спектър, отколкото единичен фотоелемент.

У нас, в съответствие с директивите на ЕС и в изпълнение на нашата нормативна база, е законово предвидено да се насърчава използването на  ВЕИ.  В най-голяма степен се поощрява изграждането на фотоволтаични системи, защото те са най-природосъобразни. Затова предвидената изкупна цена за генерираното от тях електричество достига до 40 евроцента за киловатчас и се гарантира изкупуването му за минимален срок от 12 години по закон. Така определената цена е най-висока в сравнение с тази при използването на всички останали ВЕИ.

В изпълнение на финансовата програма на ЕС за България до 2013 година нашето правителство  прие предложението на европейската комисия  в мярката “Достъп до устойчиви и ефективни енергийни ресурси”  да се включи нова дейност за изграждане на инсталации с използване на възобновяеми енергийни източници. Най-природосъобразният възобновяем енергиен източник, без съмнение, е слънцето. Цялата територия на страната е много подходяща за слънчева енергетика. А трансформацията на естествената дневна светлина в електрически ток, чрез соларни фотоволтаични модули, е най-екологичният начин на преобразуване на слънчевата светлина в електричество. Именно затова, такива проекти приоритетно се субсидират от ЕС.

 

Новата енергетика
Водородът е най-често срещаният химичен елемент във вселената и трети по разпространение на Земята. Съществена пречка за неговото широко използване са все още скъпите технологии за производството му на земята и проблемите със съхраняването му. Главните му предимства са, че е гориво с висока енергийна плътност и, че при изгарянето му се отделя вода. А от тази вода отново може да се произведе водород. Затова реверсивният процес „вода – водород - вода” е най-природосъобразният трансфер на гориво в енергия и обратно. Получаването на водород изисква енергия, а при „изгарянето” на водорода и получаването на вода се освобождава енергия. Тази енергия е най-добре да се получава от ВЕИ.

Вятърната енергия може да се разглежда като производна на слънчевата, защото именно благодарение на слънчевото греене, в голяма степен се формират атмосферните условия, които предизвикват движението на въздушните маси в приземния слой на атмосферата. В този смисъл, слънцето е първичният енергоизточник, който причинява вятъра. Самите технически средства за извличане на полезна енергия от слънчевото греене и вятъра са много различни. Основните предимства на слънчевата и вятърната енергия, че тя може да се трансформира в полезна енергия, с помощта на природосъобразни технологии. Основният недостатък е, че и двата вида възобновяеми енергии са с малка енергийна плътност, което оскъпява тяхното преобразуване. Затова е съществено важно да са минимални енергийните загуби при преобразуването на енергията, преноса й и енергийните разходи за собствените нужди на системите, захранвани от възобновяеми енергоизточници.

Понятие и енерго-технически средства за новата енергетика
Великият изобретател на 19-ти век Томас Едисон си представял един свят с децентрализирано генериране на електроенергия от "квартални" енергодоставчици, при което се минимизират загубите при доставката на енргията до консуматорите й. Изобретателят е мислел, че всеки жилищен квартал или по-голяма обществена сграда ще си произвеждат електричество на място. Нещо повече: представял си, че всички електроуреди ще работят на постоянен ток. Изтеклият ХХ век го опроверга. Сега е негов ред да опровергае инженерно-техническата мисъл на отминалото столетие. В това поле САЩ са пионери. В повече от половината от щатите пазарното либерализиране стигна до енергодоставчиците. Монополът им вече е премахнат.

В Европейския съюз са още по-безмилостни към енергоснабдителя - монополист. От 1999 г. насам се прилага директива, задължаваща страните от общността да разчупят затворения пазар, на който се продава и купува електроенергия на едро. В резултат на либерализацията, до 2002 година цените на дребно за крайните потребители в някои държави от ЕС поддържаха спадаща тенденция. Но след това постепенно се върнаха на нивата от 1998 година. А след значителното поскъпването на петрола през 2005 година цените тръгнаха и нагоре.

В изпълнение на евродирективата, чак от от 1 юли 2007 година се либерализира енергийния пазар и у нас. Но фактически дистрибуторската елмрежа остава монополизирана на три региона, съответно от три чужди фирми. Затова, независимо от либерализирания пазар, неизбежно, поне в първите години, новите енерго доставчици ще плащат за преноса на регионалните монополисти. А това в голяма степен може да попречи на конкуренцията и цените на тока у нас едва ли ще паднат. Още повече, че макар и при либерализиран пазар, цената на тока у нас се определя не по пазарни критерии, а от Държавната агенция за енергийно и водно регулиране. Тя декретира цените на основание на разходи, амортизации, нови инвестиции и начислена печалба на регионалните монополисти. А това е чисто калкулативен принцип. Досега, непрекъснатото нарастване на цените на енергията у нас е правило. Една от причините за това е отсъствието на пазарния механизъм на конкуренцията.

Имайки предвид горепосочената тенденция, някои локални енергодоставчици могат да се възползват от нарастващите цени на тока на монополистите и да направят печеливш бизнес чрез развитие на децентралзираната енергетика. А това без съмнение ще бъде и стимул за развитието на новата енергетика в съответствие с цялостната й концепция. Тук всъщност виждаме непазарно определяните непрекъснато повишаващи цени на енергията като икономически стимул за новата енергетика. Само при действащ пазарен механизъм, има шанс, при определени условия, темпът на поскъпването на цените да спре.

Малкият локален доставчик има шанс. Неговата стока (енергията) може да е с по-висока себестойност и в повечето случаи това е така. Но при него ги няма огромните разхищения, наричани "загуби при пренос и разпределение и разходи за собствени нужди". Колкото по-дълъг е пътят на електричеството по електропроводите и по разклоненията на преносната мрежа, толкова по-големи са загубите на енергия. Освен това, топлинният излишък на локалния производител може да се употреби за отопление на сградата или квартала. При електропроизводителя-гигант топлинният излишък нерядко се разхищава. Най-ярък пример в това отношение у нас е АЕЦ „Козлодуй”, където излишната енергия затопля дунавската вода. Подобно разхищение у нас, повече или по-малко, става във фабричните ТЕЦ.

Мотив в полза на децентрализираните миницентрали е грижата за околната среда. В богатия свят все повече внимават какво точно бълват в атмосферата високите комини. Вече споменахме, че при големите елцентрали топлинният излишък се разхищава. Което е по-лошо, той се превръща "топлинен замърсител" на речните води, наред с атмосферните замърсители.

„Нова енергетика” използваме като събирателен термин, за да означим една нова децентрализирана структура за доставката и обмена на енергия. Като понятие, новата енергетика най-често се асоциира с разпределената или още наричана дистрибутивна енергетика. В тесен смисъл – децентрализираната енергетика се разбира и като такава с децентрализирано управление. Ако това е така, то означава, че енергетиката е локално работеща, локално управлявана и за локално потребление.

Така описаната система, без съмнение е нова енергетика, но от „кварталния тип” на Томас Едисон. В понятието „нова енергетика” влагам и по-широк смисъл. Това е енергетика с разпределени ресурси, ситуирани локално, но с общо информационно осигуряване и управление, както и с взаимно подсигуряване. Може да бъде различна степента на информационно обхващане, взаимно подсигуряване и йерархичните нива на управлението, в резултат на информацията, постъпваща от децентрализираните генерации и консумации, както и в резултат на избраната организация и мениджмънт на системата.

Най – вече фотоволтаиците и водородната енергетика са перспективни енергийни технологии и са в основата на разпределената децентрализирана енергетика, която може бързо да достигне технологично, техническо и ценово състояние, които в съвкупност и с екологичните й предимства, в близко бъдеще, да конкурира добре известната ни централизирана енергетика, включително и така наречените "ютилити цени".

Вятърните генератори също се включват в енергийните средства на новата енергетика, но по-скоро като допълващ елемент. Те работят добре в хибридни слънчево-ветрови генератори, а и отделно могат да се използват ветрокогенератори. Но хибридните фотоволтаично-ветрови инсталации определено имат по-богато бъдеще като напълно природосъобразен източник на енергия за производство на най-екологичното гориво - водородът.

Тук, и в много други публикации, асоцииращите термини могат да се приемат и за синоними на понятието „новата енергетика”. Но по същество, дистрибутивната енергетика, макар и най-характерен белег на новата енергетика, не изчерпва напълно понятието. Новата енергетика се характеризира с още три съществени белега:

• Управление на потреблението
• Ефективно електро и енергосъхранение
• Енергийна ефективност на консуматорите

Посочените три белега не са радикално нови за новата енергетика, защото те имат своето място и в конвенционалните централизирани енергийни системи. За разлика от познатите белези на новата енергетика, основните средства, с които тя оперира са по-малко познати, а немалка част от тях все още изобщо не са комересиализирани.

Концептуално новата енергетика не е нова. Тя прилича на идеята на „кварталната” енергетика на Едисон от 19-ти век. Но съдържателно, новата енергетика напълно оправдава името си „нова”, благодарение на възможностите й за централизирано информационно осигуряване, взаимно подсигуряване и управление на разпределените генериращи ресурси, както заради радикално новите енергийни генериращи средства, които тя използва.

Можем да посочим три основни енерготехнически средства, характерни като генериращи приложения за новата енергетика, както и специфичните изисквания за тях.

• Фотоволтаици
• Вятърни електрогенератори и когенератори
• Водородни горивни клетки в качеството си на електрогенератори, когенератори и тригенератори

В гореизброената триада на средствата следва да подчертаем, че тях ги разглеждаме сега като основни. Но по принцип те могат и да не бъдат основни, а също и в бъдеще да има съвършено нови, които сега е трудно да се предвидят.

Във всички случаи, обаче следва да се отчита фактът, че средствата, работещи с ВЕИ, както посочените в горната триада ветрогенератори и фотоволтаици, така и непосочените други, като например: хидрокинетични и осмотични електрогенератори, трансформират енергия с ниска енергийна плътност. Но водородните системи работят с водород, който има много висока енергийна плътност. Именно това дава възможност триадата от средства да бъде балансирана и да бъде достатъчно гъвкава в отговор на чести промени на енергоконсумацията. Това съвсем не може да се каже за нашата централизирана електросистема, включваща две тромави генериращи мощности от по 1000 MW от АЕЦ „Козлодуй” и с планираните нови две - по 1000 MW от АЕЦ „Белене”

Тук не правя опити за прогнози за развитието на енергетиката, а разглеждам прагматично новата енергетика с доказани вече в практиката енергийни средства. Част от тези енергийни средства са описани в иновативните разработки, представени в тази книга.

i

София-1784, бул. Йерусалим, №39А2

Тел.факс : 02 8770 481, 02 8760 431, 897 872 857, 0888 40 39 13, Ел. поща  g@tonchev.org   

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

  

Rotostar JSCo has developed number of advanced rotors for wind and water turbines that described on these pages. For other innovation- see www.tonchev.org


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

<table bgcolor="#009999" cellspacing=3><tr><td><img src="http://www.triada.bg/counters/view.asp?id=71305" alt="Triada Free Counter"></td></tr></table>