Организация электроснабжения туристического лагеря

В последнее время особенно остро становиться вопрос обеспечения электрической энергией туристических мероприятий проходящих в дали от привычных для нас источников тока. Далеко не везде существует возможность подключить кемпинг, палаточный лагерь или турбазу к линии электропередачи напряжением 220 Вольт. А эксплуатация дизельных или бензиновых электростанций является зачастую проблематичной по ряду причин. Это в свою очередь порождает множество проблем при пользовании мобильными телефонами, камерами, планшетами и GPS навигаторами, ставшими неотъемлемым атрибутом жизни современного человека.

Подробнее...

Помочь решить эту задачу могут альтернативные источники электроэнергии, которые нынче превратились из дорогостоящего, экзотического аттракциона в достаточно обыденную вещь. Самым распространенным источником альтернативной энергии являются солнечные электростанции , вырабатывающие энергию последствием фотоэлектрического эффекта (возникновение тока в полупроводниках под действием солнечного света). Фотоэлектрические панели ФЭП (которые в обиходе часто называют солнечные батареи), собранные из нескольких десятков фотоэлектрических модулей ФЭМ содержащих специально выращенный и обработанный кристаллический кремний генерируют электричество при освещении их поверхности источником света.



Детально рассмотреть организацию снабжения электричеством кемпинга можно на примере палаточного лагеря «Турприют Вымпел» , расположенного на Черном море в Крыму. Основу энергетической установки составляют фотоэлектрические панели Квазар KV 150/24/12V мощностью 150 Ватт в час, производства киевской компании «Квазар». Монокристаллическая солнечная панель способна выдавать 24 либо 12 Вольт напряжения с силой тока 4 или 8 Ампер соответственно. Этого вполне достаточно для зарядки аккумуляторов ёмкостью 120 - 200 Ампер часов на широте города Алушта, находящегося на ЮБК. Собственно одна такая панель в связке с любым тяговым аккумулятором большой ёмкости способна обеспечить электричеством функционирование небольшого палаточного городка в полевых условиях.



Для наиболее эффективной работы солнечной электростанции и продления срока службы довольно дорогостоящих аккумуляторных батарей почти всегда применяются контроллеры заряда, обеспечивающие автоматическое управление режимом заряжания аккумуляторов. Современные модели контроллеров применяют интеллектуальный режим широтно-импульсной модуляции ШИМ (PWM pulse-width modulation) зарядки аккумуляторов или MPPT (Maximum Power Point Tracking - слежение за точкой максимальной мощности солнечной батареи). Они не допускают вскипания электролита в банках, перезарядку, переполюсовку или неправильное подключение батарей. Как правило, эти же котроллеры обладают рядом опций позволяющих защитить аккумулятор от короткого замыкания, глубокой разрядки. Нередко они имеют интегрированную систему управления освещением: датчик света (автоматически включающий в темное время суток и отключающий в дневное время освещение), а так же могут быть оснащены дополнительными таймерами включения, отключения различных линий потребления электропитания, USB портами для запитывания устройств напряжением питания 5 Вольт и током до 2-3 Ампер.



Для системы электроснабжения турбазы в Алуште был выбран контроллер Xantrex C40 канадского производства, способный работать с напряжением 12В, 24В, 48В и силой тока до 40 Ампер. Выбор такого контроллера для солнечных панелей в нашем случае был обусловлен тем, что на тот момент времени это был единственный контроллер, работающий со щелочными аккумуляторами, для которых требуются особые параметры зарядки, характеризующиеся повышенным напряжением. К тому времени, по совету «грамотных специалистов» нами опрометчиво были уже приобретены именно такие батареи. В случае же использования необслуживаемых кислотных, гелевых или иных аккумуляторов применяемых для систем резервного питания и альтернативной энергетики с успехом можно применять любые дешевые контроллеры заряда подходящие по силе тока генерируемого фотоэлектрической панелью.

Для того чтобы пользоваться солнечной энергией круглосуточно необходимо включение в цепь солнечных батарей накопительных аккумуляторов, которые будут запасать электричество в дневное время и отдавать запасенную энергию ночью. Сейчас в системах возобновляемой энергетики преимущественно используются специальные необслуживаемые кислотные аккумуляторы, изготовляемые по различным инновационным технологиям: AGM (Absorbent Glass Mat), GEL (гелевые), OPzV, обеспечивающих длительный срок эксплуатации от 5 до 15 лет. Намного реже используются более дорогостоящие литий - ионные и щелочные железно - никелевые или кадмиево - никелевые аккумуляторы, не теряющие работоспособности в жестких режимах эксплуатации и имеющих увеличенный период жизни до 15 лет и более. Все обозначенные батареи характеризуются большим количеством рабочих циклов, не теряют работоспособности при глубоком разряде, не обладают эффектом «памяти» и имеют малые токи саморазряда. Обычные же стартовые автомобильные свинцово кислотные аккумуляторы в виду малого срока службы 1 - 2 года, в режиме систем альтернативной энергетики и низкого КПД практически не применяются.


Нами был использован блок щелочных батарей из нескольких никель кадмиевых аккумуляторов 5НК55. Каждый модуль такой системы емкостью 55 Ампер часов выдает напряжение 6 Вольт. Соединенные в секцию из четырёх элементов они отдают потребителям 12 Вольт при совокупной ёмкости 110 Ампер час. Положительными свойствами данных аккумуляторов являются фактическая неубиваемость даже в самых жёстких режимах эксплуатации. Им не страшны высокие, низкие температуры, глубокий разряд, короткие замыкания. Они долго без значительных потерь держат заряд, а повышенное напряжение, требующееся для их зарядки, позволяет подключать последние к источникам генерации энергии даже без контроллера. Но как всегда есть и отрицательные моменты. Подобным аккумуляторам требуется постоянный контроль состояния плотности и уровня электролита, периодическое обслуживание, заключающееся в пополнении щелочного электролита выкипающего при заряжании, путем доливки дистиллированной воды в банки. Через определённый промежуток времени необходима полная замена отработанного электролита, который весьма не дёшев ввиду содержания в нём лития. Таким образом, для построения альтернативных энергетических установок исходя из личной практики использования, рекомендуем применять необслуживаемые аккумуляторные батареи, не требующие вашего внимания в течение всего срока их службы. Еще одним элементом электрической схемы солнечной электрической установки является инвертор напряжения. Это устройство способно преобразовывать никое постоянное напряжение DC в переменный ток АС напряжением 220 Вольт, частотой 50 Герц характерной для бытовых электросетей. Его применение позволят запитать практически любой бытовой прибор или портативное электронное устройство от ваших аккумуляторных батарей. Нами используется обычный автомобильный инвертор Tesla ПН-22300 с диапазоном входного напряжения от десяти до пятнадцати вольт, штатной мощностью 300 Ватт и 600 Ватт в пике нагрузки. Инвертор преобразует низкое напряжение в ток 220 Вольт частотой 50 Герц (модифицированная синусоида)и имеет дополнительный порт USB для питания устройств напряжением 5, 5 Вольт силой тока 500 миллиампер.
Не стоит упускать из виду и такой не маловажный момент, как выбор используемых в палаточном городке источников потребления электроэнергии и в частности наиболее продолжительно функционирующих элементов освещения. Стоит применять высокоэкономичные светильники дневного света или светодиодные элементы, рассчитанные на низкое напряжение. На своей палаточной базе отдыха для наружного освещения территории нами используются в качестве источников света автомобильные переноски с люминесцентными лампами Т5 мощностью 8 Ватт под патрон G5 и светодиодные сборки LED панели, с разным количеством световых диодов SMD 12, SMD 24, SMD 48, питающиеся постоянным током напряжением 12 Вольт. В виду постепенного ухода с рынка неоновых ламп и замещения их светодиодными элементами стоит задуматься о приобретении последних на сайтах китайских интернет магазинов напрямую. В таком случае их покупка малым оптом (от 5 единиц продукции) с условием даже доставки из Китая будет в 2 - 3 раза дешевле розничных цен в местных авто магазинах.



Рассказ о солнечной электростанции, используемой для автономного электроснабжения туристических объектов можно завершить расчетом, сколько минимально потребуется денег для её организации на сегодняшний день. В качестве примера используется небольшая турбаза или кемпинг, рассчитанный на постоянное пребывание группы из 30 туристов и 2-3 человек персонала.

Солнечная фотоэлектрическая панель 12В мощностью 150 - 200 Ватт. От 10 000 до 15 000 рублей.
Контроллер зарядки аккумуляторов на 10 - 20 Ампер. От 500 до 1 500 рублей.
Гелевый аккумулятор емкостью 100 – 150 Ампер*час. От 15 000 до 20 000 рублей.
Инвертор напряжения 12В/220В мощностью 300 - 400 Ватт. От 1 500 до 3 000 рублей.
Элементы электрической схемы: выключатели, предохранители, кабели, источники света. Согласно плану расположения и схемы разводки электропитания турбазы.

Итоговая сумма минимальных затрат на обустройство солнечной электростанции при самостоятельном монтаже последней сейчас составит от 27 000 до 39 500 рублей, без учета соединительных проводов, переключателей, предохранителей и светильников.

На самом деле не всё так просто. Вначале мы тоже рассматривали различные варианты организации автономного электроснабжения палаточного лагеря. Как оказалось фотоэлектрические солнечные панели самое лучшее решение для нашего месторасположения по географической широте и погодно-климатическим условиям. Кроме того следует учитывать и такой момент, как сезонность работы. Кемпинг функционирует с весны до середины осени, после чего консервируется на зиму.

Для установки ветровых электростанций требуется сооружение устойчивой и массивной мачты под генератор. Ежегодный монтаж, а затем последующий демонтаж последней будет весьма утомительным занятием. Хотя подобное решение имело бы право на жизнь в случае круглогодичной работы турбазы в варианте комбинированной солнечно-ветровой электростанции. Но это частный случай именно для нас. В более северных широтах может оказаться выгоднее установка ветрогенератора. В случае близости туристического объекта к проходящим рекам это может быть и сооружение малой гидроэлектростанции. Сейчас существуют и такие портативные мини ГЭС, отвечающие текущим задачам.

Если бы было все так предельно просто. На сегодняшний день относительная стоимость ветрового генератора намного выше аналогичного по производительности комплекта фотоэлектрических солнечных панелей. По крайней мере, для небольших мощностей. А учитывая то, что солнечные панели дешевеют стремительными темпами, надеяться на изменение этой ситуации в ближайшем будущем не приходится. Кроме того учтите тот факт, что ветер необходимой для работы ветрогенератора силы есть далеко не всегда.

Только крайне дорогие модели с вертикальным расположением ротора эффективны при малых ветрах порядка 2-3х метров в секунду. Обычные горизонтальные ветряки стартуют при скорости ветра 3-4 метра в секунду, а на полноценный рабочий режим выходят при скоростях 8-12 метров в секунду, что для равнинной местности редкость. А вот яркое солнце для южнобережья исключением не является. Если просчитать эффективность эксплуатации обоих видов генерации электроэнергии для нашего района будут очевидны преимущества солнечных систем энергогенерации. А вот если бы кемпинг находился в таких ветряных районах как плато Ай-Петри или Караби-яйла, то ситуация была бы противоположной.