ИБП на основе накопителя кинетической энергии

Организация поставляет быстродействующие качественные эффективные источники бесперебойного питания на основе накопителей кинетической энергии. Мощность единичного изделия от 3 до 75 кВт. Энергоемкость - от 4 до 12 МДж. ИБП на основе НКЭ (ИБП-НКЭ) является стандартным по функционалу источником бесперебойного питания, в котором в качестве автономного источника энергии использован высокоэнергоёмкий маховик. В момент просадок или провалов напряжения в сети механическая энергия мгновенно (менее 1 мсек) преобразуется в электрическую энергию и подхватывает энергоснабжение оборудование потребителя сразу с необходимой мощности. Агрегат требует минимальные эксплуатационные затраты, необслуживаемый, полностью автоматизирован, имеет канал удаленного управления оператором. 

Основой конструкции НКЭ является маховик накопителя, который получает вращение от внешнего источника энергии – электромашины через вал и через этот же вал выделяет накопленную при вращении энергию на раскрутку ротора той же электромашины для выработки им электроэнергии уже в режиме генератора. Управление работой электромашины производится при помощи частотного регулятора. Накопитель энергии оснащен набором датчиков для контроля основных параметров.

Параметры

Модульная конструкция позволяет при установке ИБП-НКЭ выбрать необходимую мощность и энергоемкость, тем самым обеспечив нужное время и уровень мощности питания для оборудования.

ИБП-НКЭ - необслуживаемое изделие, имеющее АСУ, настраиваемую по сценарию работы энергосистемы заказчика.

Техническое обслуживание заключается в проверке проектных параметров оборудования (маховик, инвертор, электромашина) и системы смазки (один раз в год). Срок службы 20 лет. Оборудование - сертифицировано.

Простое подключение: НКЭ-ИБП подключается к сети и к питаемому оборудованию. Полностью автономен при пропадании электроэнергии в сети.

Обеспечение продолжительности питания ответственного оборудования потребителя зависит от выдаваемой мощности. Так для конструкции с одним маховиком время питания составляет:

2 кВт - 30 мин

3 кВт - 20 мин

5 кВт - 12 мин

10 кВт - 6 мин

22 кВт - 3 мин

50 кВт - 1 мин.

При использовании двух маховиков время поддержки питания увеличивается вдвое и т.д.

Время зарядки равняется времени разрядки, т.е., например, ИБП-НКЭ с мотор-генератором 10 кВт будет полностью заряжаться за 6 минут.

Помимо функций источника бесперебойного питания большой мощности ИБП-НКЭ также обеспечивает:

1. Устойчивые параметры выходного тока и напряжения (правильная синусоида, 3*380 В)

2. Запасание энергии рекуперации (например, от насосов на выбеге, подъемных механизмов и проч.)

3. Длительное хранение энергии 

4. Выдачу постоянного напряжения (730 В).

В ИБП-НКЭ вместо химических аккумуляторов, служащих в этих устройствах вторичными источниками питания (свинцово-кислотных,щелочных, литий-ионных и проч.), используются маховики большой энергоемкости. Применение маховиков дает существенные преимущества, такие как малообслуживаемость, отсутствие жестких требований по климатическому исполнению помещений, отсутствие нужды в инфраструктуре химзащиты, низкие потери на хранение энергии, высокий КПД зарядки и разрядки.  

Также весьма привлекательно использование НКЭ для существенного повышения эффективности использования рекуперированной энергии электрифицированного транспорта (метро, трамвай, троллейбус) и другого оборудования, способного рекуперировать энергию (подъемные краны, лифты, насосные агрегаты, и др.).

Мировой рынок накопителей энергии составляет $9,8 млрд., и имеет три основных сегмента – источники бесперебойного питания (далее ИБП), поддержка энергосистем и управление крупными энергосистемами. Сегменты «ИБП» и «Поддержка энергосистем» являются целевыми для НКЭ, поскольку здесь накопители применяются для решения проблем качества электроэнергии в средне промышленном масштабе и являются весьма привлекательными по потенциалу роста.

Научный руководитель проекта – д.т.н., профессор Гулиа Н.В. ( nurbejgulia.ru ), первый в мире создатель супермаховиков.

Рынок источников бесперебойного питания является технологически и коммерчески одним из самых привлекательных сегментов внедрения для накопителей кинетической энергии. Развитие рынка ИБП для НКЭ определяют следующие факторы.

Во-первых, это связь между рынками ИБП и информационных технологий (ИТ) в целом. Подавляющая часть ИБП во всем мире на сегодняшний день традиционно используется именно для защиты высокотехнологичного оборудования, несмотря на то, что сфера их использования гораздо шире. Соответственно, развитие рынка, его рост или падение точно повторяют тенденции мировой отрасли информационных технологий. Это подтверждает анализ динамики рынка ИБП и динамики индекса NASDAQ за последние десять лет.

Второй фактор - следствие первого, и именно он определяет основной спрос на ИБП сегодня. По мере развития ИТ увеличивается разрыв между существующим качеством энергоснабжения и требованиями к нему со стороны современного высокотехнологичного оборудования. С ростом зависимости различных бизнесов и компаний от высоких технологий растет потребность в защите информационной инфраструктуры от внешних факторов и форс-мажорных обстоятельств. Даже незначительное отклонение параметров питающей сети или кратковременное пропадание электропитания на подобных нагрузках приводит к таким последствиям, что у потребителей не возникает сомнений в необходимости системы ИБП.

Третий фактор - готовность предпринимателей к долгосрочным инвестициям. Срок службы традиционных аккумуляторных ИБП составляет 2-4 года, а маховичного ИБП – до 25 лет и более. 

ИБП наиболее востребованы дата-центрами; банками и финансовыми институтами; АСУТП предприятий с непрерывным циклом, опасными производствами, дорогостоящим технологическим оборудованием; предприятиями государственного сектора (налоговые органы, службы соцстрахования, МЧС и т.д.); предприятиями в регионах с децентрализованным энергоснабжением; оборонными ведомствами; предприятиями транспортной инфраструктуры; предприятиями электроэнергетики.

Рынок ИБП постоянно расширяется. Здесь указаны лишь направления, в которых наиболее заметен рост потребности в системах гарантированного электроснабжения и наиболее сильны потери в кризисных ситуациях. Устойчиво растущий спрос на системы ИБП с накопителями кинетической энергии подтверждается поступающими в РС запросами от инжиниринговых компаний, поставляющих системы бесперебойного питания, на поставку им НКЭ для совместной работы с дизель-генераторными установками и для работы в энергосистемах предприятий с оборудованием, предъявляющим высокие требования к качеству энергоснабжения.

Факторы успеха продукта на рынке

• НКЭ обеспечивает минимальные потери энергии при её хранении. В отличие от других видов НКЭ с супермаховиками, где электромашина встроена в вакуумированный корпус, в асинхронной электромашине, применяемой в данном изделии, нет потерь энергии на перемагничивание из-за высокоскоростного вращения магнитных полюсов.
• Вывод вращения из НКЭ механическим способом позволяет отбирать даже от небольшого НКЭ огромные мощности. Разработанная конструкция НКЭ при частоте вращения маховика ~ 4000 об/мин позволяет отбирать максимальную мощность до 3 мегаватт. Такое свойство НКЭ с механическим отбором мощности незаменимо в случаях, когда кратковременно требуются высокие мощности. Ни одна другая конструкция современного НКЭ со встроенной внутри корпуса электромашиной принципиально не позволяет осуществлять такой режим работы.
• По удельной энергии, запасаемой в единице объёма ( > 25МДж/м³), данная конструкция НКЭ сопоставима с лучшими образцами зарубежных производителей, а по удельной мощности на порядок и более превышает их.
• Маховик НКЭ изготовлен из прочных, качественных, подвергнутых передовой технологической обработке, дефектоскопированных заготовок массовых изделий – цельнокатаных стальных цилиндров, что обеспечивает их доступность и дешевизну. Килограмм серийного материала - в 60 раз дешевле, чем у подобных индивидуальных изделий из волоконных материалов.
• Основные узлы НКЭ не подвергаются износу, коррозии и пр. повреждениям, и по истечении срока службы или «морального устаревания» конструкции материал маховика – легированная сталь - остается годным для дальнейшего использования. Это касается и магнитов подвески, рыночная стоимость материала которых, из-за наличия редкоземельного металла неодима, растет.
• Высокая скорость «подхвата» провалов и просадок напряжения в сетях обеспечивает недостижимые для других накопительных технологий преимущества НКЭ.
• Низкая цена и малые эксплуатационные затраты обеспечивают коммерческую привлекательность НКЭ для потребителей.

Конкурентные преимущества НКЭ