Praca skojarzona elektroekologicznych odbiorników małej mocy

Systemy ekoenergetyczne małej mocy stosowane są coraz chętniej i w coraz większej liczbie za sprawą rozwoju budownictwa ekologicznego (domy pasywne, energooszczędne), a z uwagi na ciągły charakter ich pracy mają znaczący udział zużycia energii elektrycznej w obrębie odbiorców indywidualnych. Moc konieczna do pracy tych urządzeń jest porównywalna z sumą mocy pobieranych przez źródła światła oraz komputery czy odbiorniki telewizyjne. Stan taki oznacza również zmianę sposobu oddziaływania zespołu odbiorników na jakość energii w sieci zasilającej systemy domowe. Problem ten nabiera szczególnego znaczenia w przypadku ograniczenia przez UE użytkowania oświetlenia żarowego na rzecz energooszczędnych źródeł światła, m.in. lamp typu CFL, zawierających przetwornice impulsowe będące źródłem wyższych harmonicznych prądu.

W artykule przedstawiono badania skojarzonej pracy odbiorników energii elektrycznej składających się z urządzeń z przetwornicami impulsowymi stosowanymi w układach oświetleniowych oraz napędów wentylatorowych będących podstawowymi blokami w urządzeniach ekoenergetycznych.

urządzenia energooszczędne i ekoenergetyczne

Lampy CFL
Obecnie najpopularniejszą alternatywę dla żarowych źródeł światła stanowią kompaktowe lampy fluorescencyjne CFL (ang. Compact Fluorescent Lamp), nazywane popularnie żarówkami lub świetlówkami energooszczędnymi. Skuteczność świetlna takiego źródła światła w przybliżeniu wynosi 100 lm/W [8], co w porównaniu z tradycyjnymi żarówkami, dla których parametr ten nie przekracza 20 lm/W [8], daje znacznie wyższą efektywność energetyczną wytwarzania strumienia świetlnego koniecznego do uzyskania wymaganych natężeń oświetlenia [5]. Lampy CFL wymagając zasilania wysokim napięciem wymuszają stosowanie złożonych układów elektronicznych koniecznych do dopasowania pracy lampy z siecią energetyczną. Z uwagi na zachowanie ekonomiczności rozwiązań układy te są maksymalnie upraszczane wprowadzając jednocześnie zaburzenia do parametrów jakości energii w sieci zasilającej [4]. Wartym do odnotowania jest również fakt, że założenie zastosowania oświetlenia tego typu w dużej skali powinno zmniejszyć koszty wykonania przyłącza elektroenergetycznego pod warunkiem, że prawidłowo zostaną uwzględnione negatywne skutki oddziaływania na sieć elektronicznych układów stabilizujących pracę CFL.

Rekuperatory – domowe centrale wentylacyjne
W większości przypadków pojęcie oszczędności energii elektrycznej w gospodarstwach domowych dotyczy rozważania bilansu energetycznego jedynie dla urządzeń bezpośrednioprzetwarzających energię elektryczną na inne postaci energii [5]. Jak już wspomniano, podstawowym odbiornikiem w tej kategorii jest lampa reprezentująca konwersję energii elektrycznej na energię świetlną. Kolejnym znaczącym ogniwem takiego bilansu energetycznego jest przetwarzanie energii elektrycznej na energię cieplną. W tym jednak przypadku bezpośrednie wykorzystanie grzejników elektrycznych jako źródła ciepła rzadko jest uzasadnione ekonomicznie [2]. Efektywnym rozwiązaniem, stosowanym w praktyce, jest budowanie proekologicznych budynków pasywnych, ogrzewanych z założenia jedynie ciepłem bytowym. W prawidłowo zaprojektowanych konstrukcjach mieszkalnych tego typu pozostaje problem wentylacji pomieszczeń.

Ponieważ dobrze izolowany budynek może w pewnym sensie odwzorowywać niekorzystne zjawiska znane pod nazwą „efektu termosu”, konieczne jest zastosowanie stałego i skutecznego wentylowania przy zapewnieniu jak najmniejszych strat ciepła. W celu zobrazowania problemu można podać, że w przeciętnym budynku jednorodzinnym straty ciepła na wentylację wynoszą ok. 10 kW [6]. Zastosowanie bezpośredniego przetwarzania energii elektrycznej do skompensowania takich strat podważa zasadność budowania konstrukcji pasywnych.