В связи с этим существует актуальная проблема обеспечения поселков геологоразведочных экспедиций тепловой и электрической энергией. На сегодняшний день одним из основных источников энергии экспедиций является дизель-генераторная установка (ДГУ). При этом ДГУ обладает рядом недостатков:

1) Низкий ресурс непрерывной работы;

2) Низкий срок службы;

3) Необходимость закупки, доставки, хранения топлива.

Поэтому решению задачи по обеспечению энергией автономных потребителей посвящено большое число научно исследовательских работ. Для повышения энергоэффективности, энергосбережения систем электроснабжения рабочих поселков и других объектов, находящихся на значительном расстоянии от линий электропередачи, применяют электротехнические комплексы с использованием возобновляемых источников [2, с. 211], газопоршневые генераторы и другие установки.  Однако, применение термогенератора, как самостоятельно источника электрической энергии, в составе солнечных концентраторов и геотермальных установок является новым и перспективным направлением в области нетрадиционных источников энергии.

Термоэлектрическим генератором называется установка, предназначенная для прямого преобразования тепловой энергии в электрическую энергию при использовании в его основе термоэлектрических элементов. Термоэлектрическим элементов называется элементы, у которых на основании разницы температур происходит выработка электрической энергии. Первые результаты исследований с термоэлементами были получены в 1825 году и за последние два столетия претерпели многочисленные изменения. На сегодняшний день, согласно проведенным исследованиям было выявлено, что существует три основных группы термоэлектрических элементов:

1) «Водные» окислительно-восстановительные системы;

2) «Неводные»  окислительно-восстановительные системы;

3) Жидкие солевые системы.

Существующие термоэлектрические элементы обладают низким  КПД, поэтому разработки в этой области по поиску наиболее эффективного элемента ведутся в ведущих лабораториях, университетах и научных центрах. В связи с вышесказанным, целью дальнейших исследований является решение задачи по обеспечению эффективной работы системы электроснабжения, модернизации оборудования, жилых и технологических помещений для геологоразведочных экспедиций. На базе Горного университета планируется модернизовать экспериментальную установку для исследования солнечных фотоэлектрических элементов и решить следующие задачи: поиск оптимально термоэлектрического элемента, возможность совместного использования термоэлектрического генератора совместно с фотоэлектрическими модулями и др.

В данной статье представлена разработанная [1, с.21] схема ЭТК с ФЭС для электроснабжения автономного потребителя (рисунок 1).

Рисунок 1 –  Обобщенная схема с независимым соединением АКБ – ФЭС

В состав схемы входят следующие элементы:

В – блок аккумуляторных батарей;

PV – фотоэлектрические модули;

ДВС – двигатель внутреннего сгорания;

Г – генератор;

1,2,3 – ключи переключения;

DC/DC – конвертор напряжения;

AC/DC – инвертор переменного напряжения в постоянной напряжение;

DC/AC – инвертор постоянного напряжения в переменное напряжение;

Control block – блок контроля и управления.

Кроме того в состав схему входят датчики тока и напряжения, ёмкостной фильтр. Такая схема может использоваться при заведомо известных условиях постоянно активной нагрузки. Для выполнения этого условия необходимо проводить комплексный анализ графиков нагрузки потребителей.

Первичным источником электроэнергии в данной схеме являются фотоэлектрические модули, которые имеют постоянное подключение через ключ и конвертор DC/DC с широким входом, который служит для отбора точки максимальной мощности и для согласования параметров напряжения сети и ФЭМ. Мощность ФЭМ выбирается по средней мощности усредненных суточных графиков нагрузки потребителя.

Блок АКБ имеет соединение с ФЭМ и сетью через конвертор DC/DC. АКБ служит для снабжения потребителей в ночные часы, емкость АКБ рассчитывается исходя из его ночного энергопотребления.

ДГУ служит добавочным и резервирующим источником питания, компенсируют часы максимума.

Принцип работы ЭТК заключается в постоянном питании потребителей от ФЭМ в дневные часы, при этом, задача ФЭМ также заключается в зарядке блока АКБ. Как только приходит сигнал о том, что АКБ заряжена, то система управления отключает АКБ от сети, тем самым вся вырабатываемая электроэнергии на ФЭМ идет на питание потребителей. В случае увеличения тока нагрузки из-за подключения большего числа потребителей, либо из-за изменения погодных условий, ДГУ начинает компенсировать провалы напряжения.

Для данной схемы, в зависимости от места расположения объекта, в систему управления закладывается временной интервал подключения к сети АКБ. В случае разрядки АКБ нагрузку также компенсирует ДГУ.