Co je to dieselový generátor a jak funguje?

K čemu se používají dieselové generátory? Jak fungují? Je patrný rozdíl mezi jednofázovou a třífázovou elektrárnou? A pokud ano, kterou je lepší koupit pro domácí použití a kterou pro stavebnictví a výrobu? Nebo je možná levnější si ji pronajmout? Na všechny tyto otázky odpovídáme postupně.

Co je DGU

DGU neboli dieselové generátory jsou zařízení pro výrobu elektřiny. Bez ohledu na velikost a výkon je každé takové zařízení vybaveno spalovacím motorem na naftu.

Hlavním úkolem dieselových elektráren je zajistit autonomní napájení tam, kde neexistuje centralizovaná elektrická síť. Malé dieselové elektrárny se používají v každodenním životě – pro svařování, vytápění a osvětlení letních domů a venkovských chalup. Střední a velké generátory dodávají elektřinu kancelářským a nákupním centrům, výrobním závodům, koncertním a staveništěm.

Ve městech se dieselové generátory často používají jako záložní, jako rezervní zdroj energie. Mimo město a v průmyslových zónách se generátory používají neustále – jako hlavní stanice.

Princip činnosti dieselového generátoru

Generátorové soustrojí se skládá ze dvou jednotek: dieselového motoru a jím poháněného elektrického generátoru. Rozdíly spočívají ve výkonu, hlučnosti a konstrukci.

Většina firem vyrábí elektrárny v několika řadách: přenosné „domácí“, střední a supervýkonné. V závislosti na výkonu a účelu DGU je konstrukce „motor + generátor“ instalována buď na lehkém rámu, nebo na podvozku automobilu. Velké stanice jsou navíc uzavřeny v kovovém kontejneru nebo pouzdře pro ochranu proti hluku.

Řízení dieselových elektráren

Téměř všechny moderní generátory mají automatický řídicí systém: automaticky se zapnou, pokud napětí v síti zmizí, a vypnou se, jakmile se znovu objeví napájení z elektrické sítě.

Stanici lze ovládat a monitorovat její parametry pomocí elektronického ovládacího panelu. Obvykle se jedná o monochromatický displej, který zobrazuje:

• indikátory zapnutí/vypnutí stanice;
• stav instalace (zastavena, ve fázi spouštění, připravena k připojení, v chybovém stavu);
• dodávaný výkon, napětí mezi fázemi U a V a frekvence střídavého proudu;
• provozní hodiny motoru;
• zatížení každé fáze generátoru (pokud je generátor třífázový);
• Poloha jističe střídavého proudu;
• tlak oleje;
• teplota vody v motoru;
• hladina paliva;
• Napětí baterie GU;
• v případě poruch – příčina poruchy motoru.

Přístup k ovládacímu panelu je často chráněn pětimístným kódem – od 5 do 0.

Výhody dieselových generátorů

• Stabilní provoz při přetížení. Čím vyšší jsou otáčky rotoru, tím je stanice citlivější na přetížení. Výkonné generátory s 3000 ot/min netolerují výpadky sítě. Lze je připojit pouze pro nepřetržité napájení. A jednotky s frekvencí 1500 ot/min fungují dobře s poklesy napětí až 10 % po dobu 1 hodiny z 12. Takové DGU lze bezpečně použít jako rezervu – stačí je připojit k hlavnímu zdroji napájení.
• Vysoká účinnost (koeficient výkonu) a nízká spotřeba paliva. Pokud majitelé malých generátorů o výkonu 1-2 kW sotva počítají palivo, pak v případě průmyslových elektráren může být rozdíl v nákladech na benzín a naftu znatelný. Za jinak stejných podmínek si stavitelé a průmyslníci vybírají dieselové generátory.
• Minimální zapojení operátora. Mechanik je potřeba pouze k připojení, spuštění a udržování stabilního provozu stanice. Elektronika se postará o vše ostatní kromě doplňování paliva.
• Nepřetržitý provoz až 10–12 dní. Dobrá průmyslová elektrárna by měla fungovat několik dní bez přerušení a doplňování paliva. Minimum pro dieselové generátory v oblastech bez centralizované elektrické sítě je 5-7 dní. Obsluha modelu s kratším cyklem je nepohodlná – jak z hlediska výroby, tak i životnosti.
• Stabilní provoz nepřetržitě po dobu až 5 let. Generátory s prodlouženou životností motoru nejsou potřeba jen pro velké výrobní závody nebo odlehlé vesnice. Lodě, meteorologické stanice, odpalovací stanice – v mnoha oblastech je vyžadován neustálý přístup k elektřině. Pokud je stanice opotřebovaná, je po 4–5 letech odepsána. Většina generátorů se spouští čas od času – mohou sloužit 10 a 15 let.
• Požární bezpečnost. Na rozdíl od benzínu a plynu nafta nehoří otevřeně – při zapálení se stlačuje. Riziko požáru je v takových podmínkách minimální.

Nevýhody dieselových generátorů

• Neschopnost volnoběhu. Minimální zatížení dieselové elektrárny by mělo být 40-50 % deklarovaného výkonu. Pokud dieselová elektrárna vyrobí méně, nezastaví se, ale rychle se opotřebuje.
• Vysoká hladina hluku bez krytu. Střední a velké stanice musí být dodávány v ochranných kontejnerech. Modely bez krytů je zakázáno používat v obytných zónách a na místech, kde pracují lidé. Nezáleží na tom, zda se jedná o město nebo továrnu v průmyslové zóně. Hluk generátoru je nepřijatelný.
• Relativně nízká šetrnost k životnímu prostředí. Plynové elektrárny jsou považovány za nejekologičtější. Získání paliva pro ně však není snadné – a je drahé. Nafta není o moc „špinavější“ než benzín, ale je mnohem dostupnější.
• Vysoká cena. Dieselové elektrárny jsou dražší než benzínové, ale díky nízké spotřebě paliva se zaplatí během několika let.

Typy dieselových generátorů

Dieselové elektrárny se dělí na typy podle výkonu a způsobu pohybu. Přenosné modely jsou nejlehčí a nejslabší – od 2 do 15 kW. Kupují se pro soukromé potřeby, takže jsou kompaktní, snadno se přenášejí v autě nebo se dokonce nosí v rukou.

Mobilní dieselové generátory vyrábějí libovolné množství energie. Jejich hlavní vlastností je možnost pohybu na podvozku automobilu nebo přívěsu. Nejtěžší a nejvýkonnější – stacionární dieselové elektrárny – vyrábějí až 2-3 MW elektřiny, ale většina výrobců vyrábí generátory až do 1 – 1,5 MW.

Přenosné elektroinstalace – pro dům i zahradu

Většina přenosných dieselových generátorů je navržena pro výkon 3-10 kW. To je ideální pro předměstí, kde dochází k výpadkům proudu nebo kde ještě není instalována centralizovaná síť. Přenosné stanice se vyrábějí speciálně pro soukromé osoby, takže jsou jednoduché a pohodlné: nízká spotřeba paliva, minimální hladina hluku, malé rozměry a hmotnost. Pro připojení takové jednotky není vyžadována samostatná místnost ani speciální kvalifikace.

Přenosné generátory se nekupují jen do domácnosti – jsou oblíbené na neosvětlených staveništích a ve veřejných službách pro opravy elektrických sítí.

Pracovní zdroj

Nejjednodušší a nejlevnější DGU jsou sezónní. Jejich životnost motoru nepřesahuje 500 – 2500 motohodin. Takové stanice se kupují pro stavbu letních chalup, opravy nebo vzácné cesty mimo město.

U generátorů s dlouhou životností je to jiná věc – a jiná cena. Ty jsou navrženy pro 3–5 tisíc hodin provozu motoru.

Manuální nebo automatický start?

Levné generátory se vyrábějí ve zjednodušeném provedení – to znamená, že se spouštějí ručně. Přepínač zdroje napájení je také ruční: při odpojení centralizované elektřiny si uživatel sám zvolí, zda DGU spustí či nikoli.

Modely s elektrickým startováním jsou dražší a těžší než „manuální“. Zatímco první se obvykle prodávají na rámu s rukojeťmi, druhé mohou být vybaveny kryty, topnými zařízeními a elektrickým startérem.

Domácnost nebo profesionál?

Pokud před 15-20 lety takové rozdělení dávalo smysl, nyní většina výrobců vyrábí pouze „profesionální“ generátory. To znamená, že daný model vydrží dlouhodobé zatížení a lze jej připojit k velkému zařízení pro stavební nebo úklidové účely.

Přenosné modely SDMO

Francouzská společnost SDMO ve své nové přenosné řadě sází na jednofázové modely s manuálním startem a chlazením vzduchem. Příkladem nejjednodušší elektrárny je SDMO DIESEL 4000 C. Generátor je vhodný jak pro záložní napájení mimo město, tak pro připojení profesionálního nářadí.

Výkon jednotky je 3,4 kW, fáze jedna, jmenovité napětí – 230 voltů. Bez doplňování paliva stanice pracuje až 5 hodin s objemem palivové nádrže 4,3 litru. Model je vybaven motorem Kohler KD350 s otáčkami 3000 ot./min. Pokud je tlak oleje příliš nízký, spustí se ochranný systém a motor nenastartuje. Hmotnost jednotky je 70 kg.

Mobilní dieselové generátory – pro stavebnictví a opravy

Hlavním rozdílem mobilního dieselového generátoru je jeho zvýšená mobilita. Modely mohou být relativně lehké (od 100 kg) nebo masivní (8-12 tun), ale všechny plní hlavní úkol: rychle dorazí na místo a volně se po něm pohybují.

Mobilní stanice se vyrábějí pro silniční a městské stavby. Dalším využitím je napájení koncertních sálů. Takové dieselové elektrárny jsou ideální pro otevřené prostory – nepotřebují oddělené místnosti, výkonné výtahy ani rozšířené dveře. Před povětrnostními vlivy jsou chráněny kovovými kontejnery. Snižují také hluk motoru.

Možnosti podvozku

Evropští výrobci nevyrábějí „hotové“ mobilní generátory – ale téměř všechny modely (kromě těch nejlehčích) mají možnost instalace na podvozek přívěsu. To se děje z důvodu flexibility: zákazník si sám určí, na který automobil – nebo traktor – generátor nainstaluje.

Existuje několik základních možností pro dieselové stanice:

• podvozky automobilů nebo traktorů s pneumatickým brzdovým systémem – pro pohyb po silnicích jakékoli kategorie;
• podvozek s PTS (cestovní pas vozidla) – pro velké elektrárny: zařízení na takovém základu se může pohybovat pouze po dálnicích s rychlostním limitem do 90 km/h;
• podvozek traktoru s PSM (pas pro samohybné vozidlo) – pro supervýkonné dieselové elektrárny: stanice se pohybují po silnicích rychlostí maximálně 35 km/h.

Někdy se generátory nemontují na rozvory, ale na saně-lyže. Široké celokovové lyžiny se připevňují k autu nebo jinému traktoru pro přepravu masivního vybavení po obtížných trasách – například po nerovném terénu.

Příklad mobilní stanice SDMO

Většinu stavebních a opravárenských potřeb pokrývají elektrárny o výkonu 60–80 kW. Typickým příkladem je třífázový dieselový generátor SDMO J88K. Model produkuje až 70 kW energie a je navržen pro 12 hodin nepřetržitého provozu.

Spolu s palivem váží stanice až 1,2 tuny – obvykle se instaluje na podvozek jednonápravového nebo dvounápravového přívěsu. Model se vyrábí v celoplošném protihlukovém krytu, má automatický startovací systém, ochranu motoru a bezpečnostní systém, který automaticky zastaví provoz při nízkém tlaku oleje. Značka motoru – John Deere. Otáčky – 1500 ot/min.

Stacionární dieselové elektrárny

Nejvýkonnější dieselové elektrárny vyrábějí až 2-3 MW elektřiny. Jsou vyráběny pro hlavní nebo záložní napájení stavenišť, nákupních center, továren, strategických zařízení – jakýchkoli míst, kde je potřeba pravidelná dodávka elektřiny ve velkém objemu.

Téměř všechny průmyslové dieselové generátory jsou třífázové, pracují na 380 V při nízkých otáčkách (až 1500 ot/min) a mají kapalinový chladicí systém. To prodlužuje životnost motoru: evropské stanice mohou pracovat nepřetržitě až 40 000 hodin před první poruchou. To je obzvláště důležité v podnicích s kontinuálním cyklem, kde je i krátkodobé odstavení kapacit nežádoucí.

Výpočet maximálního výkonu

Před koupí nebo pronájmem velkého generátoru je první věc, kterou musíte udělat, rozhodnout se, kolik energie potřebujete. K tomu sečtěte spotřebu všech zařízení připojených k síti a k výslednému součtu přidejte 30 %. Tím vytvoříte „bezpečnostní“ rezervu energie a ochráníte se před náhlým zastavením stanice.

Nedoporučuje se brát dieselový generátor s výkonem „příliš blízkým“: neustálé přetížení opotřebuje motor předčasně. Velká rezerva – více než 50 % spotřebovaného výkonu – bude také škodlivá. Ideální varianta zatížení je 75 % jmenovitého výkonu.

Synchronní nebo asynchronní

Volba závisí na vlastnostech lokality. Synchronní dieselové generátory nejsou tak přesné jako asynchronní, ale rychle se rozběhnou při výpadcích proudu a mají zvýšený výkon. Používají se pro nouzové napájení obytných budov, stavenišť a výrobních zařízení.

Asynchronní elektrárny se používají k napájení přesných zařízení citlivých na kolísání napětí. Takové modely se zakoupí pro zdravotnická zařízení, meteorologické stanice a odpalovací centra.

Průmyslové modely SDMO

Evropské stacionární dieselové elektrárny jsou k dispozici ve dvou verzích – rámové a opláštěné. Kupující si volí typ provedení. Příkladem typické průmyslové elektrárny je třífázová dieselová jednotka SDMO V650 C2 s jmenovitým výkonem 520 kW.

Generátor je vybaven šestiválcovým motorem Volvo a spotřebuje až 6 litrů paliva za hodinu při 85% zatížení. Standardní objem palivové nádrže je 75 litrů, ale je možné stanici vybavit dalšími nádržemi. Hmotnost modelu v kontejneru je 600 tuny. V otevřené verzi váží stanice 5,3 tuny.

Koupit nebo pronajmout?

Dieselový generátor ve vaší nemovitosti vydrží několik let. To je hlavní argument těch, kteří jeho koupi podporují. Ve skutečnosti se velké dieselové elektrárny častěji pronajímají než kupují – dlouhodobý pronájem dobrého generátoru je levnější než jeho kompletní koupě nebo leasing.

To platí zejména pro sezónní podniky, které fungují na plný výkon 3–6 měsíců v roce. Například firmy, které pořádají venkovní akce a koncerty, mají v létě a na podzim – až do prvního sněhu – velký provoz. Jsou vhodné mobilní generátory na podvozku s výkonem až 80–250 kW. Velké akce, které vyžadují připojení zařízení o výkonu 300–350 kW, se konají několikrát do roka. Nákup těžkého generátoru pro ně není výhodný.

Pro sezónní výrobu, zatíženou 3-4 měsíce v roce, postačí pronajmout si stacionární elektrárny o výkonu do 500-1000 kW. Resortová zařízení s výpadky proudu využívají pronajímané kontejnerové dieselové elektrárny o výkonu do 400-700 kW.

Jedním z nejobtížnějších problémů při pronájmu dieselového generátoru je údržba. Velké stanice je třeba nepřetržitě monitorovat, aby se předešlo poruchám. Za tímto účelem je vedle generátoru umístěn mechanik. Společnosti pronajímající elektrárny poskytují vybavení se svými vyškolenými specialisty. Zákazník je povinen poskytnout technickou místnost nebo jiný obytný prostor v blízkosti generátoru.

Dodání, případná oprava a naplnění stanice, stejně jako vypořádání s mechaniky a obsluhou, jsou odpovědností půjčovny DGU. Pokud je generátor vaším majetkem, jste za všechny tyto záležitosti zodpovědní vy.