Az ideiglenes áramellátás tervezése és eszközei: generátorok, elosztók, kábelek

Tartalomjegyzék

Amikor az építkezések, ipari projektek, nagyszabású rendezvények és akár vészhelyzeti beavatkozások során a hálózati áramforrás nem elérhető, korlátozott vagy nem elegendő kapacitású, az ideiglenes áramellátási rendszerek lépnek előtérbe. Ezeknek a rendszereknek a gondos tervezése, a megfelelő teljesítményű generátorok kiválasztása, a biztonságos áramelosztás kialakítása és a szükséges kiegészítők biztosítása fontos a projekt sikeréhez, a munkafolyamatok folytonosságához és a kollektív biztonsághoz. A dízel generátoroktól az elosztódobozokon és speciális kábeleken át egészen az üzemanyagtartályokig és akkumulátoros megoldásokig számos elem alkotja ezt a komplex rendszert.

Kiknek és mikor van szükségük ideiglenes áramellátásra?

Ideiglenes áramellátás: generátorok, elosztók, kábelek

Az ideiglenes áramellátási megoldások iránti igény rendkívül szerteágazó, több iparág és vállalati profil alapvető szükségletét elégítik ki. Az építőipar az egyik legjelentősebb felhasználó, ahol a projektek kezdeti szakaszában, a hálózati csatlakozás kiépítése előtt, vagy távoli, infrastruktúrától mentes területeken elengedhetetlen a generátorok használata az építőgépek, szerszámok, világítás és a felvonulási épületek energiaellátásához.

Az ipari szektorban tervezett karbantartások, leállások idején, vagy kapacitásbővítés esetén van szükség kiegészítő vagy helyettesítő áramforrásokra. A rendezvényszervező cégek számára a szabadtéri koncertek, fesztiválok, sportesemények, kiállítások és vásárok hang-, fény-, és színpadtechnikájának, valamint a kiszolgáló egységek (pl. vendéglátás) energiaigényének biztosítása kritikus feladat.

A közműszolgáltatók (elektromos művek, vízművek) hibaelhárítási, karbantartási munkálatai során, vagy természeti katasztrófák (pl. viharok, árvizek) utáni helyreállításkor szintén mobil áramforrásokra támaszkodnak. A katasztrófavédelem, a honvédség és a mentőszolgálatok vészhelyzetekben, ideiglenes táborok, kórházak vagy irányítási központok energiaellátásához használnak generátorokat.

Emellett a filmipar, a mezőgazdaság (pl. öntözőrendszerek, állattartó telepek), a bányászat és a hajózás is gyakori felhasználó.

Szakemberi szinten a projektvezetők, építésvezetők, műszaki vezetők, villamosmérnökök, energetikai szakemberek, rendezvényszervezési technikusok, logisztikai menedzserek és a katasztrófavédelmi szakemberek azok, akik felelősek az ideiglenes áramellátási rendszer tervezéséért, a megfelelő eszközök kiválasztásáért, a telepítésért és a biztonságos üzemeltetésért. Az ő szakértelmükön múlik, hogy a rendszer megbízhatóan, biztonságosan és költséghatékonyan működjön.

Az ideiglenes áramellátás tervezésének kulcskérdései: teljesítményigény és biztonság

Az ideiglenes áramellátási rendszer megtervezése alapos előkészítést igényel, amelynek két legfontosabb pillére a teljesítményigény pontos felmérése és a biztonsági szempontok maradéktalan figyelembevétele.

Teljesítményigény felmérése: Ez a tervezés alfája és ómegája. Pontosan meg kell határozni az összes energiafogyasztó eszköz (gépek, szerszámok, világítás, fűtés/hűtés, irodai berendezések stb.) névleges és indítási teljesítményét (kW/kVA). Figyelembe kell venni az egyidejűségi tényezőt (nem minden eszköz működik egyszerre maximális terheléssel), valamint tartalék kapacitást kell hagyni a váratlan igényekre és a rendszer stabilitására. A túlméretezés felesleges költségekkel jár (bérleti díj, üzemanyag-fogyasztás), míg az alulméretezés a rendszer túlterheléséhez, leállásokhoz és a csatlakoztatott eszközök károsodásához vezethet.
Biztonsági szempontok: Az ideiglenes áramellátás rejtett kockázatot hordozhat (áramütés, tűz, gépsérülés), ezért a biztonsági előírások betartása elsődleges. Ez magában foglalja a megfelelő földelést, a túláramvédelmet (megszakítók, biztosítékok), az érintésvédelmet (FI-relé/áram-védőkapcsoló), a kábelek szakszerű vezetését és védelmét, valamint a generátorok és elosztók biztonságos elhelyezését (megfelelő szellőzés, illetéktelenektől elzárt terület). Fontos a rendszeres ellenőrzés és karbantartás is.

A gondos tervezés nemcsak a biztonságos és folyamatos munkavégzést garantálja, hanem hozzájárul a költségoptimalizáláshoz (optimális generátorméret, alacsonyabb üzemanyag-fogyasztás, kevesebb meghibásodás) és az időoptimalizáláshoz (kevesebb leállás, zökkenőmentesebb munkafolyamatok).

Generátorok minden igényre: a mobil áramtermeléstől az ipari kapacitásig

Az ideiglenes áramellátás elemi lényegét a generátorok, más néven áramfejlesztők képezik. Ezek belső égésű motor (általában dízel vagy benzin) által meghajtott generátorok, amelyek mechanikai energiát alakítanak át elektromos energiává.

Dízel generátorok: A legelterjedtebb típusok az ipari és építőipari alkalmazásokban, köszönhetően megbízhatóságuknak, tartósságuknak és viszonylag kedvező üzemanyag-fogyasztásuknak nagyobb terhelés mellett. Széles teljesítménytartományban elérhetők, a kisebb, néhány kVA (kilovoltamper) teljesítményű hordozható egységektől (pl. 2 kVA – 20 kVA) egészen a konténeres, ipari méretű, több száz vagy akár ezer kVA (pl. 100 kVA – 1600 kVA, vagy akár még nagyobb, párhuzamosan kapcsolt rendszerek) teljesítményű berendezésekig. Különösen fontosak a modern, környezetbarát modellek, amelyek megfelelnek a szigorú emissziós normáknak, mint például az európai Stage V előírás. Ezek csökkentett károsanyag-kibocsátással (részecske, NOx) üzemelnek. Az áruk a teljesítménytől, a gyártótól, a zajszigetelés mértékétől és az emissziós besorolástól függően rendkívül széles skálán mozog, a néhány százezer forintos kisebb modellektől a több tíz- vagy akár százmilliós ipari berendezésekig.
Mobil áramtermelők: Gyakran utánfutóra szerelt, könnyen mozgatható kivitelű dízel vagy benzin generátorok, amelyek ideálisak gyorsan változó helyszínekre vagy sürgősségi beavatkozásokhoz. Kompakt méretük és mobilitásuk révén egyszerűen a munkaterületre szállíthatók és telepíthetők.
Speciális generátorok: Ide tartozhatnak például az iker generátorok (két generátor egy egységben a redundancia vagy a nagyobb teljesítmény érdekében), a szupercsendes (hangszigetelt) kivitelek lakott területek közelében történő használatra, vagy a speciális feszültséget vagy frekvenciát igénylő alkalmazásokhoz való generátorok.

A generátorok ősei a gőzgéppel hajtott dinamók voltak a 19. század végén, majd a belső égésű motorok elterjedésével jelentek meg a ma ismerthez hasonló, hordozhatóbb áramfejlesztők.

Elosztódobozok, kábelek és kábelvédelem – optimalizált energiaelosztás

A megtermelt áram optimalizált eljuttatása a fogyasztókhoz az áramelosztó rendszer feladata.

Elosztódobozok: Ezek a generátor és a fogyasztók között helyezkednek el, biztosítva az áram szétosztását, a túláramvédelmet és az érintésvédelmet. Különböző méretekben és konfigurációkban készülnek, az egyszerűbb, néhány aljzattal rendelkező felvonulási elosztóktól (pl. 32A, 63A) kezdve a komplex, több megszakítóval, FI-relével és mérőműszerekkel ellátott építési főelosztókon át (pl. 125A, 250A, 400A) egészen a nagyteljesítményű, akár 2100A áramerősséget is kezelni képes daruhoz való csatlakozó dobozokig vagy rendezvényelosztókig. Fontos, hogy az elosztódobozok megfeleljenek az IP védettségi fokozatnak (kültéri használat esetén minimum IP44 vagy magasabb) és a vonatkozó villamos biztonsági szabványoknak (pl. MSZ EN 61439 sorozat).
Kábelek és vezetékek: A megfelelő keresztmetszetű és típusú kábelek kiválasztása elengedhetetlen a biztonságos áramvezetéshez és a feszültségesés minimalizálásához. Ideiglenes áramellátáshoz strapabíró, gumiszigetelésű kábeleket (pl. H07RN-F) használnak.
- Hosszabbítók: Különböző hosszúságú és keresztmetszetű, egy- és háromfázisú (230V, 400V) hosszabbítók CEE dugvillákkal és aljzatokkal.
- Tápkábelek (betáp kábelek): Nagyobb áramok átvitelére szolgáló, vastagabb keresztmetszetű kábelek, gyakran speciális csatlakozókkal, mint például a Powerlock rendszer, amely gyors és biztonságos csatlakozást tesz lehetővé nagy áramerősségeknél (jellemzően 400A felett).
- Kábeldobok: A hosszabbítók praktikus tárolására és használatára szolgáló, gyakran több aljzattal és hőkioldóval ellátott eszközök.
Kábelvédelem: A földön vezetett kábelek védelme a mechanikai sérülésektől és a botlásveszély csökkentése érdekében.
- Kábelrámpák, kábelhidak: Strapabíró gumiból vagy műanyagból készült elemek, amelyek lehetővé teszik a gyalogos és járműforgalom biztonságos áthaladását a kábelek felett. Különböző csatornaszámmal és teherbírással kaphatók. (Lásd még a “Biztonságos közlekedés a munkaterületen belül” témakört.)

Energiaellátás kiegészítői és speciális megoldások

Az ideiglenes áramellátási rendszer eredményes működését, a kiegészítő eszközök és speciális megoldások tudják még növelni.

Üzemanyagtartályok generátorokhoz: A dízel generátorok folyamatos üzeméhez elengedhetetlen a megfelelő mennyiségű üzemanyag biztosítása. Erre szolgálnak a külső üzemanyagtartályok, amelyek lehetnek mobil (pl. utánfutóra szerelt, ADR minősítéssel rendelkező) vagy telepíthető (duplafalú, kármentővel ellátott) kivitelűek. Méretük a néhány száz literestől (pl. 100L, 500L, 1000L) egészen a több tízezer literes (pl. 10000L, 20000L) kapacitásig terjedhet, biztosítva a hosszabb távú, megszakítás nélküli üzemeltetést. Fontos a környezetvédelmi előírások betartása (pl. kármentő tálca, szivárgásérzékelő).
Akkumulátorcsomagok és hordozható áramforrások: Kisebb energiaigényű fogyasztók (pl. világítás, kéziszerszámok, laptopok) számára, vagy ahol a zaj és a kipufogógáz nem megengedett, kiváló megoldást jelentenek a nagy kapacitású lítium-ion akkumulátorcsomagok és hordozható áramforrások (power station-ök). Teljesítményük jellemzően néhány száz wattól 2000W-ig vagy akár e fölé is terjedhet. Csendesek, károsanyag-kibocsátás mentesek, és könnyen hordozhatók. Áruk a kapacitástól és a kimeneti teljesítménytől függően változik.
Transzformátorok: Feszültségátalakításra vagy galvanikus leválasztásra használatos eszközök. Ideiglenes rendszerekben szükség lehet rájuk, ha a generátor által szolgáltatott feszültség eltér a fogyasztók igényeitől, vagy ha speciális biztonsági (pl. törpefeszültségű) rendszert kell kialakítani.
Terhelőegységek (műterhelések): Generátorok tesztelésére, karbantartására és a teljesítményük ellenőrzésére szolgáló berendezések. Lehetővé teszik a generátorok szabályozott terhelését anélkül, hogy valós fogyasztókat kellene csatlakoztatni.
Akkumulátortöltő szekrények: Kéziszerszámok, kommunikációs eszközök és egyéb akkumulátoros berendezések központi, biztonságos töltésére szolgáló, gyakran zárható szekrények, amelyek több töltőponttal rendelkeznek.

ATEX (robbanásbiztos) energiaellátás

Robbanásveszélyes (ATEX) környezetekben (pl. vegyipar, olajfinomítók, festőüzemek, bizonyos típusú raktárak) az ideiglenes áramellátás eszközeinek is meg kell felelniük a speciális biztonsági előírásoknak. Ez azt jelenti, hogy a generátoroknak, elosztódobozoknak, kábeleknek, csatlakozóknak és egyéb villamos berendezéseknek ATEX minősítéssel kell rendelkezniük, amely igazolja, hogy kialakításuk megakadályozza a gyújtószikra képződését vagy a felületek veszélyes mértékű felmelegedését. Az ATEX zónákba szánt elosztódobozok speciális tömítésekkel, nyomásálló tokozatokkal és egyéb biztonsági megoldásokkal készülnek. A kábeleknek és csatlakozóknak is meg kell felelniük a vonatkozó ATEX direktíváknak (pl. 2014/34/EU irányelv). [Forrás: EUR-Lex] Az ilyen berendezések ára jelentősen magasabb a standard kivitelekénél. (Ennek a témának a részletesebb kifejtése egy dedikált ATEX cikkben történhet.)

Szabályozási háttér és piaci kitekintés

Az ideiglenes áramellátási rendszerek telepítésére és üzemeltetésére szigorú villamos biztonsági és munkavédelmi előírások vonatkoznak. Magyarországon az MSZ HD 60364 szabványsorozat (Épületek villamos berendezései), különösen annak ideiglenes (építési) berendezésekre vonatkozó részei, valamint a 22/2005. (XII. 21.) FMM rendelet (Munkaeszközök és használatuk biztonsági és egészségügyi követelményeinek minimális szintje) és az Országos Tűzvédelmi Szabályzat (OTSZ) [1, 2] tartalmaznak fontos előírásokat.

A generátorok zajkibocsátására és károsanyag-kibocsátására (pl. Stage V norma) is vonatkoznak EU-s és nemzeti szabályozások. A nemzetközi piacokon az ISO 8528 szabványsorozat foglalkozik a váltakozó áramú aggregátokkal. A piaci trendek a csendesebb, környezetbarátabb (alacsonyabb emissziójú, bioüzemanyaggal is működő), hatékonyabb üzemanyag-felhasználású és intelligens (távfelügyelet, automatikus indítás) generátorok felé mutatnak. Az akkumulátoros energiatároló rendszerek és a hibrid (generátor + akkumulátor) megoldások is egyre népszerűbbek, különösen a zaj- és emisszióérzékeny területeken.

A globális mobil generátor piac méretét 2023-ban több milliárd USD-ra becsülték, és a következő években is folyamatos növekedés várható az infrastruktúra-fejlesztések, a növekvő energiaigény és a természeti katasztrófák gyakoribbá válása miatt. [Forrás: Általános piaci jelentések, pl. Allied Market Research, Fortune Business Insights] A bérleti piac is jelentős, mivel sok vállalat számára nem gazdaságos saját generátorflotta fenntartása.

Esettanulmányok a gyakorlatból

Építkezés zöldmezős beruházásként: Egy új gyárcsarnok építésénél, ahol még nem volt kiépített elektromos hálózat, több, különböző teljesítményű (50 kVA – 500 kVA) dízel generátort telepítettek párhuzamosan, intelligens vezérléssel. Az áramot főelosztókon és alosztókon keresztül juttatták el a darukhoz, hegesztőgépekhez, betonkeverőkhöz és a felvonulási konténerekhez. A rendszeres üzemanyag-utántöltést külső tartályokból biztosították. Eredmény: folyamatos és megbízható áramellátás a teljes építési fázis alatt.
Szabadtéri zenei fesztivál áramellátása: Egy többnapos, több színpados zenei fesztivál teljes áramigényét (hangtechnika, fénytechnika, vendéglátás, háttérinfrastruktúra) szupercsendes, Stage V minősítésű dízel generátorokból és nagyméretű elosztódobozokból álló hálózattal fedezték. A kábeleket kábelhidakkal védték a több tízezres tömeg által okozott sérülésektől. Eredmény: a fesztivál zavartalanul lezajlott, minimális zaj- és környezetterheléssel.
Tervezett áramszünet egy kórházban: Egy kórház elektromos hálózatának tervezett karbantartása idejére egy nagyteljesítményű (800 kVA) mobil dízel generátort és automata átkapcsoló rendszert (ATS) telepítettek a létfontosságú rendszerek (műtők, intenzív osztály) folyamatos áramellátásának biztosítására. Eredmény: a karbantartás biztonságosan elvégezhető volt anélkül, hogy a betegellátás veszélybe került volna.
Filmfogatás külső helyszínen: Egy természetvédelmi területen zajló filmforgatáshoz, ahol a hálózati áram nem volt elérhető és a zajszintet minimalizálni kellett, nagy kapacitású hordozható akkumulátoros áramforrásokat és kisebb, csendes inverteres generátorokat használtak a kamerák, világítás és egyéb technikai eszközök energiaellátására. Eredmény: a forgatás a környezet minimális zavarásával valósult meg.
Vészhelyzeti áramellátás árvíz sújtotta területen: Egy árvíz miatt áram nélkül maradt településen a katasztrófavédelem mobil dízel generátorokat és ideiglenes elosztóhálózatot telepített a legfontosabb közintézmények (pl. ideiglenes szállás, orvosi rendelő) és a lakosság alapvető szükségleteinek (pl. mobiltelefon töltés, világítás) biztosítására. Eredmény: a kritikus időszakban sikerült fenntartani az alapvető ellátást.

Az ideiglenes áramellátás szakszerű megtervezése és kivitelezése tehát elengedhetetlen feltétele több projekt sikeres és biztonságos lebonyolításának. A megfelelő eszközök kiválasztása, a biztonsági előírások betartása és a környezetvédelmi szempontok figyelembevétele mind hozzájárulnak az optimális energiaellátáshoz, bárhol és bármikor is legyen rá szükség.

Források

[1] 22/2005. (XII. 21.) FMM rendelet a munkaeszközök és használatuk biztonsági és egészségügyi követelményeinek minimális szintjéről. Elérhető: https://njt.hu
[2] 54/2014. (XII. 5.) BM rendelet az Országos Tűzvédelmi Szabályzatról (OTSZ). Elérhető: https://njt.hu
[3] MSZ HD 60364 szabványsorozat – Épületek villamos berendezései. (A szabványok megvásárolhatók a Magyar Szabványügyi Testületnél.)
[4] ISO 8528 Series – Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets. (A szabványsorozat megvásárolható az ISO vagy nemzeti szabványügyi testületek weboldalain.)
[5] Az Európai Parlament és a Tanács 2014/34/EU irányelve (2014. február 26.) a robbanásveszélyes környezetben való használatra szánt felszerelésekre és védelmi rendszerekre vonatkozó tagállami jogszabályok harmonizálásáról (ATEX). Elérhető: https://eur-lex.europa.eu
[6] Általános piaci jelentések a “Mobile Generator Market” vagy “Temporary Power Market” témakörökben (pl. Allied Market Research, Fortune Business Insights, MarketsandMarkets).
[7] Generátor és áramelosztó berendezések gyártóinak műszaki dokumentációi és telepítési útmutatói (pl. Caterpillar, Cummins, Atlas Copco, Pramac, Schneider Electric, Legrand).