Автономное энергоснабжение для частного загородного дома, тип питания

Требования к домашним независимым комплексам

Перед покупкой оборудования для обеспечения электроэнергией дома следует рассчитать необходимый объем, который покроет потребности всех бытовых приборов и других бытовых электроприборов. Для этого рассчитывается суммарная мощность всех имеющихся электрических потребителей. Наиболее распространенные из них:

• холодильник, морозильник;
• система отопления;
• кондиционирование воздуха;
• бытовая техника;
• насос (для подачи воды из колодца в здание);
• орудие труда.

Базовую мощность любого устройства можно узнать из прилагаемой к нему производителем инструкции. Для разных устройств этот показатель индивидуален. Но абсолютно всем устройствам требуется стабильное питание, для них недопустимы перепады напряжения.

Полученные данные суммируют, в результате чего выясняют примерно, сколько киловатт-часов должна ежедневно вырабатывать автономная электрическая система. Эту цифру рекомендуется увеличить на 20-25%, чтобы иметь небольшой запас на увеличение энергопотребления.

 

По сравнению с резервными генераторными установками ИБП имеют ряд неоспоримых преимуществ

• значительно более высокий коэффициент надежности;
• длительное время наработки на отказ;
• высокое качество электроэнергии на выходе;
• отсутствие необходимости периодического обслуживания и замены расходных материалов;
• бесшумность в работе;
• простое подключение и установка.

Однако для обеспечения относительно длительного времени автономной работы (от нескольких десятков минут до нескольких часов) ИБП должен быть оснащен достаточным количеством аккумуляторов (далее аккумуляторы) определенной емкости, которая чаще всего будет ограничивается техническими характеристиками ИБП-один, а именно характеристиками зарядного устройства.

Кроме того, срок службы батареи будет зависеть от ряда других параметров: номинальной нагрузки ИБП, КПД конкретного инвертора, температуры окружающей среды, состояния и степени износа батареи.

Конечно, можно создать мощную систему бесперебойного питания с длительной автономностью. Но при этом возникает вопрос об экономической целесообразности такого решения, а это важный фактор в процессе выбора автономного источника питания.

В настоящее время на российском рынке представлено множество различных типов генераторных установок, широкий диапазон мощностей от многих производителей, различные исполнения заставят задуматься даже искушенного покупателя.

Ниже мы приводим классификацию по основным признакам конструкции генераторных установок. И мы дадим краткие пояснения, так сказать, на бытовом уровне по каждому из классификационных пунктов.

По виду исполнения

• переносные – бытовые, полупрофессиональные и профессиональные бензиновые или дизельные генераторные установки мощностью до 12 кВА, могут использоваться как резервные источники питания; для питания потребителей средней и высокой интенсивности; для индивидуальной деятельности.

Имеют воздушную систему охлаждения, могут быть с верхним или нижним расположением клапанов системы газораспределения, надежны, практичны и неприхотливы в эксплуатации.

• стационарные — профессиональные дизельные электростанции мощностью от 10 до 2500 кВА, используются как основные и резервные источники питания. Имеют жидкостную систему охлаждения, как правило, с верхнеклапанной системой газораспределения, отличные ресурсные показатели, низкие эксплуатационные расходы. Требует профессиональной установки.

По способу охлаждения

• с воздушным охлаждением — генераторные установки, охлаждаемые окружающим воздухом.
• с водяным охлаждением — генераторные установки, охлаждаемые жидкостью (обычно смесью гликоля с водой).

По используемому топливу

• бензиновые – генераторные установки, использующие в качестве топлива бензин.
• дизель — генераторные установки, использующие в качестве топлива дизельное топливо.

По частоте вращения коленчатого вала двигателя

• 3000 об/мин – двигатели, работающие на этой частоте, дешевле и меньше, но намного шумнее, с большим расходом топлива и масла и имеют меньший ресурс;
• 1500 об/мин. Эти двигатели работают тише, с меньшим потреблением и большим сроком службы. Может использоваться в качестве основного источника питания.

По виду генератора переменного тока

• с синхронным генератором, имеют более высокое качество электроэнергии, способны выдерживать кратковременные перегрузки;
• с асинхронным генератором, конструктивно проще и дешевле. Однако они имеют довольно низкое качество электроэнергии на выходе, и не способны к перегрузке.

Плюсы и минусы внедрения автономного питания

Неоспоримыми преимуществами установки индивидуальной электросети являются:

• независимость от основного источника питания;
• минимальная стоимость одного киловатта электроэнергии;
• стабильность электроснабжения;

Наличие в доме автономного источника питания позволяет бесперебойно получать электроэнергию даже тогда, когда другие временно лишены такой возможности из-за ремонта на ЛЭП.

Недостатки:

• высокая цена оборудования;
• расходы на обслуживание системы оплачиваются самими пользователями;
• необходимо пространство для размещения самостоятельного комплекса.

Вышеуказанные положительные и отрицательные стороны автономного электроснабжения относятся ко всем типам существующих систем. При этом каждый из них дополнительно имеет свои индивидуальные преимущества и недостатки. Последнее влияет в той или иной степени на вырабатываемую электрическую мощность в единицу времени, на себестоимость продукции.

 

Виды альтернативных источников энергии

Современные технологии позволяют получать электроэнергию от следующих автономных энергосистем:

• генераторы (дизельные, газовые, бензиновые);
• солнечная электростанция;
• ветрогенераторы.

Вышеперечисленное оборудование отличается ценой, экономичностью. Кроме того, для монтажа каждой из перечисленных установок важно соблюдение определенных условий, что иногда невозможно. Все зависит от расположения места, местного климата и других факторов.

 

Электрогенераторы

Современные генераторные установки считаются самыми надежными, имеют самую низкую цену (по сравнению с другими автономными системами). Но стоимость одного киловатта энергии чрезвычайно высока. Такие устройства содержат двигатель внутреннего сгорания. Он соединен с катушкой, которая затем наматывается для выработки электроэнергии.

При оснащении дополнительным автономным источником питания генераторы подключаются к электрической сети параллельно. Кроме того, в них встроена система автоматического подключения, запускающая устройство при потере связи с централизованной электросетью. Электрогенераторы могут быть адаптированы под требуемые параметры.

Например, включить автономную систему можно всего через несколько минут после отключения электричества. В результате нет необходимости запускать устройство вручную, а также останавливать при восстановлении центрального электроснабжения.

Основные преимущества современных генераторных установок:

• мобильность;
• относительно небольшие габариты, на которые влияет только мощность устройства;
• нет необходимости устанавливать вспомогательные устройства, обеспечивающие выработку электроэнергии;
• работать вне зависимости от погоды, времени года, местоположения.

Недостатки:

• шумная работа, зависящая от наличия качественного топлива;
• трудно заводится в холодное время года (больше всего это касается дизельных установок);
• требуется постоянный контроль;
• необходимость ручной заправки бака топливом;
• высокая стоимость топливных материалов.

Обратите внимание на следующее! Электрические генераторы, работающие на бензине или дизельном топливе, не являются экологически чистыми. В процессе эксплуатации в атмосферу выбрасываются вредные вещества. Последнее следует учитывать при выборе наиболее подходящей системы автономного электроснабжения.

Бензиновые

Это чрезвычайно компактные устройства. Легкие модели имеют малую мощность, поэтому способны управлять только несколькими маломощными устройствами (например, телевизором, лампами). Более серьезные генераторы выдают достаточно мощности для полноценного использования всех бытовых приборов. Их мощности достаточно для подключения духовки, микроволновки, чайника.

 

Дизельные

Очень громоздкий, но более выгодный (по сравнению с бензиновым) экономически, учитывая соотношение затрат на топливо к прибыли. Агрегаты с дизельным двигателем редко используются для обеспечения полноценного автономного электроснабжения. Высокие затраты на электроэнергию вынуждают использовать такие генераторы только как резервный источник на случай перебоев в работе центральной энергосистемы.

Читайте также: Купить генераторы (электростанции) в Москве по выгодной цене

Солнечные батареи

Главным преимуществом таких автономных электростанций является приемлемая стоимость одного киловатта электроэнергии. Им требуется только свободная энергия солнца, чтобы функционировать должным образом. Принцип работы таких установок заключается в преобразовании фотонов света в электрический заряд.

Чтобы солнечные панели производили необходимую мощность для питания бытовых приборов, их площадь должна быть большой. 1 м2 поверхности такой установки выдает около 100 Вт, при этом напряжение составляет около 25 В. Этого хватает лишь на медленную зарядку аккумулятора, питающего светильники.

Для достижения требуемых параметров электрического тока необходимо установить дополнительное оборудование: преобразователь, аккумуляторы, контроллер.

Первые преобразуют постоянное напряжение в переменное, оно должно соответствовать аналогичным показателям для электроэнергии на 220 В от централизованной сети. Чтобы в полной мере воспользоваться преимуществами электростанции, вам необходимо сохранить избыточную энергию для будущего полезного использования.

Солнечные батареи позволяют вырабатывать электроэнергию только днем ​​при сильном естественном освещении. Ночью такие устройства совершенно бесполезны. Для решения этой проблемы используется контроллер: он заряжает аккумуляторы.

Накопленная на нем избыточная электроэнергия будет израсходована в темное время суток, утром заряд снова восполняется от возобновивших работоспособность панелей.

К преимуществам вышеописанного комплекса автономного электроснабжения дома можно отнести:

• автоматический режим работы;
• никаких дополнительных затрат;
• экологичность;
• топливо не требуется.

Недостатки:

• эффективность установки зависит от активности солнца, местности, где расположена система, времени года;
• значительные затраты на оборудование;
• периодичность работы в зависимости от наличия обильного солнечного света;
• панели занимают много места, их необходимо устанавливать на открытой площадке.

Важно! Поверхности рабочих солнечных панелей необходимо периодически очищать от скоплений пыли. В противном случае их производительность будет снижена.

Многие недостатки таких силовых установок легко решаются. Проблемы с размещением этого оборудования полностью исчезают, если установка устроена на крыше. Не занимает полезную площадь, а близлежащие нежилые постройки, садовые деревья не создают тени.

Учитывая значительную стоимость системы, важно отметить, что современные солнечные панели имеют огромный ресурс, поэтому успевают окупить себя до конца срока службы.

Кроме того, нужно учитывать: такой источник автономного электроснабжения дома предполагает довольно частую зарядку и разрядку аккумулятора. По этой причине ресурс интенсивно сокращается. Для того, чтобы иметь необходимое электропитание в ночное время, батарею придется часто менять.

 

Ветрогенераторы

Современные ветряные турбины являются эффективными автономными источниками энергии. Как и солнечные панели, они дорогие, но более компактные. Ветрогенераторы и электрогенераторы на топливе в чем-то схожи, хотя первые работают за счет вращения лопастей ветра, вторые за счет работы двигателя.

Сходство между ветряными турбинами и солнечными батареями заключается в необходимости использования точно таких же элементов: батарей, контроллера, инвертора.

Гораздо дешевле обслуживать ветряную турбину, чем обслуживать генераторы, работающие на дорогом топливе. Ветрогенераторы во многом уступают более популярным сегодня солнечным панелям, но в некоторых обстоятельствах их использование более целесообразно.

Для достижения максимального эффекта ветрогенераторы необходимо располагать вдоль направления ветрового потокаИсточник Spares.spb.ru

Основные преимущества ветрогенераторов:

• приемлемая цена киловатта электроэнергии;
• ремонтопригодность;
• установка не требует большой площади.

Недостатков у ветрогенераторов намного больше. Среди наиболее важных можно выделить следующие:

• нестабильность в получении энергии (не всегда бывает сильный ветер);
• сложность обслуживания (из-за расположения на возвышенности);
• шум;
• создание помех, влияющих на функционирование связи;
• необходимо располагать вдали (более 20 м) от строений, высоких деревьев.

Крайне важно регулярно обслуживать все ветряки, иначе со временем они будут сильно шуметь. Шум создается изношенными подшипниками, а также ветром, соприкасающимся с лопастями.

Автономное электроснабжение дома: готовые решения

Организации, торгующие автономными блоками питания, предлагают готовые комплекты устройств, способные работать сразу после установки. По большей части это всевозможные комплекты солнечных электростанций, ветряков и других устройств, имеющих совершенно разные технические параметры.

На солнечных батареях

Одним из готовых вариантов автономной системы электроснабжения дома является высокоэффективное оборудование, использующее солнечную энергию и преобразующее ее в электричество с помощью солнечных батарей. Схематично этот процесс показан на рисунке ниже.

Солнечные панели вырабатывают постоянный ток, который затем преобразуется в переменный ток (используемый в быту) с помощью инвертораИсточник gws-energy.ru

На современном рынке востребована электростанция Белые Ночи 1500 W-100x2P производства российской компании IKAR FIRM. В наборе:

• поликристаллические панели — 2 шт;
• инвертор;
• контроллер зарядки;
• набор коннекторов, предназначенных для соединения панелей;
• кабель;
• арматура.

Технические характеристики:

• рабочее напряжение — 12 В;
• номинальная мощность каждой батареи — 100 Вт;
• рекомендуемая температура воздуха – 0-40°С;
• выходное напряжение — 220 В, частота — 50 Гц;
• номинальная мощность — 1,5 кВт.

 

Автономное электроснабжение, созданное с использованием единственного источника альтернативной энергии, как правило, не всегда надежно. Это связано с наличием дефектов во всех типах устройств. Поэтому для решения такой задачи часто используют несколько вариантов одновременно. Например:

• солнечная электростанция, дизель-генератор или ветряк;
• дизельный электрогенератор, ветряк.