Автономное электроснабжение

Общие требования к домашним автономным системам

Для того чтобы автономный комплекс работал корректно и вырабатывал количество энергии, полностью обеспечивающее потребности всех узлов дома и бытовой техники, перед установкой оборудования проводится предварительный расчет суммарной мощности имеющихся электропотребителей.

К ним относятся такие устройства, как:

• система отопления жилого дома;
• холодильное оборудование;
• блоки очистки/охлаждения воздуха;
• крупная и мелкая бытовая техника;
• насосный комплекс, подающий воду в дом из колодца или колодца;
• электроинструменты для самостоятельного ремонта, строительства и ухода за садом.

Базовую мощность можно узнать из сопроводительных документов, выдаваемых производителем и прилагаемых к каждому агрегату. Этот показатель у всех разный, но всем приборам и устройствам одинаково требуется стабильное энергоснабжение с определенной частотой электрического тока и без перепадов напряжения.

В некоторых случаях учитывают и такой параметр, как синусоидальная форма переменного напряжения.

Причина организации автономного электроснабжения чаще всего неразвитая или неразвитая инфраструктура, на которой построен частный дом или дача в слаботочных линиях и особо не «замораживающих» потребителей электроэнергии, частники часто прибегают к монтаж экологически чистых систем

Проще и выгоднее использовать в автономном энергоблоке газовые, бензиновые и дизельные генераторы. Они более производительны, проблем с монтажом не возникает, но это оборудование не относится к безопасным для окружающей среды источникам .

Угрозы окружающему природному пространству не создают так называемые «зеленые источники»: ветер, вода , солнце. Их энергия неисчерпаема, более того, она сама себя перерабатывает и абсолютно ничего не стоит. Ветрогенераторы и солнечные батареи в дачах пригодятся для снабжения энергией уличного и домашнего светодиодного освещения.

Они подходят для питания ЖК-телевизоров и зарядки мобильной медиатехники В туристическом городке вдали от благ цивилизации ветряные турбины и солнечные батареи снизят нагрузку на генератор, который обслуживает весь туристический городок

Если вы счастливый обладатель участка, построенного на берегу реки или бурного горного ручья, есть возможность устроить гидроэлектростанцию. Однако зачастую так везет только жителям поселка, а не частникам.

Данные о мощности приборов суммируют и таким образом узнают, сколько реальных киловатт-часов должна непрерывно вырабатывать автономная электросистема в сутки. Рекомендуется превышать полученное число на 15-30%, чтобы иметь солидный запас для увеличения энергопотребления в будущем.

Автономная система электроснабжения позволяет круглогодично обеспечивать необходимый комфорт в домах, расположенных вдали от центральных коммуникационных систем, отвечающих за энергоснабжение домов

На следующем этапе определяются наиболее важные технические характеристики будущей энергосистемы. Эти параметры напрямую зависят от цели.

Если планируется создать резервный источник, который подключается только в определенное время при отсутствии электричества по централизованной связи, устанавливается расчетное время работы автономного оборудования, и на основании этих данных — ток, необходимый для нормальной работы система рассчитана.

Наличие в частном доме комплекса автономного электроснабжения дает владельцу полную свободу действий. В его распоряжении всегда будет необходимый ресурс, вне зависимости от цены, которую устанавливает правительство на электроэнергию

Если планируется возложить на «плечи» автономного оборудования все электроснабжение в жилых помещениях, хозяйственных постройках и на самом приусадебном участке, ориентировочное суточное потребление четко рассчитывается заранее.

К этой цифре добавляют еще 20-25%, и таким образом получают реальную базовую мощность, необходимую для полноценной работы сетей связи, оборудования и бытовых приборов.

При выборе солнечных батарей в качестве альтернативного источника энергии следует помнить, что зимой модули вырабатывают в 2-3 раза меньше ресурса, чем в период пика солнечной активности (с марта по сентябрь)

Имея на руках подробную техническую информацию, приступают к разработке проекта и подготовке сметы с вполне объективным расчетом предстоящих финансовых затрат на приобретение устройств и оплату услуг по установке.

Конечно, быстрее и качественнее с установкой справятся специалисты, но они запросят за это немалую сумму. Домашние мастера тоже могут освоить основные части задания, но для реализации отдельных этапов все же будет разумнее пригласить профессионалов или хотя бы воспользоваться их советом.

Взвешенная оценка независимой системы

Современные автономные системы электроснабжения используют разнообразные ресурсы для выработки энергии. Это позволяет получать качественную электроэнергию без перепадов даже в самых отдаленных и малонаселенных местах, куда еще не добрались все блага цивилизации.

Достоинства автономной электрики

Основным преимуществом автономных систем электроснабжения является отсутствие норм потребления и налогов на используемую энергию. Это позволяет обеспечить любой уровень комфорта в жилом доме, независимо от того, проходят ли поблизости центральные коммуникации или нет.

Если предварительные расчеты мощности будут сделаны правильно и не занижены, система будет работать как часы и владельцы не столкнутся с такими проблемами, как неожиданные отключения электроэнергии и скачки напряжения.

Существенным преимуществом автономного электроснабжения является отсутствие скачков, перепадов и скачков напряжения в сети, из-за которых бытовая и компьютерная техника выходит из строя в разы быстрее

Риск выхода из строя или перегорания бытовой техники в жилом помещении из-за неожиданных скачков напряжения сводится к нулю. Количество и качество получаемой мощности всегда будет таким же и именно таким, как было изначально запланировано в проекте.

Оборудование, обеспечивающее автономное электроснабжение, имеет высокий уровень надежности и редко выходит из строя. Это преимущество остается актуальным при соблюдении основных правил эксплуатации и регулярном обслуживании отдельных элементов и системы в целом.

Кроме того, уже действуют пилотные программы, позволяющие собственникам продавать избыточную электроэнергию государству. Однако об использовании этой интересной возможности стоит подумать заранее, еще на этапе разработки проекта системы электроснабжения.

Кроме того, необходимо оформить пакет разрешительных документов, подтверждающих способность имеющихся агрегатов вырабатывать необходимое количество энергии надлежащего качества.

Недостатки независимого электроснабжения

К недостаткам автономной системы электроснабжения можно отнести достаточно высокую стоимость оборудования и значительные эксплуатационные расходы.

К недостаткам автономного электроснабжения можно отнести необходимость выделения места для размещения оборудования, выполнения самостоятельного обслуживания системы и замены изношенных элементов за свой счет

Электрики настоятельно рекомендуют владельцам очень внимательно производить все расчеты и четко выяснять технические параметры планируемой к установке системы. В противном случае может возникнуть ситуация, когда устройство, вырабатывающее электроэнергию, выйдет из строя, не успев себя окупить.

Ремонт автономного комплекса собственники также проводят за свой счет, а эти услуги стоят немалых денег. Если дом находится в отдаленном или труднодоступном районе, за мастерами придется ехать лично или доплачивать за выезд бригады на место.

Причем все нужно делать достаточно быстро, так как домашние коммуникации и объекты, работающие от электричества, в это время будут недоступны.

Если в качестве автономной системы выработки электроэнергии выбраны модули из солнечных батарей, их необходимо периодически очищать от мусора в ветреную погоду, а зимой освобождать от снега. Только при таком уходе они будут полноценно функционировать на протяжении всего периода эксплуатации

Регулярный профилактический осмотр и плановое обслуживание существующих устройств значительно снизят вероятность поломки автономных устройств, но даже это может потребовать визита специалистов, что стоит денег.

Конечно, некоторые из этих работ владелец проделает самостоятельно, но более серьезные моменты, требующие определенного опыта и специфических знаний, все же потребуют профессионального вмешательства.

Виды автономного электроснабжения

Автономные электростанции – лучшее решение для комфортной жизни в загородном доме. Реализация проекта электроснабжения зависит от типа генератора, схемы установки и принципа работы. Наиболее популярными типами генераторов для обеспечения автономного электроснабжения являются:

• дизель-генераторы;
• бензиновые генераторы;
• газогенераторы.

Тип оборудования выбирается в зависимости от общего энергопотребления, целей и затрат. Бытовые генераторы являются менее мощными моделями и используются в качестве резервной системы выработки электроэнергии. Профессиональные станции отличаются высокой мощностью и могут использоваться постоянно.

Цены на генераторы

Стоимость генератора зависит от функциональности и мощности. Модели малой мощности самые дешевые, мощные генераторы имеют более высокую цену.

Дополнительный функционал, которым оснащены устройства, также влияет на стоимость:

• стабилизатор;
• электростартер, автоматическая система активации или панель управления;
• автоматическая регулировка расхода топлива.

Определение наилучшего источника энергии

Выбор альтернативного источника энергии для автономного электроснабжения жилого дома – очень важный и решающий момент, требующий серьезного подхода.

К наиболее популярным и распространенным вариантам относятся:

• генераторы, работающие на дизеле или бензине;
• солнечные панели;
• аккумуляторы большого объема и мощности;
• гидроэнергетические системы;
• преобразователи энергии ветра.

Каждый источник имеет свои уникальные характеристики и функции. Собственникам следует заранее ознакомиться с ними и на основе этой информации определиться с оптимальным вариантом системы, способной удовлетворить все электропотребности частного жилого дома.

Особенности работы генераторов

Генератор – самый быстрый и простой способ обеспечить частный дом электричеством. Для работы устройство использует бензин или дизель и в результате сгорания вырабатывает необходимое количество энергии.

Самым большим преимуществом является полная независимость устройства от сезонных изменений и колебаний погоды. К недостаткам можно отнести обязательное наличие на участке специально оборудованного хранилища топлива, рассчитанного на объем от 200 литров и более.

Дизель-генераторная установка удобна и проста в эксплуатации, но для полноценной работы она должна получать не менее 250 мл топлива в час. Мощные станции, способные обеспечить энергией небольшой частный дом при фактическом потреблении ресурсов в несколько киловатт в сутки, будут «съедать» около литра дизельного топлива за 60 минут

Чаще всего в качестве резервных или временных источников питания используются бензиновые и дизельные генераторные установки. Это связано с тем, что для полноценной работы устройствам требуется значительное количество топлива, стоимость которого постоянно увеличивается.

Мощный бензиновый или дизельный генератор способен обеспечить бесперебойное электроснабжение с нужным количеством топлива. Однако во время работы устройство производит много шума. Чтобы не страдать от нежелательных звуков, стоит разместить агрегат в одной из смежных прачечных, находящихся на расстоянии от собственного дома и соседних домов

Само оборудование тоже дорогое и нуждается в профилактическом обслуживании. Газовые агрегаты относятся к наиболее выгодным вариантам генераторных установок. Они не нуждаются в бесперебойной подаче топлива и не требуют хранения топливных материалов.

Однако полноценную работу этих устройств обеспечивает такой элемент, как обязательное подключение к центральной газовой сети, что далеко не всегда возможно и доступно.

Установка газогенератора в доме осуществляется только на основании пакета разрешительной документации и при обязательном участии в монтаже бригады мастеров местной газораспределительной компании. Не рекомендуется самостоятельно подключать устройство к газопроводу во избежание возможных утечек и различных проблем в будущем

Именно из-за этих сложностей генераторы редко выбирают в качестве основного источника электроэнергии для частного дома.

А вот генераторы – идеальное решение для временного использования, например, при строительстве загородного дома и оформлении документов на подключение:

Бензиновый или дизельный генератор решит все проблемы с электроснабжением на этапе строительства дома. Его энергии хватит для питания инструмента и обеспечения условий для строителей: отопление, приготовление пищи, освещение и т д.

Батарейки понадобятся для хранения энергии, вырабатываемой устройством; Чтобы не слышать шум техники, лучше в эти часы питаться от аккумуляторов .Пока в доме идет отделка, проводка и оформление документов, генератор просто необходим.

На первых этапах строительства генератор будет служить основным источником энергии, а после оформления документов и получения разрешений на подключение к общей электросети станет резервным устройством и наверняка еще не раз пригодится.

Читайте также: Электрощиток в гараже своими руками: как правильно собрать, схема подключения

Автономные солнечные электростанции

Для снабжения частного жилого дома используются коллекторы или солнечные батареи. Эти устройства поглощают световую энергию и преобразуют ее в электричество, которое затем питает системы, устройства и приборы, работающие на электричестве.

Фото с солнечных электростанций — один из самых практичных, а потому самых популярных вариантов организации автономной системы выработки электроэнергии.Солнечные панели, вырабатывающие электроэнергию от падающих на них солнечных лучей, в большинстве случаев размещают на крышах, гаражах, навесы, террасы и подобные конструкции.

Они занимают минимум места и не доставляют хлопот.Установка и крепление солнечных панелей на крышах и навесах осуществляется на рейках, которые выдерживают вес автономной электростанции.Каждая солнечная панель состоит из 36 или 72 солнечных элементов.

Количество аккумуляторов рассчитывается исходя из фактической потребности владельцев в электроэнергии. При необходимости систему можно расширить за счет установки дополнительных панелей.Для работы солнечной электростанции помимо панелей необходимо функциональное оборудование: контроллер, аккумулятор, инвертор.

Все эти устройства выполняют функцию, благодаря которой владельцы систем могут использовать полученный электрический ток. Электроэнергия, вырабатываемая солнечной электростанцией, накапливается в батареях. Их мощность подобрана так, чтобы запаса хватило хотя бы на один рабочий день в пасмурный день.

Для защиты оборудования от глубокого разряда, перегрева и перезаряда автономная солнечная электростанция оснащается контроллерами включения инвертора.

Солнечные элементы (панели) представляют собой набор полупроводниковых элементов, соединенных между собой и заключенных в каркас, которые преобразуют световые ресурсы в электрическую энергию. Оборудование не использует топливо и не требует сложного, высокопрофессионального обслуживания.

Для поддержания объекта в порядке достаточно время от времени протирать поглощающее зеркало от пыли и убирать с него мелкий мусор. Установка устройства на определенной высоте под углом ок. 70 градусов создадут условия, при которых снег зимой не сможет скапливаться на поверхности батареи и помешать правильной работе.

Солнечная система управляется автоматически. Владельцу не нужно включать или выключать оборудование. Вырабатываемая энергия накапливается в специальных аккумуляторных комплексах и позволяет круглосуточно использовать электроэнергию в индивидуальном, удобном лично для владельца режиме.

Солнечная батарея преобразует световую энергию непосредственно в электрический ток и, в отличие от генераторных установок, делает это совершенно бесшумно, не беспокоя ни жильцов, ни соседей

Качественные солнечные панели отличаются высокой надежностью и рассчитаны на полноценную работу не менее 25 лет. По истечении этого срока производительность несколько снижается, и в течение следующих 20 лет панели обеспечивают ресурс примерно в 80% от первоначальной базовой мощности, заявленной производителем.

Таким образом, общий срок службы батареи составляет 45 лет, что значительно выше, чем у других автономных систем.

В отличие от ветрогенераторов, которые находятся в прямой зависимости от определенных метеорологических явлений, солнечные панели гарантированно вырабатывают электроэнергию каждый день. В плохие пасмурные дни их производительность несколько снижается, но не прекращается полностью

Поскольку солнечный свет доступен практически везде, солнечные панели практически не имеют ограничений по установке. Их можно разместить в любом незатененном помещении на участке, повернув приемную поверхность под определенным углом на южную сторону.

Выбирая место для солнечных батарей на заднем дворе, убедитесь, что рядом нет высоких деревьев и построек, которые загораживают солнце и отбрасывают тени. В противном случае батарея не сможет работать на полную мощность

Если размеры приусадебной территории не позволяют выделить отдельное свободное пространство для оборудования, целесообразно использовать для установки системы поверхность крыши жилого дома или крышу надворной постройки.

Несмотря на некоторую хрупкость, солнечные панели имеют большой вес и требуют четкого и безопасного монтажа. Перед монтажом необходимо оснастить конструкцию крыши прочными балками или опорами, чтобы в дальнейшем крыша не обрушилась, не выдержала дополнительной нагрузки, не предусмотренной первоначальным проектом

Ветряные и гидроэлектростанции имеют фиксированный уровень мощности. Для гелиосистем это значение плавающее и зависит только от количества установленных аккумуляторов. Солнечные батареи могут использоваться как дополнительные источники энергии. В этом случае вам понадобится гибридный преобразователь, который будет представлен в нашей рекомендуемой статье.

Если в данный момент нет потребности в большом количестве энергии, можно поставить устройство миниатюрных размеров, а при необходимости в подходящий момент нарастить дополнительные панели и увеличить количество получаемого ресурса.

Энергия ветра для автономного электроснабжения

В том случае, если метеорологические или другие объективные причины не позволяют установить солнечные панели или солнечные коллекторы, имеет смысл рассмотреть вопрос о сборке и установке ветряка. Это турбина, размещенная на высоких (от 3 метров) башнях.

Он улавливает кинетическую энергию вихревых токов, преобразует ее в механическую энергию за счет вращения ротора и затем превращает в электрический ресурс через специальные инверторы.

Владельцу частного дома, планирующему установить ветрогенератор мощностью более 10 кВт, следует внимательно изучить информацию об изменении направления и силы ветра в его районе за последние 20 лет

Статистику может предоставить метеослужба и различные интернет-сервисы, позволяющие следить за погодой онлайн. Если ветры в регионе считаются редким явлением и не обладают необходимой силой, монтировать «ветряк» нецелесообразно.

Изображение с Windmill — рабочей части системы, где генерируемая им мощность накапливается, хранится, преобразуется и доставляется на устройства в том значении, которое они потребляют. На выходе ветрогенератора установлен контроллер, который защитит аккумуляторы от перегрузки и глубокого разряда.

При превышении емкости аккумуляторов контроллер перенаправит излишки на балластный реостат, аккумуляторы накапливают заряд, полученный установкой. Их вместимость подобрана так, чтобы запаса хватило на следующий день, который может быть спокойным

По аналогии с солнечными электростанциями, для ветряков требуется инвертор. Преобразует постоянный ток в переменный, необходимый для работы электрооборудования, работающего от ветряка Ветрогенератор на дачном участке Органы управления для ветрогенераторов Аккумуляторы для резервной зарядки Инверторы для преобразования получаемой мощности

Устройство надежное, ветрогенератор не создает вредных выбросов в атмосферу и не оставляет отходов производства, но для полноценной работы ему быстро необходим постоянный ветер со скоростью не менее 14 километров в час. Это очень важное условие, и если его не соблюдать, устройство просто не справится с поставленными задачами.

Локальные системы гидроэнергии

использование гидротурбины для питания жилого дома – вполне реальный и выгодный вариант, но только в том случае, если рядом с постройками есть река или озеро. Небольшая гидросистема абсолютно безопасна как в экологическом, так и в социальном плане, очень проста в эксплуатации и имеет хороший КПД.

Малые гидротурбины полностью автоматизированы и не требуют участия человека в своей работе. Качество вырабатываемой ими энергии соответствует всем требованиям ГОСТ как по частоте, так и по уровню напряжения

Продолжительность полноценной работы миниатюрной ГЭС превышает 40 лет. Для корректного функционирования система не нуждается в больших резервуарах и не требует затопления больших площадей.

Изображение из Чтобы использовать воду для выработки электроэнергии, нужно добиться либо сужения русла, либо перепада высот в течении ручья или речки.

При изготовлении самодельной турбины используются различные подручные средства: велосипедные диски, барабан стиральной машины, диск от грузовой покрышки.С усилием вода, попадая на лопасти колеса, приводит его в движение.

Вращающееся колесо вырабатывает энергию, которая через контроллер и инвертор передается потребителю или накапливается в батареях. Для повышения производительности обычное колесо с лопастями заменено шнеком, но изготовить такой элемент в домашних условиях не представляется возможным

Перед установкой необходимо подготовить проект установки и получить необходимые разрешения.

Аккумуляторы для автономных систем

Принцип работы аккумулятора понятен и прост. Пока есть питание в центральной сети, аккумуляторы заряжаются от розетки и накапливают ресурс в своих блоках. Солнечные батареи работают так же.

При прекращении подачи электроэнергии модули через специальную инверторную установку обеспечивают электричеством бытовую технику и различные домашние системы.

Выбирая аккумулятор для создания резервной электросети в жилом доме, стоит определиться, какие узлы и модули бытовых приборов нужно подключать на случай недостатка света. Сложив их базовую мощность, можно получить число, указывающее на емкость аккумулятора, который способен обеспечить энергией самые необходимые устройства

Для постоянного снабжения жилых помещений электричеством они не подходят, но с ролью резервного комплекса вполне справятся.

Следующая статья, полностью посвященная этому интересному вопросу, познакомит с лучшими разработками по организации альтернативной энергетики для загородного дома.

Монтаж

Генератор подключается специалистами, учитываются требования СНиП и СанПиН. От правильности проведения работ зависит срок службы, бесперебойная работа оборудования и безопасность при эксплуатации.

Шаги установки:

• выбор типа и параметров генератора;
• расчет бюджета проекта и сроков выполнения работ;
• установка оборудования, установка дополнительных элементов в систему;
• пуско-наладка, испытания оборудования.

Клиенты также получают послепродажное обслуживание и послепродажное обслуживание.

Эффективность автономного электроснабжения

Мини-электростанции можно использовать не только в личных целях, но и для обеспечения электроэнергией офисных зданий, торговых центров и предприятий.

Преимущества системы:

• возможность бесперебойной подачи электроэнергии;
• работа в постоянном режиме;
• полная замена централизованного электроснабжения.

 

Подбор оптимальной системы

Теперь немного о том, какую систему лучше использовать в разных случаях.

На дачном участке или загородном доме можно использовать любой автономный источник питания. Все зависит от климатических условий.

В южных районах, где много солнечных дней в году, предпочтительнее использовать солнечную энергетическую систему, а в северных – ветряную.

В этом случае лучше сразу создать комбинированную систему, чтобы был резервный источник питания, и для этого отлично подходят топливные установки.

Что касается городских условий, то для автономного энергоснабжения квартиры подходят только солнечные и ветряные системы, основные элементы которых (панели, ветряки) можно установить на крыше здания.

Другие автономные системы нельзя использовать в жилых помещениях.

Подводим итог

Автономное электричество в доме – довольно интересное решение. Но стоимость все равно довольно высока, поэтому не каждый сможет себе это позволить.

Но с другой стороны, при отсутствии подключения к промышленным ЛЭП и больших расстояниях до цивилизации все же лучше потратиться на автономное энергоснабжение, чем протягивать новую линию. Но в каждом случае решение принимает сам хозяин дома.