Автономные системы электроснабжения частного дома
Использование автономных систем обойдется значительно дешевле, чем прокладка новой линии электропередачи, требующая значительных материальных затрат. Автономный источник питания находится в полной собственности хозяина дома. При регулярном техническом обслуживании он сможет эксплуатироваться в течение длительного времени.
Собственное водоснабжение, канализация и система отопления дают полную независимость от местных коммунальных служб. Гораздо сложнее решается вопрос обеспечения электричеством, однако при правильном подходе с использованием альтернативных источников питания, эта проблема сравнительно легко преодолевается. Существует несколько вариантов автономного электроснабжения, каждый из которых является наиболее подходящим для конкретных условий эксплуатации, в том числе и солнечные системы электроснабжения.
Все автономные системы имеют единый принцип работы, но отличаются первоначальными источниками электроэнергии. При их выборе учитываются различные факторы, в том числе и расходы на эксплуатацию. Например, бензиновые или дизельные генераторы постоянно требуют топливо. Другие же, условно относящиеся к так называемым вечным двигателям, не нуждаются в энергоносителях, а, наоборот, сами способны вырабатывать электричество за счет преобразования энергии солнца и ветра.
Все автономные источники электроснабжения по большому счету похожи друг на друга своим общим устройством и принципом действия. В состав каждой из них входят три основные узла:
- Преобразователь энергии. Представлен солнечными панелями или ветровым генератором, где энергия солнца и ветра преобразуется в электрический ток. Их эффективность во многом зависит от природных условий и погоды в данной местности – от солнечной активности, силы и направления ветра.
- Аккумуляторы. Представляют собой электрические емкости, накапливающие электричество, активно вырабатываемое при оптимальной погоде. Чем больше имеется аккумуляторов, тем дольше сможет расходоваться запасенная энергия. Для расчетов используется среднесуточное потребление электричества.
- Контроллер. Выполняет управляющую функцию по распределению потоков выработанной энергии. В основном эти устройства контролируют состояние аккумуляторных батарей. Когда они полностью заряжены, вся энергия уходит напрямую потребителям. Если же контроллер обнаруживает разрядку батареи, то энергия перераспределяется: она частично уходит потребителю, а другая часть затрачивается на зарядку батареи.
- Инвертор. Устройство для преобразования постоянного тока 12 или 24 вольта в стандартное напряжение 220 В. Инверторы имеют различную мощность, для расчета которой берется суммарная мощность одновременно работающих потребителей. При расчетах необходимо давать определенный запас, поскольку работа оборудования на пределе возможностей приводит к его быстрому выходу из строя.
Существует различное автономное электроснабжение загородного дома, готовые решения которого дополняются различными элементами в виде соединительных кабелей, балластов для сброса лишнего электричества и прочими составными частями. Для правильного выбора агрегата следует более подробно ознакомиться с каждым типом альтернативных источников питания.
Основные параметры
Защита от перегрева
Чтобы ваша портативная станция работала без перебоев ей необходима система охлаждения. Устройство, что регулярно перегревается или отключается при перепадах температуры нельзя назвать надежным, а значит и прослужит оно вам гораздо меньше. Более того, хорошие электростанции устойчивы к низким и высоким температурам, поэтому работать без перебоев смогут как летом, так и зимой.
Защита от перегрева, помимо функции стабильной работы защищает вас и от замыканий в системе, что могут стать причиной пожаров.
Материалы
Ударопрочный пластик обычно хорошо подходит для портативных электростанций. Он не утяжеляет прибор, защищает от перегрева и в своей комплектации имеет ручку, для удобной транспортировки. Прочные материалы в виде железа, не самый хороший выбор для такой станции. Он быстро нагреется и может доставить дискомфорт при использовании.
Система подзарядки
Портативные электростанции не только простые в использовании, но и экологичные. Во многих системах есть возможность зарядки самого устройства через солнечные батареи, совместно с зарядкой от электроэнергии. Чем больше возможностей для подзарядки устройства будет, тем быстрее оно сможет заряжаться и отдавать свою энергию для обратной подзарядки.
Система заряда от солнечных батарей будет полезна любителям путешествий. Во время поездок найти источник электроэнергии не просто, поэтому энергия солнца лучший помощник.
Габариты
Для больших, частных домов бензогенераторы хороший вариант, но вот не все готовы закупаться бензином и хранить такое габаритные устройства. Да и для квартиры такая система не подойдет. Кроме того, портативная электростанция экологична
Присматривая устройство можно обратить внимание на его размеры, материал и наличие ручки, для удобной переноски вашей электрической системы
Мощность
Емкость аккумулятора и мощность влияют на количество устройств, что могут заряжать одновременно от электростанции и количество отдаваемой энергии. Чем больше устройств вам будет необходимо зарядить от устройства, тем выше мощность должна быть. Если станция необходима для путешествий и пикников, то можно найти недорогостоящий вариант с небольшой мощностью.
Вероятность того, что вы будите подключать телевизор или другую мощную систему мала. Но если станция будет использоваться регулярно на даче или в частном дома, то вариант с устройством с наибольшем количество Ватт – ваш.
Домашние электростанции — генераторы в коттеджных поселках — экономика и окупаемость
Учитывая стремительный рост тарифов на электроэнергию, приобретение и монтаж микротурбинных электростанций для автономного энергоснабжения становится более чем целесообразным мероприятием. Через непродолжительное время цены на электроэнергию станут окончательно свободными. Стоимость электроэнергии будет расти!
Домашние, автономные электростанции ЯНМАР и FG WILSON, потребляют для производства 1 кВт электричества порядка 0,23–0,35 м3/час газового топлива. При этом потребитель бесплатно получает 1,5 кВт тепловой энергии.
В ценах на природный газ 2011 года из одного кубического метра газа (стоимостью 3 руб. за 1 м³) автономные электростанции ЯНМАР и FG WILSON, вырабатывают 4 кВт электричества и 4–5 кВт тепловой энергии.
Себестоимость 1 кВт электроэнергии полученной от автономных электростанций ЯНМАР и FG WILSON равна 1 рублю, дополнительно к этому потребитель получает около 1,5 кВт бесплатной тепловой энергии.
При автономном энергоснабжении от домов от автономных электростанций ЯНМАР и FG WILSON себестоимость производимой электроэнергии и тепла в 3–4 раза ниже действующих по стране тарифов, и это без учета высокой стоимости подключения к государственным электросетям (60 000 рублей за 1 кВт в Московской области, 2011 год).
Сроки возврата денежных средств потраченных на автономную электростанцию или микроэлектростанцию зависят от объемов потребления тепловой энергии и от равномерности электрических нагрузок. Сроки окупаемости автономных электростанций при эксплуатации в коттеджных поселках составляют 4–8 лет.
Солнечные батареи
Это прогрессивное оборудование, используемое людьми на протяжении нескольких десятилетий. Долгое время разработки оставались нецелесообразными для бытового применения, но сейчас часто используются в частном секторе, на дачах. Какие особенности подталкивают пользователей к этому?
- Отсутствие текущих затрат
- Большая мощность
- Долгий срок службы
Отсутствие текущих затрат делает системы автономного обеспечения рентабельными. Первоначальные расходы на приобретение и установку оборудования быстро окупаются. После требуется лишь регулярное обслуживание, но оно осуществляется только 1-2 раза в год, так что при расчетах оно не учитывается.
Высокая мощность считается ошибочным мнением, но оно оправдано реальными показателями. Современные схемы подключения состоят из нескольких частей, в частности, генераторов и аккумуляторов. Электричество быстро накапливается во время солнечного дня, а потом расходуется в ночное время.
Долгий срок службы — интересное преимущество, влияющее на общие расходы владельца. После монтажа можно не беспокоиться о трудностях на протяжении нескольких лет. Да, обслуживание и частичный ремонт приводит к некоторым затратам, которые незначительны.
Особенности работы генераторов
Генератор – это самый быстрый и простой способ обеспечить частный дом электричеством. Для работы агрегат использует бензин или дизельное топливо и в результате его сжигания выдает необходимое количество энергии.
Главным преимуществом является полная независимость устройства от сезонных изменений и погодных колебаний. К недостаткам относится обязательное наличие на участке специально оборудованного хранилища для топлива, рассчитанного на объем от 200 литров.
Дизельная генераторная установка удобна и проста в эксплуатации, но для полноценного функционирования ей необходимо получать не менее 250 мл горючего в час. Мощные станции, способные обеспечить энергией небольшой частный домик с фактическим потреблением ресурса в несколько киловатт за сутки, будут «есть» примерно литр солярки в течение 60 минут
Чаще всего бензиновые и дизельные генераторные установки используют в качестве резервных или временных источников получения электроэнергии. Это обусловлено тем, что для полноценной работы приборы требуют значительных объемов горючего, стоимость которого постоянно увеличивается.
Мощный бензиновый или дизельный генератор способен при наличии нужного объема топлива обеспечить бесперебойную подачу электричества. Однако устройство в процессе работы производит очень много шума. Чтобы не страдать из-за нежелательных звуков, стоит разместить агрегат в одном из прилегающих хозяйственных помещений, расположенных на некотором расстоянии от собственного жилья и соседских домов
Само оборудование тоже имеет высокую цену и нуждается в профилактическом обслуживании. К более выгодным вариантам генераторных установок относят газовые агрегаты. Они не нуждаются в бесперебойных поставках горючего и не требуют наличия хранилища для топливных материалов.
Однако полноценную работу этих приборов обеспечивает такой пункт, как обязательное подключение к центральной газовой сети, что далеко не всегда является возможным и доступным.
Установка в доме газового генератора осуществляется только на основании пакета разрешительных документов и при обязательном участии в монтаже бригады мастеров из местного газораспределительного предприятия. Подключать к газопроводу прибор самостоятельно не рекомендуется во избежание потенциально возможных в будущем утечек и различных неполадок
Именно из-за этих сложностей генераторы редко выбирают в качестве основного источника для поставки электричества в частный дом.
Зато генераторы – идеальное решение для временного использования, к примеру, на время строительства загородного дома и оформления документов для его подключения:
Галерея изображений
Фото из
Генератор на время проведения строительных работ
Четыре аккумулятора и инвертор
Освещение ночью и в вечерние часы
Освещение для проведения проводки и отделки
На протяжении первых этапов строительства генератор послужит основным источником энергии, а после оформления документов и получения разрешений на подключение к общей энергосети, он станет резервным оборудованием и безусловно не раз пригодится.
EcoFlow DELTA (EF3 Pro)
Портативная зарядная станция с возможностью подзарядки от солнечных батарей. Удобство во всем – это про EcoFlow DELTA (EF3 Pro). Экологичная система электростанции питается энергии солнца. Вы можете легко взять ее с собой в поездку на природу или просто хранить дома. Такая система не только экологична, но и удобна, ведь у вас всегда под рукой будет система дополнительного питания.
Станция обладает высокой емкостью батареи – 350000 мА·ч.Такая система хорошо подойдет для одновременной подачи тока сразу в несколько устройств. Всего разъемов в портативной электростанции 11. Узнать сколькозаряда осталось в аккумуляторе поможет яркий цифровой дисплей, расположенный на внешнем корпусе модели.
Функция вентиляции обеспечит вам гарантии на долгое использование электростанции. А прочный корпус убережет систему от царапин или случайных падений.
Размеры модели не большие – 40 × 21 ×27см (15.7 ×8.3 ×10.6 дюйма), а вот вес довольно тяжелый – 14000 грамм. Поэтому постоянно переносить такую габаритную электростанцию может быть затруднительно. Входное напряжение в системе может быть от 220 до 240. Подача тока на каждом USB порте разная: 1 и 3 порты равны 2,4 Ампер, 2 равен 2,4 Ампер и 5 равен 5 Ампер.
Средний рейтинг: 5.0
Средняя стоимость: 101 490 рублей
ПЛЮСЫ:
- Возможность подключения 11 приборов.
- Высокая мощность.
- Система подзарядки от солнечных батарей.
- Качественные материалы сборки.
Достоинства и недостатки автономного электроснабжения
К самым очевидным плюсам автономного энергоснабжения относится отсутствие платы за электроэнергию. Это несомненная экономия при эксплуатации загородного дома. Однако к этому плюсу прилагается и минус: для устройства автономного энергоснабжения требуется отнюдь не бесплатное оборудование. Причем речь идет не только о стоимости самого оборудования, но и о расходах на его эксплуатацию.
Поэтому, выбирая приборы и материалы, которые будут обеспечивать «энергоавтономию», следует тщательно производить расчеты, чтобы не оказалось, что оборудование выйдет из строя раньше, чем успеет окупиться. Еще один минус автономного энергоснабжения: если оборудование вышло из строя, то не стоит ждать ремонтную команду электриков с ближайшей подстанции, а нужно заниматься самому – вызывать специалистов и оплачивать их работу (если, конечно, гарантийный срок на оборудование уже истек).
Однако, как правило, оборудование для автономного энергоснабжения достаточно надежное и выходит из строя удивительно редко (при должном уходе и соблюдении условий эксплуатации). Это плюс.
Но есть и минус: чтобы оборудование служило как можно дольше, нужно периодически приглашать специалистов (профилактический осмотр, текущий ремонт, техническое обслуживание и т. д.).
Зато качество электроэнергии зависит только от вас. Не приходится опасаться, что в любой момент может произойти отключение электричества или резкий скачок мощности, который “выбьет” все ваши тонкие и чувствительные к таким перепадам приборы. В этом случае количество электроэнергии будет таким, которое вам требуется, а не таким, которое может выделить ближайшая подстанция (то есть по определению недостаточным). Надо только правильно подсчитать необходимые киловатты на стадии проектирования системы автономного энергоснабжения, чтобы зaложить в проект, а затем и в исполнение все нужное оборудование.
Зато вам не придется вздрагивать при взгляде на счетчик электроэнергии и постоянно беспокоиться о социальных нормах потребления. Вы вполне сможете позволить себе ландшафтную подсветку, а также спокойно пользоваться электрическим чайником.
Вы даже сможете продавать излишки электроэнергии государству – если, конечно, они у вас будут (следует заметить, что практический опыт доказывает: если о возможности продажи электроэнергии подумать на стадии проектирования, то подобный «товар» всегда находится в хозяйстве, оснащенном автономной системой энергоснабжения). Правда, тут придется побегать с разрешительной документацией, доказывая, что ваше оборудование вырабатывает электроэнергию должного качества, подписать множество различных документов, начиная от договоров о присоединении к региональной (местной) сети и заканчивая актом ответственности за эксплуатацию, но овчинка стоит выделки.
И самый главный плюс полной автономии электроснабжения загородного дома: абсолютная независимость. Каковы бы ни были цены на электроэнергию, у вас всегда будет собственное электричество. Нужного качества и без ограничений.
Особенности установки и эксплуатации автономных источников
Перед тем как приобретать и устанавливать любую из систем, нужно правильно произвести все необходимые расчеты ведь со временем количество потребителей электроэнергии в доме может увеличиться, к примеру вы решите установить систему обогрева кровли и водостоков и это нужно учесть в расчетах.
Рассмотрим для начала на примере солнечной системы.
Солнечная автономная система.
Все расчеты нужно начинать с подсчетов суммарного потребления электроэнергии в доме, то есть подсчитать мощность всех потребителей
При этом важно их разделить
Дело в том, что часть потребителей электроэнергии без проблем работают от сети с постоянным током и напряжением в 12 или 24 В. Такими потребителями могут быть те же светодиодные лампы, которые лучше установить вместо обычных ламп накаливания. Да и вообще, все работы следует начинать с оснащения дома экономичными потребителями электроэнергии.
Исходя из суммарной мощности потребления тока, производится подбор аккумуляторных батарей и инвертора. И только после этого переходят к подсчету количества солнечных панелей, а также подбора контроллера.
Можно и не заниматься вычислением площади солнечных панелей, емкостью АКБ и инвертора.
Многие производители предлагают уже готовые комплекты, включающие все необходимое оборудование. При приобретении такого комплекта достаточно знать только суммарное потребление электроэнергии.
Причем при выборе комплекта важно учитывать, чтобы у него имелся некий запас по мощности, чтобы вся система не работала на предельных значениях. Общая стоимость такой системы во многом зависит от ее мощности
Достаточно правильно выбрать место установки панелей, контроллера, АКБ и инвертора. Затем следует все правильно подсоединить.
Что касается техники безопасности при использовании такой системы, то сводится она к правильности размещения АКБ. Они хоть и являются герметичными и необслуживаемыми, но для них лучше отвести отдельное помещение, причем вентилируемое.
Важно обратить внимание на надежность крепления всех составных элементов, использование соответствующей проводки и правильности подключения элементов в систему. С расчетов начинается и установка ветрогенераторов. Все начинается с расчета суммарной мощности потребителей электроэнергии
Исходя из этого уже и подбирается комплект, включающий все необходимое – ветроэлектрическую установку (ВЭУ), контроллер, АКБ, инвертор и остальные комплектующие
Все начинается с расчета суммарной мощности потребителей электроэнергии. Исходя из этого уже и подбирается комплект, включающий все необходимое – ветроэлектрическую установку (ВЭУ), контроллер, АКБ, инвертор и остальные комплектующие
С расчетов начинается и установка ветрогенераторов. Все начинается с расчета суммарной мощности потребителей электроэнергии. Исходя из этого уже и подбирается комплект, включающий все необходимое – ветроэлектрическую установку (ВЭУ), контроллер, АКБ, инвертор и остальные комплектующие.
При использовании такой системы важно подобрать место установки ВЭУ. Ветряки при работе издают шум, хоть и несильный, поэтому рекомендуется их устанавливать на определенном удалении от дома
Что касается безопасности, то здесь все сводится к правильному монтажу мачты ВЭУ, поскольку она достаточно высокая.
Далее же безопасность сводится к правильному подключению и эксплуатации системы.
Топливные генераторные установки.
Генераторные установки – самые простейшие по монтажу. После подсчета суммарного потребления электроэнергии просто подбирается необходимая по мощности станция, работающая на предпочтительном для владельца дома топливе.
Оборудуются генераторно-аккумуляторные-инверторные системы.
Но обычно такие станции продаются отдельно, поэтому придется правильно подобрать контроллер, комплект АКБ и инвертор.
При использовании такой системы условия безопасности строже, чем у других систем.
Во-первых, генераторную установку необходимо устанавливать в отдельном помещении.
Во-вторых, должна быть организована система отвода отработанных газов.
В-третьих, должна соблюдаться правильность хранения горючих материалов.
Системы энергообеспечения, в которых используется гидроэлектростанции, рассматривать не будем, поскольку они применяются редко.
Малогабаритная гидроэнергетика
Автономное электричество для частного дома с помощью использования энергии воды — Hydro Power (гидроэнергетика), имеет преимущества и по сравнению с другими видами возобновляемой энергии, если система спроектирована и установлена правильно, создаёт минимум экологических рисков для окружающей среды.
Как правило, все что для этого нужно – это река с достаточным количеством воды и скорости течения, поступающей на водяную турбину, подключённую к генератору электроэнергии. В зависимости от размеров и необходимой мощности электрогенерации, миниэлектростанция для гидроэлектрических схем подразделяются следующим образом:
- Small Scale Hydro Power (небольшие), генерирует электрическую мощность от 100кВт (1кВт) и 1МВт (мегаватт), подавая эту генерируемую энергию непосредственно в коммунальную сеть, питающей более одного домашнего хозяйства.
- Mini Scale Hydro Power (мини-масштабные), которые генерируют мощность от 5кВт до 100кВт, подавая её непосредственно в коммунальную сеть или автономную систему с питанием от сети переменного тока.
- Micro Scale Hydro Power (микромасштабные), домашняя схема САЭ для рек, с генератором постоянного тока для производства электромощности от сотен ватт до 5кВт в качестве части автономной системы.
Мини-ГЭС (гидроэлектростанции) в зависимости от вида водных ресурсов подразделяются на:
- русловые — малые речки с искусственным водоёмами на равнинах;
- стационарные — высокогорные речки;
- водоподъёмные с перепадом воды на промпредприятиях;
- мобильные — водяной поток поступает через армированные устройства.
Для работы мини-ГЭС используются следующие типы турбин:
- водяной напор > 60-м – ковшовые и радиально-осевые;
- при напоре 25—60-м – радиально-осевые и поворотно-лопастные;
- при низком напоре — пропеллерные и поворотно-лопастные в железобетонных устройствах.
Автономное электроснабжение дома с применением Hydro, Mini Hydro Systems или Micro Hydro Systems могут быть спроектированы с использованием либо водяных колёс, либо импульсных гидротурбин. Потенциал генерации конкретного участка будет зависеть от количества потока воды, которая, в свою очередь, зависит от условий и местоположения участка, а также от характеристик осадков на участке. Водяные колёса и водяные турбины отлично подходят для любой малой схемы гидроэнергетики, поскольку они извлекают кинетическую энергию из движущейся воды и преобразуют эту энергию в механическую энергию, приводящую в действие электрический генератор.
Максимальное количество электроэнергии, которое может быть получено из реки или потока проточной воды, зависит от количества энергии в конкретной точке потока. Но водяная турбина не идеальна, из-за потерь мощность внутри турбины вызванных трением. Большинство современных гидротурбин имеют к.п.д от 80 до 95% и способны использоваться, как миниэлектростанция для частного дома. Мини-ГЭС работают по надёжному принципу. Вода, воздействует на турбинные лопасти через гидропривод, приводит во вращение электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию.
Процесс контролируется системами автоматизации. Надёжная система автоматики защищает оборудование от перегрузок и поломок. Устройства современных гидрогенераторов сокращает до минимума производство монтажных работ в период строительства и создают оптимальное энергообеспечение электроэнергией.
Автономные источники электроснабжения мини-ГЭС проектируется при полном соответствии параметров турбины и гидроагрегата для производства требуемой частот вращения и тока.
К достоинствам работы мини-ГЭС относятся:
- экобезопасность оборудования;
- низкая себестоимость 1 кВт-час электроэнергии;
- автономность, простота и надёжность схемы;
- неисчерпаемость первичного ресурса.
К недостаткам мини-ГЭС относится слабая материально-техническая и производственная база для производства всего необходимого комплекса оборудования в стране.
