Содержание
Когда в доме или в квартире гаснет свет, то не только пропадает связь с цивилизацией, но и продукты в холодильнике начинают портиться, особенно летом, особенно в южных регионах. У кого-то не газовая, а электрическая плита, не говоря уже о компьютере, телевизоре, электрочайнике и т. д. Это в полной мере ощутили на себе те, кто жил в 90-е годы. На территории России и СНГ в тот непростой период, то тут, то там, регулярно случались перебои с электроэнергией, и не редко целые городские кварталы спасались по вечерам лишь восковыми свечами.
И хотя лихие 90-е позади, кое-где и сегодня случаются порой перебои с электроснабжением. Эта проблема, конечно, решается применением современных источников бесперебойного питания (ИБП) или генераторов на жидком топливе. Но далеко не каждый домохозяин может позволить себе качественное автономное электроснабжение квартиры, не говоря уже о большом частном доме.
Тем не менее, в рамках данной статьи давайте рассмотрим возможности для автономной электрификации жилища, оценим приблизительные затраты в отношении различных вариантов, и начнем с элементарной стабилизации.
Как уберечься от перепадов сетевого напряжения
В простейшем случае можно обезопасить себя от перепадов напряжения зимой, когда горожане массово прибегают к электрическим обогревателям и водонагревателям, так что напряжение в сети то падает, то вновь подскакивает, и некоторое ваше оборудование может от этих скачков пострадать. Здесь спасет простейший релейный или симисторный стабилизатор. Для небольшой квартиры хватит стабилизатора на 5 кВт, который обойдется в 100 — 200 долларов.
Такой стабилизатор представляет собой устройство, где трансформатор мощностью 5 кВт имеет вторичную обмотку с несколькими ступенями, и как только напряжение на входе падает, на выходе реле переключается на часть вторичной обмотки с напряжением повыше. Если такой стабилизатор установить на подаче в квартиру, то от скачков напряжения вы свое жилище убережете.
Как защитить домашнюю сеть от перебоев
Для квартиры лучше всего подойдет источник бесперебойного питания, который будет накапливать электроэнергию в аккумуляторах, а когда электричество в сети пропадет — автоматически переключится на питание от этих заряженных аккумуляторов через инвертор. Если исходить из расчета 5 кВт на 3 часа автономного электроснабжения, что эквивалентно 1 кВт в течение 15 часов, то потребуется ИБП с блоком 12 вольтовых батарей на общую емкость 1250 А-ч.
Все вместе с инвертором обойдется хозяину жилища примерно в 2000 — 4000 долларов. Лучшие образцы ИБП работают в режиме on-line, то есть постоянно работают в режиме стабилизатора, пока питание в сети есть, при этом поддерживают батареи заряженными, и мгновенно переключаются на питание от батарей, когда электричество в сети пропадает.
Мощный ИБП спокойно сможет питать электрический котел (особенно если речь о частном доме) и бытовую технику квартиры на протяжении нескольких часов. В простейшем случае можно приобрести аккумуляторы, зарядное устройство и инвертор по отдельности.
Применение генераторов на сжигаемом топливе
Газовые, бензиновые и дизельные генераторы способны вырабатывать электроэнергию непрерывно, без необходимости прибегать к ее накоплению в форме заряда в аккумуляторах. Достаточно заправить бак бензином (или соляркой) или привинтить газовый баллон, – и электроснабжение восстановлено. Однако надо будет позаботиться об отводе выхлопных газов, ведь двигатель внутреннего сгорания их непременно будет выделять в процессе работы в немалом количестве. Кое-кто умудряется ставить работающий генератор на балкон.
Среди электрических генераторов на сжигаемом топливе есть разные модели. Одни с воздушным охлаждением, другие — с жидкостным. Генераторы с воздушным охлаждением доступнее всего по цене, компактны, неприхотливы в обслуживании, однако долго работать они не могут — перегреваются, и требуется время чтобы остыть.
Дизельные генераторы с жидкостным охлаждением способны работать длительно без перерывов и не перегреваются при этом, однако более громоздки, требуют особого профессионального монтажа. Лучше всего, если генератор оснащен системой автозапуска по сигналу о перебое в сети централизованного электроснабжения.
Бензиновый генератор дешевле всех, за 450 долларов можно приобрести 5 кВт генератор с баком на 22 литра. Одной полной заправки хватит, чтобы подавать к нагрузке активную мощность в 4 кВт на протяжении 10 часов. Часто бензиновые генераторы поддерживают работу на пропан-бутане.
Оптимизация автономного электроснабжения жилища
Достоинства и недостатки того или иного решения очевидны. ИБП отличается малыми габаритами, не создает много шума, не производит выхлопных газов, однако на длительное время он не рассчитан, разве что придется установить очень много батарей, что экономически не всегда выгодно.
Генератор на сжигаемом топливе будет работать, пока в баке есть топливо, но периодически его придется отключать, чтобы дать остыть. К тому же выхлопные газы и шум — очевидные недостатки такого генератора, не говоря уже о необходимости регулярного техобслуживания и дозаправки. Газовый генератор работает тише и выхлопа создает меньше, однако для его установки требуется разрешение от соответствующих органов.
Лучше всего организовать совместную автономную систему из топливного генератора и ИБП. Тогда батареи источника бесперебойного питания смогут питать потребители небольшой мощности: освещение, телевизор, холодильник, а бензиновый генератор можно оставить для питания котла или применять для экстренной дозарядки батарей ИБП в период времени, когда ИБП не используется активно.
Альтернативные решения
Если у вас есть балкон на солнечной стороне дома, то можно прибегнуть к альтернативному решению. Установить на балконе солнечную панель на 250-300 ватт, и пусть она заряжает батареи вашего источника бесперебойного питания. Такое решение кажется на первый взгляд весьма экзотичным, однако как вариант — тоже может пригодиться на крайний случай.
Если хотите сэкономить на покупке солнечной батареи, то ее при определенном творческом подходе можно собрать самостоятельно, покупка солнечных элементов на такую мощность обойдется вам в 100 — 150 долларов. Останется собрать контроллер заряда и подключить его к батареям вашего ИБП.
Плюсы автономного электроснабжения
Казалось бы, смысл в автономной системе электроснабжения только один – это когда рядом с домом нет ЛЭП, а тянуть собственную линию слишком дорого. Однако многие домовладельцы создают собственную систему электроснабжения даже в том случае, если уже подключены к общей системе.
Так в чем же выгода автономного электроснабжения?
- В независимости. Своя система защитит от отключений электроэнергии по различным поводам. Автономная система тоже не застрахована от аварий и других неприятностей, но если создать дублирующие устройства, то защищённость от случайностей достигнет максимума.
- В экономичности. Электроэнергия, подаваемая по единой системе, дорогая. Создание автономной системы тоже дело не дешёвое, но многие домовладельцы считают, что окупается она очень быстро, и столь же быстро становится делом не просто дешёвым, но и выгодным.
- В мобильности. Автономная система, построенная на нескольких источниках электроэнергии, позволяет быстро реагировать на ситуацию, оставаясь при свете в любых ситуациях.
Какой источник автономного электроснабжения выбрать
Получить электроэнергию можно даже от печки. Однако, если учесть фактор затрат времени и сил, то всерьез можно рассматривать только те источники, которые могут работать сами по себе. По этой причине самыми популярными являются следующие способы обеспечения дома электричеством.
1. Генератор на жидком топливе
Например газовые генераторы доступны в самых разных вариантах, но использовать их в качестве постоянного источника электроэнергии в жилом доме не целесообразно. Причина заключается в:
- дороговизне горючего;
- шумности работы генератора;
- наличие выхлопных газов;
- необходимости выделения для генератора отдельного помещения или навеса.
Цены генераторов на жидком топливе начинаются от 30 тысяч рублей. Однако дешевизна полученной электроэнергии иллюзорная, поскольку должна быть умножена на стоимость топлива.
На фото газовый генератор HONDA HG 5500 (SE) мощностью 4.0кВт, цена 121 тысяч рублей
2. Солнечная электростанция
Солнечная электростанция не требует внимания и топлива. Единственное, что им нужно – это интенсивный свет, а поскольку это топливо природа поставляет не регулярно, то и мощные аккумуляторы. При наличии последних в условиях климата с большим количеством солнечных дней обеспечить дом электричеством вполне возможно.
Цены на комплект солнечной электростанции начинаются от 130 тысяч рублей. Окупаемость высокая, поскольку некоторые модели могут без проблем работать тридцать лет.
На фото «Солнечная дача» мощностью 1,6 кВт/400Ач/1000 Вт, цена 160 тысяч рублей за комплект
3. Ветрогенератор
Ветрогенераторы не менее популярны, чем солнечные батареи. Однако они еще более зависимы от капризов погоды, поэтому полагаться только на этот источник энергии можно не везде.
Самые простые ветрогенераторы стоят от 30 тысяч рублей. Их можно использовать для локальной выработки электроэнергии, но решить проблему полного энергоснабжения дома они не смогут. Более мощные ветряные генераторы для полноценного обеспечения жилища электричеством (от 3 кВт) обойдутся в 150 тысяч и выше.
Полноценный ветрогенератор мощностью 10 кВт стоит не менее 500 тысяч рублей. При среднем домашнем потреблении 250 кВт в месяц и цене 4 руб/кВт, такой ветряк будет окупаться более 40 лет
4. Мини гидроэлектростанция
Для мини ГЭС необходим водоток с небольшим перепадом высот для обеспечения эффекта падающей воды. В месте такого перепада устанавливается небольшая турбина, и электричество будет поступать в ваш дом постоянно, а главное – бесплатно. Под миниГЭС можно использовать естественный ручей или речку, а можно прорыть небольшой канал, проходящий через ваш участок. Однако такая ГЭС будет работать только в тёплое время года, потом придётся перейти на другие источники.
Если собирать гидроэлектрастанцию на 3-5 кВт из подручных материалов, то стоимость устройства не превысит 20 тысяч рублей
5. Альтернативные источники малой мощности
Сюда можно отнести электричество из земли и атмосферное электричество. Рассчитывать на полноценное элетроснабжение в обоих случаях не приходится, но для «дачных» нужд такие источник вполне пригодны.
Сегодня мы поговорим про автономное электричество, какое оно бывает, как оборудовать дом таким источником электроэнергии, как проводить подбор оптимальных систем. И самое главное, «стоит ли овчинка выделки».
СОДЕРЖАНИЕ (нажмите на кнопку справа):
Особенности подключения к сетям ЛЭП
Без электричества сейчас трудно представить комфортабельное жилье. Благодаря ему жилище освещается, обогревается, выполняется готовка пищи, и нагрев воды. Вот только далеко не всегда есть возможность обеспечить электричеством жилье, особенно если дом находится далеко от города.
Многим владельцам загородных домов и дачных участков, особенно если они находятся далеко от цивилизации, приходится решать вопрос с энергообеспечением дома.
Самым распространенным решением является подключение дома к сетям ЛЭП, однако они далеко не везде имеются или же ближайшая линия находится на приличном удалении от дома.
В таком случае обеспечение электричеством дома может оказаться очень дорогим удовольствием. Ведь придется согласовывать вопросы по поставкам этого источника энергии с соответствующими органами, оплачивать установку подстанции и опор ЛЭП для подведения к дому.
И особенно неприятно то, что приобретаемое оборудование, причем за немалые деньги (подстанция, провода, опоры) перейдут на баланс местных энергосетей, то есть владельцем всего будут являться они, а владельцу дома еще придется и платить за поставки электроэнергии.
Поэтому такой вариант для многих может стать нецелесообразным, достаточно хлопотным и дорогостоящим.
Автономные источники электроэнергии
Второй вариант обеспечить загородный дом электричеством – использовать автономные источники энергообеспечения. Такими источниками могут стать ветер, солнце, вода и горючие материалы.
Используя автономное энергообеспечение, владелец дома становится полностью независимым в плане получения электроэнергии для потребления.
Не требуется никаких согласований, протяжки ЛЭП и т. д. Конечно, получение электроэнергии все равно будет связано затратами. И на начальном этапе они будут достаточно весомыми, поскольку необходимое оборудование стоит немало.
В дальнейшем необходимо еще и проведение обслуживания всех составляющих системы энергообеспечения, но в итоге все окупиться.
Коротко рассмотрим самые распространенные автономные источники электроэнергии.
Солнечные панели
Сейчас все большую популярность завоевывают солнечные источники электроэнергии. Суть такого источника проста – имеются полупроводниковые фотоэлементы, в которых при попадании на них солнечных лучей генерируется электрический заряд.
Количество вырабатываемой энергии напрямую зависит от площади фотоэлементов, поэтому они собираются в панели.
Панель площадью в 1 м. кв. способна выдать 100 Ватт мощности с напряжением 20-25 В.
Чтобы полностью обеспечить дом электричеством площадь панелей должна быть значительной.
Из положительных качеств такого источника электроэнергии является его долговечность, полная экологичность, бесшумность.
Панели требуют минимум обслуживания, а электроэнергия, выработанная ими, является полностью бесплатной и доступной.
Но есть и недостатки. Для обеспечения электроэнергии в необходимом количестве, площадь панелей может достигать значительных размеров, которые еще нужно и правильно расположить.
Энергия эта непостоянна. В солнечные дни панели будут работать с максимальным выходом, но бывают же и пасмурные дни. Поэтому общее количество выработанной электрической энергии зависит от того, сколько солнечных дней в году в регионе, где располагается дом.
Еще один недостаток, причем весомый – это стоимость панелей. Цена за каждый Ватт выработанной энергии составляет сейчас примерно 1,5 $, то есть только за панели, вырабатывающие 1 кВт электроэнергии, придется выложить 1,5 тыс. долларов. А еще потребуется покупать и остальное оборудование, необходимое для работы системы.
Ветроэлектрические установки
Вторая по популярности автономная система энергообеспечения – ветряная. Для получения электроэнергии используются ветрогенераторы.
По сути, это обычные генераторы, на ротор которых надеты лопасти. За счет ветра ротор вращается и происходит генерация электричества.
Из положительных качеств ветрогенераторов отмечается достаточно компактные размеры, относительная бесшумность работы, экологичность, долговечность. Также существует возможность самодельного изготовления такого генератора.
Но недостатков у ветряной системы больше. Первый из них – стоимость, обойдутся ветряные генераторы не дешево.
Учитывая то, что КПД ветрогенераторов невысокая, то для полного обеспечения дома электричеством, потребуется установка трех и более ветряков небольшой мощности или же одного, но достаточно производительного. И в обоих случаях затраты на приобретение будут значительными.
Опять же необходимо учитывать и климатические условия. В зонах, где средний годовой показатель скорости ветра не превышает 8 м/с, использовать ветрогенераторы будет нецелесообразно, поскольку они неспособны будут работать в оптимальном режиме.
Стоит также учитывать, что в дни полнейшего безветрия можно остаться без электричества, поэтому использовать ветряную автономную систему энергообеспечения лучше, если имеется резервный источник электроэнергии.
Топливные генераторные установки
Резервным источником электроэнергии могут стать генераторы, работающие на жидком или газообразном топливе (бензин, дизтопливо, газ).
Здесь все просто: установка состоит из двигателя внутреннего сгорания и генератора. Двигатель вращает ротор, и генератор вырабатывает энергию.
Полностью автономной такую систему назвать нельзя, все-таки необходимо топливо, которое еще и дорожает постоянно. Но как резервный источник электроэнергии такие генераторные установки являются самыми оптимальными.
В случае, когда пасмурная погода стоит уже несколько дней или же наблюдается безветрие, всегда можно запустить генераторную установку для восполнения заряда батарей.
Из положительных качеств генераторных установок, работающих от топлива, отмечается постоянная доступность электроэнергии, такие установки сравнительно дешевые, они обеспечивают хороший выход энергии.
К недостаткам же их относится потребность в топливе, что обеспечивает постоянные затраты. Такие установки не могут работать длительный период, а двигатели внутреннего сгорания требуют технического обслуживания.
Также для использования генераторных установок необходимо отведение отдельного помещения и организацию отвода выхлопных газов, ну и, естественно, ни о какой экологичности и речи быть не может.
Гидроэлектростанции
Реже всего в качестве автономного источника питания используется гидроэлектростанция по одной простой причине, далеко не у всех возле дома протекает река или мощный ручей.
Суть работы такой станции заключается в том, что вода вращает лопасти турбины, за счет чего генератор вырабатывает электричество.
Положительные качества гидростанций таковы: стабильная подача энергии круглосуточно, поскольку вода в реке или ручье не замедляет скорость движения. Такие станции полностью экологичны, долговечны и практически не требуют обслуживания.
Главным же их недостатком является необходимость установки на берегу реки или возле ручья. При этом скорость движения воды должна быть высокая.
Гидростанция способна вырабатывать энергию и при медленном движении воды, но в таком случае река зимой будет покрываться льдом, и использовать станцию уже не получиться.
Большая же скорость воды будет являться гарантией того, что река или ручей не перемерзнут. Второй недостаток – стоимость станции.
И все же концепция обеспечения дома автономной системой энергообеспечения является перспективной и многие ею интересуются.
Выше мы рассмотрели основные виды источников электричества, но их одних недостаточно, чтобы в доме была электроэнергия.
Дополнительно стоит отметить, что эффективность любой автономной системы зависит от правильности расчетов.
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.
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.
Подбор оптимальной системы
Теперь немного о том, какую систему лучше использовать в разных случаях.
На дачном участке или загородном доме можно использовать любое автономное энергообеспечение. Все зависит от климатических условий.
В южных регионах, где много солнечных дней в году, предпочтительнее использовать солнечную систему энергообеспечения, в северных же районах – ветряную.
При этом лучше сразу делать комбинированную систему, чтобы имелся резервный источник питания, и для этого отлично подходят установки, работающие на топливе.
Что же касается городских условий, то для автономного обеспечения энергией квартиры подойдут только солнечная и ветряная системы, основные элементы которой (панели, ВЭУ) можно установить на крыше здания.
Другие же автономные системы в квартирных условиях использовать не получится.
Подводим итог
Автономное электричество в доме является достаточно интересным решением. Но стоимость его пока достаточно высока, поэтому не всем будет по карману.
Но с другой стороны, при отсутствии подключения к промышленным ЛЭП, и больших расстояниях до цивилизации, лучше все же потратиться на автономное энергообеспечение, чем протянуть новую линию. Но в каждом отдельном случае хозяин дома принимает решение сам.