Автономное электроснабжение

Бензиновые и дизельные генераторы

Любые виды генераторов могут использоваться в качестве основных или резервных источников питания. Во втором случае они применяются при отсутствии электроэнергии в центральной сети. Данные агрегаты получили широкое распространение на дачах и в загородных домах, где нередко случаются перебои с электричеством. С помощью генераторов возможно создать надежное автономное электроснабжение частного дома, позволяющее сохранить комфортные условия в любой ситуации. Современный рынок представляет большое количество бензиновых и дизельных генераторов, каждый из которых имеет определенные достоинства и недостатки.

Основными плюсами бензиновых агрегатов являются их сравнительно небольшие размеры, обеспечивающие компактность и мобильность. Они отличаются низким уровнем шума, экономичным расходом топлива, легким пуском двигателя в холодное время. Большое значение имеет сравнительно низкая цена. Некоторые бензогенераторы комплектуются топливными баками с увеличенным объемом, защитными кожухами от шума и непогоды, стартерами и системой автоматического ввода резерва.

В качестве недостатка можно отметить слабую мощность бензиновых генераторов, которая не превышает 15 кВт. Все приборы освещения, бытовая техника и оборудование должны иметь суммарную мощность, не превышающую параметры генератора. Бензиновые агрегаты могут непрерывно работать от 4 до 11 часов при 100% нагрузке. Если нагрузку уменьшить до 75%, то продолжительность работы увеличивается. При заранее известных высоких нагрузках, рекомендуется использование дизельного генератора.

Дизельные установки имеют более высокий моторесурс и мощность, они могут непрерывно эксплуатироваться в течение продолжительного времени. Одним из основных преимуществ считается экономный расход топлива. Однако по сравнению с бензиновыми, дизельные генераторы обладают большими габаритами и стоят значительно дороже. Для их запуска в холодное время требуется обязательный предварительный подогрев. Такие установки хорошо зарекомендовали себя в условиях непрерывной продолжительной эксплуатации, когда становится заметна существенная экономия дизельного топлива.

Поэтому при решении вопроса, какой генератор выбрать, бензиновый или дизельный, нужно в первую очередь учитывать конкретные условия эксплуатации. Если установка требуется от случая к случаю, можно вполне обойтись бензиновым агрегатом. Однако постоянное электроснабжение обеспечивается только дизельным генератором.

Ограниченные автономные системы электроснабжения

Для функционирования ограниченных автономных систем необходимо присутствие только необходимых подсистем и устройств. Работа с ограничениями будет возможна:

• Без стабилизатора, но не будет определенного вида тока;
• Генератор не обязателен, как и система автоматического запуска. Может отсутствовать и блок коммутации, однако придется пользоваться только электричеством, накопленным в аккумуляторах;
• Без батарей и инвертора – временной промежуток между работой генератора составляет несколько минут, а период работы несколько часов;
• Автономная работа генератора дает возможность получать электроэнергию без подключения к сети

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

Монтаж солнечной батареи несложен.

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. Ветряная система

Ветряная система.

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.

№1. Генератор для дачи: бензиновый, дизельный, газовый

Самый простой и популярный способ решить проблему электричества на земельном участке – это использовать топливный генератор электроэнергии. По сути, это миниатюрная электростанция, которая работает полностью автономно и превращает энергию сгорания топлива в электрическую. В качестве топлива используется бензин и дизель, реже газ. Для производства 1 кВт/час энергии в среднем потребуется от 0,25 до 0,5 л топлива.

С помощью генераторов электроснабжение дома организовать проще всего: купил, подключил и можно использовать, только не забывать вовремя доливать топливо. В этом и заключается основное преимущество. Главный минус – это необходимость постоянно покупать топливо, а если дом большой и электроприборов в нем немало, то расходы будут ощутимыми. К тому же, сам генератор также стоит денег, и чем его мощность выше, тем выше и цена. Но если сравнить с ветряком или солнечной панелью, то генератор, конечно же, выйдет дешевле.

Когда генератор является резервным источником энергии, важно, чтобы он не только вовремя включался в работу, но и своевременно отключался, чтобы не возникло столкновения двух встречных потоков заряженных электронов. Во избежание неприятностей уже давно разработан алгоритм включения генератора в общую систему

Если центральной сети электроснабжения нет, то рекомендуют использовать два генератора: один – основной, второй – резервный и включается в работу, когда в первом заканчивается топливо. Поочередная работа двух генераторов значительно увеличивает срок службы каждого.

От того, на каком топливе будет работать генератор, зависит его мощность, долговечность, шумность, а также расходы на эксплуатацию.

Дизельный генератор для дачи

Дизельные генераторы электроэнергии лучше всего подходят для постоянной работы. Длительное время беспрерывной работы обеспечивается наличием водяной системы охлаждения. Среди других его преимуществ:

• высокий запрос прочности. По долговечности дизельный генератор выигрывает у бензинового;
• среди дизельных двигателей есть намного более мощные модели, чем среди бензиновых, что позволяет использовать подобный источник энергии даже для снабжения больших загородных домов;

• дизель – более дешевое топливо по сравнению с бензином.

Среди минусов:

• цена;
• высокий шум при работе, поэтому без отдельного помещения со звукоизоляций и вентиляцией будет сложно обойтись. Выхлопные газы есть и у бензинового генератора, но они не такие едкие. Лучше всего поставить дизельный генератор на некотором удалении от дома, но при этом придется позаботиться о навесе и системе запирания, чтобы защитить генератор от кражи;

• запуск возможен при температуре не ниже -5С, хотя на данный момент появились дизельные генераторы в защитном кожухе, благодаря чему устройство можно поставить на улице и эксплуатировать при любых температурах.

Бензиновый генератор для дачи

Бензиновый генератор лучше подойдет в тех случаях, когда участок используется время от времени. Он также может работать в качестве резервного источника электропитания, когда участок подключен к общей сети. В условиях небольшой дачи с минимальным набором электроприборов бензиновый генератор показывает себя лучше всего. Мощность бензогенераторов обычно не выше 7-9 кВт (но можно найти модели и на 15, и даже 20 кВт), а работать дольше 8 часов беспрерывно они не могут – сильно нагреваются.

Преимущества:

• низкая по сравнению с дизельным аналогом стоимость генератора. Цена, конечно же, зависит от мощности, но она, в среднем, в два раза ниже, чем на дизельные модели;
• мобильность. Бензиновые генераторы легче и компактнее дизельных, поэтому при необходимости их несложно перемещать по участку;
• уровень шума ниже, чем у дизельного аналога;

• возможность работы при низких температурах.

Минусы:

• невысокий КПД;
• высокая стоимость бензина.

Уровень шума от дизельного и бензинового генератора зависит от типа корпуса и числа оборотов, на которых работает генератор: устройство с 1500 об/мин будет давать значительно боле низкий шум, чем аналогичное по мощности, но с 3000 об/мин, но и стоить будет дороже.

Газовый генератор для дачи

Газовые генераторы позволяют получать наиболее дешевую энергию, при этом КПД их работы высочайший, а шум минимальный. Мощность может достигать 24 кВт, генератор может функционировать круглосуточно, а газ обойдется дешевле бензина и дизельного топлива. Вот только пока такие устройства широкого распространения не приобрели, так как стоят немало, в эксплуатации сложны и требуют подключения к газопроводу, который есть не везде. Тем не менее, некоторые дачники подключают такие генераторы к газовым баллонам.

Что учесть при выборе автономного источника электричества?

Многие районы страны, как бы удивительно это не звучало, до сих пор не подключены к общей системе электроснабжения. Другие же страдают от постоянных перебоев с подачей электричества. Если электросетей в регионе нет, а строительство дома уже пора начинать, что же делать: ждать, когда участок будет подключен к сети или же искать альтернативные решения? Что делать, если электричество выключают по вечерам, а иногда в дневное время, а часто вообще непредсказуемо? Созерцание звездного неба и разогревание еды на костре – это, конечно, романтично, но без холодильника, лампочки, насоса и прочих благ цивилизации на даче уже обойтись сложно.

Рано или поздно каждый пытается найти способ подключить электричество на участок. Универсальной формулы выбора наилучшего его источника не существует, так как учитывать необходимо массу факторов:

• размер загородного дома, регулярность его посещения, обычное и максимальное количество человек, пребывающих в нем;
• число приборов, потребляющих энергию. Одно дело, если это пара лампочек, розетка и чайник. Гораздо сложнее решить вопрос электроснабжения дачного дома, если в нем будут работать много мощных электроприборов, начиная от нескольких телевизоров и холодильника, заканчивая водонагревателями и насосами;
• особенности региона. В ветреных регионах дорогой, на первый взгляд, ветряк будет наиболее экономичным и быстро окупаемым источником электричества, а в Московской области, например, ветер уже не будет таким выгодным источником энергии;
• наличие электросети. Если электросетей в регионе нет совсем, и их строительство вряд ли предвидится, специалисты рекомендуют использовать два источника автономного электроснабжения. Этим советом можно пренебречь, если на даче вы появляетесь редко.

Естественно, прежде чем выбрать вид и мощность автономного источника электричества, необходимо тщательно рассчитать количество потребляемой энергии

Во внимание принимают число электроприборов и особенности потребителей энергии. Суммарную мощность получают путем сложения потребностей всех бытовых приборов и оборудования

К полученному значению лучше накинуть 15-30%, чтобы подстраховаться и не бояться включить новый прибор. Следует помнить, что для обеспечения максимальной долговечности работы лучше, чтобы генератор функционировал на 80% своей мощности.

Бесплатное электричество из земли

Земля благоприятная среда для извлечения электричества. В грунте присутствуют три среды:

• влажность — капли воды;
• твердость — минералы;
• газообразность — воздух между минералами и водой.

Кроме того, в почве постоянно проходят электрические процессы, так как его основной гумусовый комплекс представляет собой систему, на внешней оболочке которого формируется отрицательный заряд, а на внутренней положительный, что влечет за собой постоянное притягивание положительно заряженных электронов к отрицательным.

Метод похож на тот, что используется в обычных батарейках. Для получения электричества из земли следует погрузить в грунт на глубину полуметра два электрода. Один медный, второй из оцинкованного железа. Расстояние между электродами должно быть примерно в 25 см. Грунт между проводниками заливается солевым раствором, а к проводникам подключаются провода, на одном будет положительный заряд, на втором отрицательный.

В практических условиях выходная мощность такой установки составит приблизительно 3Вт. Мощность заряда также зависит от состава грунта. Конечно, такой мощности недостаточно для того, чтоб обеспечить энергоснабжение в частном доме, но установку можно усилить, изменяя размер электродов или последовательно соединить между собой необходимое количество. Проведя первый опыт, можно примерно просчитать, сколько понадобиться таких установок, чтоб обеспечить 1 кВт, а далее рассчитать необходимое количество на основе среднего потребления в сутки.

Разновидности источников электроэнергии

Автономное снабжение электричеством частного дома чаще всего обеспечивается:

• источниками бесперебойного питания (ИБП) в виде аккумуляторов;
• солнечными батареями;
• мини-электростанциями с ветряными, газовыми, дизельными и бензиновыми генераторами.

В нашей стране чаще всего используются генераторы, которые работают за счет тепловой энергии – газа, бензина и дизельного топлива.

Мини-электростанции или генераторы

Такие САЭ просты в использовании и относительно дешевы.

Преимущества генераторов:

1. Работать мини-электростанция может достаточно долго. Для этого требуется только наличие топлива.
2. Автозапуск генератора дает возможность использовать его в автономном режиме.
3. Мини-электростанция с мощностью от 5–6 кВт способна обеспечить электричеством все электроприборы дома.
4. Стоимость установки зависит от мощности генератора, качества исполнения и производителя.

К недостаткам такой установки относятся:

1. Необходимость в постоянном техническом обслуживании. Нужно будет регулярно проверять уровень масла и наличие топлива.
2. Генераторы являются достаточно шумными устройствами. Поэтому, если нет возможности установки их подальше от дома, то, даже при использовании глушителей, издаваемый ими шум делает применение установок не слишком комфортным.
3. Не все автономные мини-электростанции на выходе способны выдавать стабильное напряжение и чистую синусоиду.
4. Для генераторов требуется хорошая вентиляция и отдельно стоящее утепленное помещение.

Аккумуляторы или источники бесперебойного питания

Такие устройства заряжаются в то время, когда в сети есть электричество и во время перебоев с ним отдают электроэнергию.

• ИБП нет необходимости постоянно контролировать. Нужно будет только следить за состоянием батареи.
• Аккумуляторы не требуют отдельного помещения и много места.
• Источник бесперебойного питания – это полностью автономная система, которая моментально включается в случае отключения в доме электроэнергии.
• На выходе автономное устройство дает стабильное напряжение.
• Работает ИБП бесшумно.

К минусам аккумуляторов можно отнести ограниченное время работы и относительно высокую стоимость. Время автономной работы ИБП напрямую зависит от емкости его батарей.

Такая установка будет правильным решением для многоквартирного дома с автономным отоплением.

Солнечные электрогенераторы

Солнечные батареи – это специальные фотоэлектрические безопасные модули, имеющие с внешней стороны защиту, изготовленную из закаленного текстурированного стекла, которое в несколько раз увеличивает поглощение солнечных лучей.

• Такие электрогенераторы можно признать наиболее перспективным видом оборудования для достижения автономной электрификации дома.
• В состав комплекта устройства входит набор аккумуляторов, который сохраняет электрический ток и подает его в ночное время суток.
• К солнечным батареям прилагается специальный инвертор, способный преобразовывать ток из постоянного в переменный.
• Устройства, оборудованные кремниевыми монокристаллами, являются самыми долговечными модулями. Они способны проработать в течение тридцати лет без снижения количества производимой энергии и эффективности.
• Одна правильно подобранная солнечная батарея способна обеспечить весь дом необходимым количеством электроэнергии для работы всего бытового оборудования.

Энергия ветра или ветрогенераторные станции

Если местные погодные условия не позволяют использовать солнечные электрогенераторы, то можно воспользоваться ветровой энергией.

• Берется такая энергия через турбины, которые расположены на башнях от трех метров высотой.
• Энергия преобразовывается с помощью инверторов, установленных в автономных ветряках. Главное условие – это наличие ветра со скоростью не менее четырнадцати километров в час.
• В комплект генераторов также входит инверторная установка и аккумуляторы, накапливающие электричество.

Установка таких устройств невозможна в местах, где отсутствует природное движение воздуха. Это является существенным недостатком ветрогенераторных станций.

Портативные гидроэлектростанции для дома

Это устройство для автономной подачи электроэнергии приводятся в действие потоком воды. Применяться они могут только в домах, которые расположены недалеко от небольших речек и ручьев. Поэтому гидроэлектростанции являются наименее распространенными устройствами.

Вариант 2. Автономная солнечная электростанция для дома или ветроэлектрическая установка

Другой способ получения автономного электричества – решения в сфере альтернативной энергетики. Они работают за счет энергии природных источников, таких ветер, солнце или вода.

Есть немало вариантов промышленного получения электричества из возобновляемых источников, включая гидроэлектростанции и даже установки для сжигания биогаза.

В частном секторе наибольшее распространение получили солнечные батареи и ветрогенераторы.

• Солнечные батареи вырабатывают электроэнергию за счет фотоэлементов – солнечных панелей, которые устанавливают на крыше коттеджа или на возвышенностях.
• Ветрогенераторы с вертикальной или горизонтальной осью преобразуют в электричество энергию ветра. В условиях климата ы они работают не столь эффективно, и их установка имеет смысл в местах, где есть постоянный ветер.

Кроме непосредственных приспособлений, преобразующих энергию природы в электричество, в состав автономной мини-электростанции входит также инвертор для превращения постоянного тока в переменный.

Также возможно подключение к системе аккумулятора, который будет накапливать электроэнергию в период пиковой активности источника энергии. В этом случае система становится полностью автономной и не предполагает продажу электричества государству.

Потенциал экономии солнечной электростанции

Солнечные батареи площадью 10 м2 способны выработать порядка 100-150 кВт-ч электроэнергии в месяц, а это значит, что для нужд семьи из 3-4 человек нужна автономная солнечная электростанция с площадью фотоэлементов от 20 м2.

С учетом действующей программы «зеленого тарифа» сетевая мини-электростанция на 10 кВт (стоимость «под ключ» – около $10 тысяч, площадь – порядка 60 м²) окупится примерно за 8-10 лет. После этого оборудование как минимум 15-20 лет будет работать в прибыль.

Что такое «зеленый тариф» и как его подключить

Для того чтобы стать участником государственной программы «Зеленый тариф» нужно иметь установленную солнечную мини-электростанцию (или ветрогенератор).

Также необходимо подключить к электросети двухсторонний электросчетчик, который будет вести учет полученной и реализованной электроэнергии.

Оборудование нужно будет зарегистрировать в органах местного самоуправления, а счетчик – поверить и опломбировать в соответствии с требованиями поставщика электроэнергии.

Для того чтобы начать продавать электричество государству придется открыть расчетный счет в гривнах для зачисления средств и заключить договор с энергетической компанией.

Стоимость электроэнергии, которую можно продавать государству до конца 2019 составляет 0,183 €/кВт-ч. Со временем тариф снизится: с 1 января 2020 он составит 0,164 €/кВт-ч, а с 1 января 2024 – 0,146 €/кВт-ч.

Электроснабжение частного дома солнечными батареями

В частных и загородных домах все более широкое распространение получают солнечные батареи, используемые в качестве основных или резервных источников питания. Основной функцией этих устройств является преобразование солнечной энергии в электрическую.

Существуют различные способы применения постоянного тока, вырабатываемого солнечными батареями. Он может использоваться напрямую, сразу же после выработки или накапливаться в аккумуляторных батареях и расходоваться по мере необходимости в темное время суток. Кроме того, постоянный ток с помощью инвертора может быть преобразован в переменный ток, напряжением 110, 220 и 380 вольт и применяться для различных групп и типов потребителей.

Вся автономная система электроснабжения на солнечных батареях функционирует по определенной схеме. На протяжении светового дня они производят электроэнергию, которая затем подается к контроллеру заряда. Основной функцией контроллера является управление зарядом аккумуляторов. Если их емкость заполнена на 100%, то подача заряда от солнечных батарей прекращается. Инвертор преобразует постоянный ток в переменный с заданными параметрами. При включении потребителей, этот прибор забирает энергию из аккумуляторов, преобразует ее и направляет в сеть к потребителям.

Солнечная энергия, в зависимости от времен года, не бывает постоянной и не всегда рассматривается в качестве основного источника. Кроме того, объем электроэнергии, потребляемой ежесуточно, тоже изменяется в разные стороны. Поэтому при наступлении полного разряда аккумуляторов, происходит автоматическое переключение системы домашнего электроснабжения с солнечных батарей на другие резервные источники питания или на центральную электрическую сеть.

Солнечные батареи делают хозяев дома абсолютно независимыми от центрального электроснабжения. В этом случае не требуется подводка электрических сетей, исключаются дополнительные траты на оформление разрешительных документов и оплату электроэнергии. Данная система не зависит от перебоев централизованной подачи электричества, на нее не влияет рост тарифов, отсутствуют ограничения в подключении дополнительных мощностей.

Солнечные батареи могут эксплуатироваться в течение длительного периода времени, составляющего 20-50 лет. Серьезные финансовые вложения делаются только один раз, после чего система будет работать и постепенно окупать себя. Вся работа батарей осуществляется на полном автомате. Существенным плюсом является полная безопасность солнечной энергии для человека и окружающей среды. Для получения нужного экономического результата следует правильно выбирать оборудование, монтировать и вводить его в эксплуатацию.