Автономное и резервное электроснабжение дома

Если в местности, где расположен ваш дом или дачный участок с домом, часты внезапные отключения электроэнергии продолжительностью несколько часов, то для полноценного проживания (нормальной работы системы освещения, сигнализации, отопления и бытовой техники) вам необходимо установить систему резервного электроснабжения.

Если же в местности, где находится ваше жильё или дача вообще нет стационарного электроснабжения, вам придётся задуматься об установке системы автономного (независимого) электроснабжения. Разница между ними только в продолжительности работы, резервная система рассчитывается на некоторое конечное время работы (обычно на максимальное время отключения сети электроснабжения). Автономная же система предназначена для постоянной работы.

ветрогенератор и солнечная батарея

Необходимо отметить, что поскольку в природе действует закон сохранения энергии, то мы не сможем потратить энергии больше, чем произвели и накопили. В этом плане можно привести аналогию с деньгами как средством учёта труда. Мы не сможем потратить больше денег, чем их имеется в нашем распоряжении. Интересно заметить, что автономной системе энергоснабжения соответствует (по аналогии с деньгами) наша заработная плата, резервной системе – кредиты и займы (на какое-то время).

Отсюда следует важный вывод, что без расчётов, без проекта, хотя бы приблизительного, прикидочного, создать работоспособную систему резервного и автономного электроснабжения нельзя!

Что же нам понадобится для создания системы автономного или резервного электроснабжения?

Во-первых, генераторы электроэнергии – устройства, преобразующие в электрическую энергию другие виды энергии. На сегодня промышленно выпускаются блоки из двигателя внутреннего сгорания (ДВС) и генератора, который преобразует сначала с помощью ДВС энергию топлива в механическую энергию, а затем механическую энергию двигателя с помощью электрогенератора – в электрическую. Для получения механической энергии, преобразуемой генератором, могут использоваться ветряные двигатели (ветряки) или гидротурбины. Могут быть использованы и относительно новые источники электроэнергии – солнечные батареи, в которых энергия солнечного света непосредственно преобразуется в электрическую энергию.

генератор электричества

Все эти устройства имеют свои преимущества (у генераторов с приводом от ДВС – стабильная непрерывная работа; у ветровых, гидростанций и солнечных батарей – практически дармовая энергия) и недостатки (у генераторов с приводом от ДВС – высокая стоимость топлива и ограниченный моторесурс, у ветровых и солнечных батарей – зависимость от наличия ветра и солнечного света). Для установки минигидроэлектростанции необходимо наличие рядом с домом водного потока. Опять-таки при выборе генерирующего устройства необходимо обращение к специалистам и поиск с их помощью наиболее экономически выгодного варианта производства электроэнергии.

Во-вторых, устройства накопления и сохранения электроэнергии. Это, как правило, аккумуляторные батареи. Они позволяют превратить неравномерное и нестабильное поступление электроэнергии от генерирующих устройств в постоянное и стабильное. По аналогии можно рассмотреть систему пневмоснабжения промышленных предприятий – использование энергии сжатого воздуха для работы оборудования. Сжимающий воздух компрессор выдаёт на выходе пульсирующий поток сжатого воздуха, а для работы оборудования требуется стабильный и постоянный поток с давлением 6 атмосфер. Чтобы его получить, после компрессора ставится ресивер – ёмкость для накопления и хранения сжатого воздуха с клапаном регулирования давления. В результате на выходе ресивера мы имеем постоянный поток воздуха под давлением 6 атмосфер, причём давление сохраняется, даже если компрессор на время прекращает работу.

аккумуляторные батареи

Вот таким «ресивером» в нашем случае и являются аккумуляторы. Основной показатель аккумуляторной батареи – это электрическая ёмкость, измеряемая в ампер-часах (А-ч). Что она означает? К примеру, батарея ёмкостью 200 А-ч теоретически способна выдавать ток в 200А в течение часа, или ток 20А в течение 10 часов. Практическая же отдача у батарей всегда меньше теоретической и зависит от многих факторов, например температуры.

Нетрудно подсчитать, что аккумуляторная батарея с рабочим напряжением 12 вольт и ёмкостью 200 А-ч накапливает теоретически 12х200= 2400 ватт-часов или 2,4 кВт-часов электроэнергии. Практически – около 2 кВт-ч, что может обеспечить, к примеру, освещение дома мощностью 500 ватт в течение 4 часов или приготовление обеда на электроплите (2кВт) в течение часа.

Обычно используется некоторое количество батарей, определяемое расчётом – проектом автономного или резервного электроснабжения дома. Батареи могут соединяться последовательно, повышая выходное напряжение, или параллельно, обеспечивая работу при том же напряжении, но с повышением токоотдачи.

В-третьих, преобразователи тока, так называемые инверторы.

Дело в том, что аккумуляторные батареи аккумулируют и выдают электроэнергию в виде постоянного тока напряжением 6, 12, 24 и т.д. вольт. Солнечные батареи – постоянный ток напряжением 24 вольта. Для зарядки аккумуляторов требуется напряжение выше рабочего и автоматически регулируемый ток зарядки. А для работы домашних электроприборов и бытовой техники требуется переменный ток под напряжением 220 вольт и с частотой 50 герц.

преобразователь тока

Для преобразования постоянного тока под низким напряжением 12 – 24 вольта в переменный ток под напряжением 220 вольт и служат инверторы. Инвертор – электронный прибор (без движущихся частей) как раз и делает такое преобразование. Стоит сказать несколько слов о форме преобразованного инвертором тока. Дело в том, что у переменного тока, получаемого из стационарных сетей электропитания, изменение напряжения во времени происходит по синусоиде (геометрической кривой) с частотой 50 циклов в секунду. Это обусловлено конструкцией промышленных генераторов – вращением ротора. В преобразователе способ получения синусоиды другой – искусственный. Поэтому выдаваемый преобразователем ток по форме лишь приближается к синусоиде (его форма – так называемая «квазисинусоида»). Это может влиять на работу некоторых электронных приборов – телевизоров, мониторов и т.д. и вызывать у звуковой аппаратуры так называемый «фон» — неприятный призвук.

Более дорогие инверторы рекламируются как выдающие «чистую синусоиду». При выборе инвертора это необходимо учитывать и при необходимости использовать инверторы с «чистой синусоидой».

И ещё, электродвигатели в момент пуска (когда ротор ещё неподвижен) работают как бы в режиме короткого замыкания, пусковой ток ограничивается только сопротивлением обмоток, которое невелико. Поэтому пусковые токи таких устройств, как электронасосы, пылесосы и т.д. могут в 4-5 раз превышать номинальные. А инверторы допускают превышение тока в 1,5 раза. Нужно иметь это в виду и для решения проблемы обращаться к специалистам.

В-четвёртых, электронные устройства автоматического управления, регулирования и защиты.

Как правило, ими оснащаются современные инверторы. Это могут быть релейные устройства, автоматически запускающие генератор с двигателем внутреннего сгорания для зарядки аккумуляторов при их разряде. Это устройства, которые быстро и незаметно для потребителей электроэнергии переводят домовую электросеть в режим резервного питания при внезапном отключении сети.

3-elektrosnabzhenie-doma

Более подробно с устройствами инверторов можно ознакомиться по их описанию и проконсультировавшись со специалистами.

Так же устройствами управления, регулирования и защиты оснащаются генераторы с приводом от ДВС.

В заключение приведем несколько примеров типовых схем резервного и автономного электроснабжения:

1. Простейшая система резервного электропитания = инвертор + аккумулятор

Дополнение к электросети при частых отключениях. Пока в электросети есть напряжение– инвертор включает зарядку аккумулятора и регулирует её, при внезапном отключении– инвертор моментально (незаметно для подключённых приборов) подключает к домовой сети питание от аккумулятора. Применяется при непродолжительных отключениях и при небольшом ограниченном энергопотреблении (как правило, некоторой группой особо важных потребителей (сигнализация, холодильник и т.д.))

2. Автономное и резервное электропитание = генератор с приводом от ДВС + аккумуляторы + инвертор

При разрядке аккумуляторов инвертор через реле автоматически запускает двигатель генерирующей установки и заряжает аккумуляторы. Двигатель внутреннего сгорания работает циклами, что увеличивает его моторесурс и уменьшает расход топлива. В случае использования установки в качестве резервного электроснабжения, инвертор при отключении основной сети автоматически переключает питание на резервное от аккумуляторов.

3. Автономное электроснабжение от генератора с приводом от ДВС

Вполне приемлемый вариант – выпускаемые двигатели-генераторы рассчитаны на такую работу. Однако необходимо учесть, что двигатели имеют ограниченный моторесурс, к примеру, дешёвые двухтактные двигатели имеют ресурс всего 500 – 1000 часов. К тому же электроэнергия, вырабатываемая таким образом, имеет высокую себестоимость. Другими словами, такой вариант подходит при временном (сезонном) проживании, к примеру, для дач. А для автономного электроснабжения при условии постоянного проживания лучше всего применить следующий вариант.

4. Автономное электроснабжение = Ветровой электрогенератор или (+) солнечные батареи или (+) минигэс или (+) генератор с приводом от ДВС + аккумуляторы (несколько штук по расчёту) + инвертор

Наиболее оптимальный вариант с экономической точки зрения, к тому же достаточно долговечный. Однако и самый дорогой.

Надеемся, что данная статья поможет вам более осознанно подойти к выбору системы автономного или резервного электропитания и её элементов. При желании оборудовать свой дом такими системами – обращайтесь к специалистам, которые составят проект и смету расходов и дадут советы по выбору конкретного, наиболее подходящего оборудования.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *