Системы электроснабжения с использованием автономных источников становятся все более популярными среди владельцев загородных домов. Оно и понятно: стоимость электроэнергии, поставляемой централизованно, неуклонно растет год от года. К тому же качество этой электроэнергии нередко оставляет желать намного лучшего, а постоянные перебои в электроснабжении в некоторых регионах вообще исключают нормальное пользование благами цивилизации. Тут уж неизбежно возникнет идея иметь собственный источник электропитания и не зависеть ни от кого.
Способов обеспечить дому автономное производство электроэнергии существует несколько, но, к сожалению, все они не лишены своих недостатков. Рассмотрим основные из них более подробно.
1. Бензиновая или дизельная генераторная установка (БГУ и ДГУ).
Преимущество этих установок состоит в самой настоящей автономности: при должном техническом обслуживании и наличии топлива ее владелец обретает полную независимость от всех перипетий, связанных с перебоями во внешнем электроснабжении. Его уже не волнуют никакие изменения в погоде. На работу такой электростанции они не влияют.
Но при этом ДГУ и БГУ получили широкое распространение лишь в качестве резервных источников электроэнергии. Основная причина тому - в необходимости поддержания постоянных запасов топлива, которое, постоянно растет в цене. Расход дизельного топлива для ДГУ редко составляет менее 250 грамм на один киловатт в час. Таким образом, установка, обеспечивающая электроэнергией загородный домик с потреблением электроэнергии в несколько киловатт, будет «есть» около литра солярки в час. При стоимости ДТ в районе 30 рублей очевидно, что на такой электроэнергии можно запросто разориться.
Недешево стоят и сами генераторные установки на жидком топливе. Однофазная бензиновая станция мощностью 2,7 кВт будет стоить примерно 30 тысяч рублей, а аналогичная установка с мощностью 6,2 кВт для трехфазной сети обойдется в 45 тысяч рублей.
Но чтобы запитать большой загородный дом понадобится более мощная станция. И, например, ДГУ мощностью 22 кВт будет стоить целых 600 тысяч рублей. (Здесь и далее данные о ценах приведены на начало 2013 года).
2. Электростанция на солнечных батареях.
Привлекательны тем, что солнечная энергия достается всем «даром». Принцип работы солнечных батарей основан на том, что фотоны света при падении на поверхность некоторых полупроводников, вызывают срыв электронов со своих атомных орбит, образуя свободные носители электрического заряда.
Чтобы солнечная батарея могла выдавать хоть какую-то приемлемую мощность, она должна иметь как можно большую площадь. Так, батарея площадью 1 кв. м. обеспечивает электрическую мощность около 100 ватт, при напряжении 15-25 вольт.
Для работы бытовой аппаратуры помимо солнечной батареи нужна установка инвертора, преобразующего постоянное напряжение в 220 вольт переменного тока, аккумуляторные батареи для бесперебойного электроснабжения и контроллер, управляющий зарядом этих батарей.
Для того чтобы солнечная батарея могла быть основным источником электроэнергии, она должна иметь рабочую поверхность не менее 10 квадратных метров. При этом имеются жесткие требования по расположению батареи: под определенным углом к горизонту, на некотором расстоянии от плоской поверхности (крыши) и с южной стороны дома.
Но даже при соблюдении всех условий станция на солнечной батарее остается очень сложным устройством с низким КПД, высокой стоимостью и относительно небольшой мощностью. Стоимость установки электростанции на солнечной энергии составляет от 120 до 250 тысяч рублей за каждый киловатт установленной мощности. Но мощность можно наращивать постепенно, добавляя новые модули по мере появления средств.
Подробнее об использовании солнечных батарей в качестве автономного источника электроэнергии для загородного дома читайте здесь:
3. Ветрогенераторная станция.
Первые ветроустановки уже были известны в 200 году до нашей эры. Они представляли собой простейшие установки, предназначенные для перемалывания пшеницы. Также как и солнечная энергия, энергия ветра очень привлекательна для использования в условиях загородного дома. И принцип работы ветрогенераторных установок схож с принципом работы станций на солнечной энергии. Вновь требуется установка аккумуляторных батарей, инвертора и контроллера заряда. Но у ветрогенераторных станций есть и свои особенности.
Так, во время своей работы ветряк создает помехи, способные повлиять на многие приборы и средства связи, поэтому для установки ветрогенератора необходима свободная от застройки придомовая площадь с радиусом примерно 20 метров, которой располагает не всякий загородный дом.
Перед установкой необходимо точно рассчитать потребную мощность генератора с учетом средней скорости ветра в регионе, пиковой мощности потребления в доме и высоты возведенной для монтажа мачты. Ошибка в расчетах может привести к тому, что ветряк просто не справится с возложенными на него функциями.
Ну, а главный недостаток ветряков, как и всех прочих автономных источников электроэнергии - это их цена. Ветрогенератор средней мощности вместе со своей установкой обойдется домовладельцу примерно в триста тысяч рублей. Окупится такая сумма, разумеется, далеко не сразу.
Подробнее об использовании ветрогенераторов смотрите здесь:
Александр Молоков
Многие жители частного сектора, дачники и владельцы коттеджей не хотели бы зависеть от централизованных сетей энергоснабжения. Вариантов может быть много, каждый имеет свои особенности, но выгоду сулит в любом случае. Автономное электроснабжение дома может выполняться за счет:
- дизельного (газового или бензинового) генератора;
- солнечных батарей;
- ветряного генератора.
В качестве доступного способа можно рассматривать и гидроэлектростанцию малых размеров, но ее используют реже.
Для полной уверенности в собственной независимости от централизованной подачи электроэнергии владельцам частного или загородного дома рекомендуется устанавливать две системы автономного электроснабжения. Одна будет являться основным вариантом, а вторая резервным. Приятным моментом является и то, что некоторые из них вполне по силам собрать и установить своими руками.
Генератор, потребляющий бензин или дизельное топливо, часто выступает именно в роли запасного источника электроснабжения загородного дома. Нужно только выбрать подходящий вариант.
- Бензиновые агрегаты бесшумны, компактны, просты в эксплуатации, стоят недорого и могут работать при низких температурах. Но время непрерывной работы у них невелико. Впрочем, для прибора, который будет установлен в качестве подстраховки, это не критично.
- Дизельные системы более производительны, чем бензиновые аналоги. В качестве источника автономного электроснабжения их целесообразнее приобретать в большой коттедж, где количество приборов, потребляющих энергию, значительно больше, чем на даче. Дизельные генераторы надежны и долговечны, но для них придется приобрести или сделать своими руками отдельный контейнер (или хозяйственную постройку). Это необходимое условие, чтобы шум работающего устройства не мешал домочадцам.
- Газовые генераторы выдают самую дешевую по стоимости электроэнергию. Они долговечны и экологичны. Но из-за сложностей в обслуживании и опасности взрыва топлива их рискует приобрести далеко не каждый владелец частного дома.
Как бы хороши ни были покупные системы автономного электроснабжения, но источник энергообеспечения, сделанный своими руками, кажется более привлекательным. И осуществить такую идею вполне реально.
Шаг первый: точный расчет
Прежде чем решить, какую систему для автономного электроснабжения дома создавать своими руками, важно провести небольшую исследовательскую деятельность и оценить следующие параметры:
- Сколько требуется электроэнергии для всех ее возможных потребителей?
- Каковы природные предпосылки для установки того или иного источника энергоснабжения частного дома?
Основными потребителями энергии являются:
- вся крупная и мелкая бытовая техника;
- насосное оборудование (в условиях загородного дома подача воды чаще всего осуществляется из колодца или скважины);
- системы вентиляции и кондиционирования.
Все перечисленные получатели электроэнергии нуждаются в стабильном напряжении, подаваемом с одной частотой. Поэтому без приобретения аккумуляторной батареи обойтись не получится, она является необходимым компонентом даже в тех случаях, когда автономное электроснабжение зависит от генератора. Инвертор – еще один необходимый прибор. Он преобразует ток из постоянного в переменный с напряжением 220 V. Контроллер заряда аккумулятора может приобретаться отдельно, а иногда он уже встроен в инвертор.
Суммарная мощность требуемого электроснабжения рассчитывается путем сложения потребностей всей техники и систем жизнеобеспечения дома. Полученный результат рекомендуется завысить на 15-30%. Переизбыток, заложенный в самом начале, создаст подстраховку на случай увеличения расходов электроэнергии в дальнейшем. Теперь, когда понятно, сколько энергии будет потребляться, пора выбирать источник автономного электроснабжения, способный ее выработать в нужном количестве.
Следует оценить природные возможности региона, где расположен дом. Например, для Московской области считается неоправданной установка ветрогенераторов. Они будут вырабатывать чуть больше 10% от своих номинальных мощностей. Установки автономного электроснабжения, работающие на солнечных батареях, кажутся более перспективными и производительными. Но для большинства регионов страны такое решение не является спасением на весь год.
Как приручить солнце?
Энергии солнечных лучей вполне хватает, чтобы преобразовывать ее в нужное человеку электричество. В странах Запада таким решением никого не удивишь, у нас подобные установки предпочитают собирать своими руками отдельные умельцы. В результате они получают эффективный автономный источник электроснабжения, который прослужит минимум 40 лет. Подача электричества может прерываться только в связи с погодными условиями и напрямую зависит от количества солнечных дней в году.
Есть две схемы преобразования энергии солнечных лучей:
- Фотоэлементы закрепляются на крыше дома и накапливают энергию, которая без дополнительных манипуляций является постоянным током и может использоваться только после преобразования.
- Поток солнечных лучей собирается при помощи специальных зеркал, концентрируется и пересылается в нужном направлении. Иногда лучи используются для нагревания жидкости, которая вращает паровые турбины теплового двигателя.
Первый вариант, с использованием солнечных батарей на крыше, наиболее эффективный для частных домовладений.
Параллельная схема, по которой можно легко осуществить монтаж автономного электроснабжения своими руками, достаточно проста. Понадобятся несколько аккумуляторов (присоединяются по цепочке), зарядное устройство и инвертор. Когда начинается выработка электроэнергии, аккумуляторы получают ее от зарядных устройств, и с помощью инвертора на выходе образуется электричество. Суммарная емкость аккумуляторных батарей зависит от количества электроприборов в доме. Инвертор также нужно выбирать исходя из рассчитанной мощности предполагаемого потребления возобновляемых ресурсов.
Подробные схемы можно найти в специальной литературе или воспользоваться опытом, которым делятся посетители сети. В любом случае при монтаже автономного электроснабжения дома своими руками все-таки желательно иметь навыки работы с электричеством для понимания основных принципов действия системы. В качестве альтернативы можно проконсультироваться со специалистом.
Не сомневаться можно только в одном: при всей существенной стоимости автономные источники выработки энергии окупаются за 3-5 лет, а прослужат гораздо дольше.
Автономные системы для коттеджа используются постоянно. Канализация, водоснабжение и отопление давно не зависят от городских коммунальных служб, поэтому семьи радуются отсутствие ограничений. Электричество могло бы стать проблемой, но солнечные батареи для частного дома или иные альтернативные источники помогут справиться с этой трудностью.
Автономная подача электричества возможна
Многие полагают, что электроэнергия всегда будет подаваться в дома исключительно из центральных систем. Хотя в Европе даже многоэтажки часто не зависят от традиционных служб. Какие автономные источники постепенно обретают популярность?
- Генераторные установки
- Солнечные фотоэлементы
- Ветрогенераторные станции
Подобные источники энергии в некоторых странах стали нормой. Их применение зависит исключительно от условий окружающей среды, поэтому нужно рассмотреть подробности. Описание позволит пользователю выбрать оптимальные системы для установки в частном доме.
Генераторные установки
Это доступное и простое решение. Генераторное оборудование продается в специализированных магазинах. Его можно свободно приобрести, потратив относительно небольшую сумму.
Только нужно учитывать важные особенности:
- Большое потребление жидкого топлива
- Повышенный уровень шума
- Недостаточная мощность
Большое потребление бензина - главная проблема. Такие автономки оказываются затратными. Люди давно убедились в этом, так что при любой возможности подыскивают иной выход.
Повышенный уровень шума нарушает спокойствие в доме. Оптимальная эксплуатация достигается исключительно после установки за пределами жилья. Из-за чего появляются сложности, которые заставляют подыскивать отдельно стоящее помещение.
Показатели мощности жидкотопливных генераторов не так высоки. Обычно подобные источники применяются только в качестве временной замены традиционного подключения. Системы не могут полностью обеспечить энергоснабжение, потому в одиночку практически не применяются.
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.
Ветрогенераторные станции
Они редко применяются в домах, но подобные системы доступны населению. Отлично подходят для определенных регионов, где на открытых пространствах получается огромное количество энергии. Такие принципиальные схемы ранее использовались только на крупных объектах, но сейчас можно выделить особенности, способные заинтересовать семьи.
- Хорошая мощность
- Нестабильность работы
- Минимальное обслуживание
Мощность складывается за счет определенного количества ветряных установок. Подобные автономки позволяют быстро зарядить объемные аккумуляторы для подачи энергии в дома. Причем процесс требует минимум времени, поэтому люди часто заинтересовываются такими решениями.
Только им стоит учесть серьезный минус - нестабильность работы. Достаточно мощный ветер редко поддерживается в одном и том же районе. Зависимость от погодных условий и капризов природы быстро наскучит семье, желающей получить полную автономность.
Минимальное обслуживание - неоспоримый плюс. Пусть первоначальные расходы на оборудование высоки, но системы окупаются за несколько лет. На протяжении них владельцам практически не придется тратить деньги на приобретение запчастей или вызов мастера.
Выгодно ли использовать альтернативные варианты энергоснабжения?
Рассмотрев наиболее распространенные решения, хочется произвести сравнение. Сделать это непросто, так как даже оценить рентабельность вряд ли удастся без профессиональной подсказки. Существует множество тонкостей, которые следует учитывать, чтобы не ошибиться при выборе.
Чтобы обеспечить энергией частное домостроение полезнее устанавливать сложные схемы. Они оказываются оптимальным решением по всем показателям, но проблемой пока остаются первоначальные денежные вложения. На практике, немногие семьи готовы тратить средства даже на собственный комфорт, поэтому расчеты продолжаются.
На самом деле, практически все автономные комплексы связаны лишь с начальными затратами. Их обслуживание требует небольших сумм, к примеру, замена фотоэлементов не превзойдет пары тысяч рублей. Причем сталкиваться с ремонтом придется 1-2 раза в год, что даст колоссальную экономию.
Сложности монтажа исключены
Еще одной проблемой годами оставался монтаж. Устаревшие технологии для стабильного энергообеспечения в небольшой дом требовали площади. Теперь появились новые фотоэлементы, позволившие устранить эту неприятность за счет небольшой батареи, монтируемой прямо на крыше дома.
Монтаж потребует небольшой площадки и свободного помещения для установки оборудования. После этого электроэнергия буквально хлынет в аккумуляторы, заряжая их для последующего обеспечения всего здания. Из-за этого говорить о недостатке свободного места или обязательном обращении к профессионалам не следует.
Почему люди отказываются от альтернативной энергии?
По сей день альтернативные методы электроснабжения остаются редкостью. В быту они практически не применяются, хоть и доказали свою рентабельность. Пользователи привыкли к центральному энергоснабжению, поэтому не хотят обращаться к последним разработкам, которые немного пугают их новизной и нереальностью.
Пора забыть об устаревших принципах, как о нерентабельных. Раньше отсутствовали принципиальные схемы, обеспечивающие стабильную подачу, а сейчас отдельно стоящий дом может получить полную автономию. Семья не будет зависеть от центральных систем, поэтому продолжит наслаждаться комфортом без ограничений.
На самом деле, главным толчком должна стать колоссальная денежная экономия. Ежемесячные платежи в современном коттедже огромны, ведь электричество необходимо. Это заставляет задуматься об экономии, если провести несложные расчеты, можно узнать, насколько быстро вернутся средства, затраченные на приобретение необходимого оборудования. Соответственно, окажутся оправданными.
Получение энергии без централизованного источника - это не фантастика. Автономия доступна каждому, кто готов близко познакомиться с последними технологическими разработками. В результате пользователи смогут без ограничений подключать любые приборы и технику, наслаждаясь комфортом. Так что лучше воспользоваться интересными достижениями науки, которые откроют новый путь в светлое будущее.
Решение поставленной задачи является просто необходимым для современного человека, привыкшего пользоваться всевозможными благами цивилизации. Отказаться от них сегодня уже невозможно. Практически всё, начиная от простой лампочки, и заканчивая разнообразными крупными и мелкими бытовыми приборами, в том числе электроинструмента - требует электропитания.
Что касается самостоятельного получения электроэнергии, то для этих целей сегодня уже созданы и производятся технические устройства, способные преобразовывать бесплатную энергию природной среды для удовлетворения наших основных потребностей в электричестве.
К таким (альтернативным) источникам энергии, в первую очередь, относятся солнечные батареи и ) вырабатывают электрический ток, преобразовывая в него энергию фотонов солнечного излучения. Ветряные электростанции, за счёт вращения лопастей ветрогенератора, преобразуют в электрический ток механическую энергию ветра.
Оба эти способа получения электроэнергии являются на сегодняшний день наиболее экологически безопасными для окружающей среды Они актуальны в связи с тем, что качество и продолжительность жизни человека напрямую зависят от экосистемы, в которой он обитает. И чистота окружающего воздуха здесь имеет немаловажное значение.
Если вы внимательно ознакомитесь с недостатками централизованных сетей для электроснабжения частных домов, то поймёте, почему генерация своей собственной электроэнергии станет для Вас наиболее разумным решением в большинстве случаев.
Применительно к Московской области, самый дешёвый вариант подключения к централизованной ЛЭП составит по стоимости примерно 50 000 руб за 1 киловатт (1 кВт) установленной мощности, при условии, что ближайшие соседи уже подключены. Это самый простой вариант решения проблемы, но он возможен только при идеальных условиях.
Слишком часто бывает так, что мощность ближайшей подстанции не позволяет обеспечить всех желающих электроэнергией, и Вам могут либо совсем отказать в подключении, либо установить ограничение по подключаемой мощности. Это связано с тем, что степень изношенности многих подстанций сегодня высока, а аппетиты городов и посёлков постоянно увеличиваются в связи со строительством новых зданий, частных домов, вводом в эксплуатацию различных объектов.
Назовём теперь дополнительные затраты на подключения к централизованным сетям, если сам посёлок ещё не подключен к ЛЭП.
- Потребуется прокладка ЛЭП непосредственно к посёлку. Стоимость составит примерно от 300 000 руб до 600 000 руб за 1 километр. На самом деле, в большинстве случаев необходима прокладка высоковольтной линии и установка дополнительных подстанций и разводящих столбов – здесь стоимость будет уже выше.
- Может потребоваться создание просек для линий электропередач (вырубка леса) - это ещё одна статья расходов и согласований.
- Нужно будет оплатить проект, налоги, разрешения и экспертизы различных контролирующих организаций.
Чтобы максимально снизить свои личные расходы, нужно будет собрать средства со всех желающих подключиться вместе с Вами, на что может уйти немало времени. В конечном итоге процесс подключения к сетям централизованного электроснабжения может затянуться на несколько лет!
Судя по нашему опыту и информации из различных источников, средняя примерная стоимость централизованного подключения неэлектрифицированного загородного посёлка к вновь построенной ЛЭП сегодня составляет в среднем от 500 000 до 700 000 рублей на каждый участок.
Помимо высокой стоимости подключения, нужно учитывать и ваши риски. На нашей памяти были случаи, когда владельцев уже давно подключенных домов или дач просто отключали от электросетей. Несмотря на то, что это пока ещё относительно редкое явление, тем не менее, причин для этого может возникнуть предостаточно.
Ещё нужно помнить о том, что стоимость электроэнергии с каждым годом стабильно повышается. А вступление нашей страны в ВТО может обернуться настоящей катастрофой для частных домовладельцев. Поднятие цены за каждый киловатт-час электроэнергии до европейского уровня не исключено...
Об особенностях автономных систем электроснабжения
Рассмотрим основные особенности и преимущества систем автономного электроснабжения.
- Вы можете в течение нескольких дней получить полностью готовую к эксплуатации, свою собственную систему электроснабжения
- Вы обретаете финансовую независимость от энергетических компаний-монополистов, и дополнительную стратегическую безопасность.
- Вам больше не причинят неудобства внезапные отключения электричества и длительные перебои с электроснабжением, вызванные обрывом проводов из-за снегопадов, «ледяных дождей», падения деревьев, или сильного ветра.
- Вы «получаете электроэнергию» на много лет вперёд, покупая ТОЛЬКО оборудование.
- Вы можете по максимуму использовать бытовые приборы, рассчитанные на 12В напряжение, уменьшив вредное излучение проводки переменного тока, которая присутствует в каждом обычном доме.
- Также стоит помнить о том, что наши системы являются экологически чистыми.
Выбирая систему автономного электроснабжения, Вы можете достаточно точно рассчитать свои расходы, обеспечив работу наиболее необходимых Вам бытовых приборов, освещения, электроинструмента.
У Вас появляется возможность самостоятельного выбора компонентов, из которых будет состоять автономная и экологически чистая электростанция. В будущем возможно увеличение мощности системы по мере роста энергопотребления Вашего дома!
Расчёт системы солнечного электроснабжения
Если Вы решили обеспечить себя автономным электричеством, осознав все достоинства автономных систем электроснабжения, то внимательно ознакомьтесь с фундаментальными принципами правильного подбора комплектующих для Вашей солнечной, или ветро-солнечной системы электроснабжения.
Расчёт нужно производить с учётом того, является ли Ваш дом просто «дачей» для летнего проживания или же вы планируете в нём жить круглогодично. Нужно учитывать, что в зимнее и летнее время расход энергии будет существенно отличаться за счёт сезонного характера использования различных бытовых электропотребителей.
Если у вас установлена система отопления, не являющаяся классической русской печью, то расход электроэнергии в отопительный сезон у вас будет гораздо выше, вследствие необходимости питать насосы системы водяного отопления (или вентиляторы в системе воздушного отопления) совместно с автоматикой котла. Помимо этого, в зимнее время потребуется более продолжительная работа домашних осветительных приборов.
Необходимые параметры для расчёта
При расчёте энергопотребления в сутки следует просуммировать среднее энергопотребление в сутки всеми электроприборами в Вашем доме. Таким образом, мы получим первый необходимый параметр для расчёта нашей автономной энергосистемы, выражаемый в киловатт-часах (кВт*ч). Это как раз та энергия, которую должен вырабатывать наш источник (солнечные батареи) в течение суток для удовлетворения наших ежедневных потребностей в «количестве» электроэнергии. Здесь следует также учесть и потери при заряде/разряде системы накопления энергии – аккумуляторных свинцовых батарей.
Для дальнейших расчётов нам понадобится величина максимальной мгновенной потребляемой мощности электроприборами, которые в определённый момент времени могут быть включены одновременно в Вашем доме. Этот величина выражается в ваттах (Вт) или киловаттах (кВт). 1 кВт = 1000 Вт. Здесь следует также учитывать, что в момент включения некоторых бытовых приборов, например, недорогого насоса, расход энергии становится в несколько раз больше заявленного производителем, за счёт высоких пусковых токов, возникающих в обмотках электромотора. В современных бытовых приборах, оснащённых устройством «плавного пуска» такая проблема отсутствует.
Располагая двумя параметрами – количеством среднесуточной потребляемой электроэнергии и значением величины пиковой необходимой мощности, мы можем определить, какое оборудование должно присутствовать в системе электроснабжения для покрытия наших потребностей.
Главным источником экологически безопасного электричества в нашей системе будут солнечные фотоэлектрические батареи (солнечные модули). Для стационарных систем наиболее правильно выбирать . Их внешняя сторона защищена текстурированным закалённым стеклом, увеличивающим количество поглощаемого солнечного света. Надёжная, достаточно прочная и герметичная конструкция позволяет эксплуатировать такие солнечные модули при любых погодных условиях, круглогодично, в течение многих лет.
Наиболее долговечными являются солнечные батареи на основе монокристаллического кремния. Особые свойства монокристаллов позволяют рассчитывать на срок службы более 20-30 лет без существенного снижения количества вырабатываемой электроэнергии.
Солнечные батареи должны вырабатывать каждый день среднее, ежесуточно потребляемое количество электроэнергии, плюс 20-30% на потери энергии при заряде/разряде аккумуляторной системы.
Контроллер заряда
Для эффективного и «правильного» заряда аккумуляторов от солнечных батарей применяются контроллеры заряда. , в отличие от более простого , позволяет повысить выработку электроэнергии солнечным модулем до 30% при определённых погодных условиях. Но, учитывая разницу в цене между этими разновидностями контроллеров (MPPT стоит дороже), для электростанции с солнечным модулем небольшой мощности целесообразнее потратить те же деньги на покупку более мощного солнечного модуля. Экономический эффект в этом случае окажется выше.
Контроллер с функцией MPPT рекомендуется использовать для солнечных модулей мощностью свыше 200 Вт, а также, если Вы планируете в будущем нарастить мощность массива солнечных батарей, предполагая добиться увеличения максимальной вырабатываемой мощности свыше 200 Вт за счёт покупки дополнительных солнечных модулей.
Современная цивилизация целиком и полностью зависит от электричества. Без него не может быть и речи о комфорте и тепле в доме. К сожалению, наличие в сети тока ни коим образом не зависит от воли хозяина дома. Часто случаются аварии или регламентные работы, которые порой на несколько часов могут оставить пользователей без электроснабжения. В условиях суровой зимы это может привести к достаточно серьезным последствиям вплоть до размораживания системы отопления. Особенно эти проблемы актуальны для жителей частного сектора или загородных домов. В таких условиях вполне логичной видится возможность устройства автономной системы электроснабжения, которая может быть использована в случае аварийных ситуаций с целью временного поддержания работоспособности хотя бы основных электроприборов. Мы предлагаем вашему вниманию несколько способов, позволяющих подвести автономное электричество для дома: сравнение эффективности и стоимости этих моделей.
Автономное электроснабжение загородного дома: выбор подходящего источника
Вся большая проблема создания системы автономного электроснабжения для дома упирается в сами источники альтернативного обеспечения электричеством, которых в современном мире придумано пока еще не очень много. Их можно с легкостью сосчитать на пальцах одной руки – это бензиновый, дизельный или ветряной электрогенератор, аккумуляторы и солнечные батареи. Все эти альтернативные источники обладают не только преимуществами, но и определенными недостатками, с которыми требуется непременно разобраться в первую очередь.
- Различного рода генераторы являются наиболее простыми и дешевыми техническими устройствами, которые могут эффективно обеспечить домовладение определенным количеством электроэнергии. Большинство из них работает от двигателя внутреннего сгорания, бензинового или дизельного. Поэтому для их эффективного и бесперебойного функционирования требуются достаточно большие запасы бензина или дизельного топлива. Чтобы обеспечить подачу электроэнергии на протяжении хотя бы 2 – 3 дней, потребуется не менее 100 – 200 л. топлива. В этом плане выгодно отличаются особые газовые электрогенераторы, которые работают от природного газа, подведенного к дому. В этом случае автоматически решается проблема с источником топлива. Также отличным вариантом обеспечения дома беспрерывной подачей электроэнергии является ветряной генератор, но у него имеется достаточно большой недостаток – чаще всего, подобные установки обладают немалыми размерами, и к тому же для своей эффективной работы они требуют наличия целого комплекса дополнительного электротехнического оборудования. Но об этом поговорим позже, а сейчас рассмотрим иные источники резервного автономного электроснабжения для частного дома.
- Солнечные фотоэлементы способны обеспечить «дармовой» электроэнергией не только ваш дом, но соседей. В западных странах излишки полученной таким путем электроэнергии скупают у собственников энергетические компании. Контроль учета проданной электроэнергии измеряется счетчиком, только хозяин не платит по нему, а получает деньги. Нам пока еще до этого далеко, но первые дома, оборудованный солнечными панелями уже появляются. У такого источника имеется недостаток – это его габариты. Для обеспечения дома достаточным количеством энергии вся его крыша должна быть покрыта солнечными батареями. Кроме того, к ним еще нужно большое количество различного дополнительного оборудования, которое призвано не только накопить, но и преобразовать низковольтный ток в подходящий для электроприборов. Обычно такие приборы занимают площадь не менее 6 м2, поэтому для них требуется отдельное помещение.
- Аккумуляторные батареи, которые можно использовать только в качестве аварийного электроснабжения, либо в качестве накопителей для различного рода генераторов. Во время присутствия в сети электричества эти батареи будут заряжаться, а в его отсутствии они начнут отдавать энергию потребителям. Этот процесс регулирует так называемый инвертор, который просто повышает напряжение в 12V до пригодных нам 220V. Очевидно, что такой источник нужно использовать только для обеспечения энергией жизненно важных приборов, и то в течение короткого времени. Чем больше суммарная емкость аккумуляторов, тем больше времени они смогут обеспечивать электроэнергией приборы.
Это все возможные источники электроснабжения, если не брать во внимание совсем уж экзотические вроде геотермальных, водяных или работающих по принципу термопары. Теперь рассмотрим то, как они устроены и работают.
Системы на топливных генераторах
Основная мега задача дизельного, бензинового либо газового генератора в схеме работы системы бесперебойного снабжения электроэнергией жилого или нежилого объекта – вовремя подключаться к работе и обеспечивать необходимое оборудование дома автономной электроэнергией. Кроме того, не менее важной задачей такого источника электроэнергии имеет место быть своевременное его отключение. Это важно, так как при столкновении двух встречных потоков заряженных электронов в проводниках произойдет, как минимум полное перегорание некоторых приборов, возможно дорогостоящих, а как максимум настоящий пожар со всеми тяжелыми вытекающими последствиями.
Исходя из этих принципов уже давно разработана принципиальная схема и алгоритм включения любых топливных генераторов в работу. В случае, когда в электрической сети имеется напряжение, они просто спят тихим и непоколебимым сном, но как только по какой-то причине оно пропадает, специальное электромеханическое реле тут же замыкает цепь между блоком аккумуляторов и генератором, в результате чего последний просыпается, заводится и начинает исправно вырабатывать электроэнергию. Обратный процесс происходит при внезапной подаче электроэнергии в сеть из вне. Контакт контроллера размыкается и генератор останавливается, поток электронов прекращается.
По такому немудреному принципу работает автономное резервное электроснабжение при участии топливных электрогенераторов. А вот когда речь идет о постоянном, а не резервном электроснабжении, то здесь все еще элементарнее – вместо единственного генератора используется два. При этом второй является просто резервным и включается только тогда в работу, когда первый ломается или в нем заканчивается топливо. Также существуют грамотные схемы поочередного подключения генераторов – такой принцип позволяет не слишком перегружать один из агрегатов, что значительно увеличивает срок их службы. Системы, основанные на топливных генераторах не так дороги, как бестопливные устройства и менее сложны. Их эффективность тоже гораздо выше. Однако для их функционирования требуется топливо.
Принцип работы и устройство бестопливных источников электроснабжения
Автономная система снабжения электроэнергией с участием бестопливных источников энергии в настоящее время является самой технологичной и сложной. Это обусловлено тем, что кроме технологичности данных устройств, которые способны из «ничего» вырабатывать электричество, существует и значительный по объему комплекс вспомогательного, но необходимого оборудования. Его назначением является накопление и переработка электрической энергии в абсолютно пригодный для бытовых приборов электрический ток.
Схема рассматриваемых нами систем работает по вполне понятному и простому принципу, несмотря на большую сложность используемого в ней оборудования. Ее можно разделить на три главные части:
- Сам источник, вырабатывающий электроэнергию, в качестве которого чаще всего выступают ветрогенератор, солнечные батареи и прочие другие источники низковольтного тока.
- Массивная и объемная накопительная часть, которая представлена блоком аккумуляторов.
- Система преобразования, в основу работы которой положен принцип действия инвертора. Он является той необходимой частью системы, которая определенным образом способна преобразовывать низкое напряжение в более высокое.
Все эти составные части являются важными составляющими элементами системы автономного энергоснабжения. Существование и работа их друг без друга невозможны.
Каким должна быть система резервного электроснабжения
В заключение нужно сказать несколько слов о том, как можно сделать достаточно эффективный источник бесперебойного электропитания своими собственными руками. Для этой цели понадобятся всего три составляющие: несколько щелочных или кислотных аккумуляторов, которые соединяются по параллельной схеме для увеличения их суммарной емкости, зарядное устройство для них и инвертор. Пока в сети имеется штатное напряжение, аккумуляторы спокойно заряжаются от зарядного устройства, которое просто включено в сеть, а как только электрическая энергия в сети общего пользования исчезает, они начинают стабильно выдавать электроэнергию во внутридомовую проводку посредством этого самого инвертора. Стоимость бестопливных установок пока еще очень высока, чтобы в нашей стране осуществлялось их массовое использование. Однако они не требуют никакого топлива и полностью экологически безопасны.
Инверторов в магазинах продается великое множество. Они рассчитаны на работу с потребителями определенной мощности. В зависимости от поставленной задачи, можно купить инвертор, на выходе которого будет мощность всего 300Вт, что достаточно для освещения в одной двух комнатах или поддержания работоспособности газового котла отопления, а можно и на 4кВт, что уже обеспечит энергией весь дом. От этой мощности напрямую зависит количество тех электроприборов, которые смогут подпитываться от такого источника. Нужно только понимать, что чем большее количество приборов вы подключаете к такому бесперебойнику, тем больше понадобится увеличить суммарную емкость аккумуляторов. Если емкость подобрать неправильно, то батарей разрядятся быстро и толку от такой системы не будет никакого.
Вот, в общем то, и все способы, при помощи которых возможно оборудовать автономным электроснабжением частный дом. Как видим, выбор не особенно велик, но, все же, он есть. А что касается финансовой стоимости создания таких систем, то большинству людей она может показаться слишком высокой, особенно если брать во внимание топливные расходы. В этом отношении более привлекательнее смотрятся такие неиссякаемые и совершенно бесплатные источники энергии, как солнце либо ветер. Такие системы хотя и стоят намного дороже, но они с запасом окупаются тем, что отсутствуют затраты на топливо для генератора.