Автономное энергоснабжение: виды и основные характеристики

Проживание на окраине города или в отдаленных малонаселенных пунктах – залог тишины, полного покоя, благоприятной экологии. Но строительство на таких территориях зачастую сопровождается множеством трудностей из-за проблем с инфраструктурой, различными коммуникациями. Самая острая из них – отсутствие электричества, ее важно решить в первую очередь. Как известно, продолжительная прокладка электролинии от централизованной сети обходится слишком дорого. Намного дешевле будет организовать бесперебойное автономное питание дома. Сделать это не так уж и сложно, если внимательно ознакомиться с возможными вариантами, выбрать для себя наиболее выгодный.

Требования к домашним независимым комплексам

Прежде чем приобретать оборудование для обеспечения жилища электроэнергией, следует подсчитать ее нужный объем, который будет покрывать потребности всей бытовой техники, прочих домашних электрических устройств. Для этого проводится расчет общей мощности всех имеющихся электропотребителей. Самые распространенные из них такие:

• холодильная, морозильная камеры;
• отопительная система;
• кондиционер;
• бытовые приборы;
• насос (для доставки в здание воды из скважины);
• электроинструмент.

Базовую мощность любого агрегата можно узнать их прилагаемой к нему производителем инструкции. Для разных приборов такой показатель индивидуальный. Но все устройства непременно требуют стабильной подачи электроэнергии, для них недопустимы перепады напряжения.

Полученные данные суммируют, в результате чего узнают, сколько приблизительно киловатт-часов должна ежедневно производить автономная электросистема. Это число рекомендуется увеличить на 20-25%, чтоб иметь небольшой запас для повышения потребления энергии.

Плюсы и минусы внедрения автономного питания

Неоспоримыми достоинствами установки индивидуальной электросети считаются:

• независимость от магистрального электроснабжения;
• минимальная себестоимость одного киловатта электротока;
• стабильность электрического снабжения;

Наличие автономного источника питания в доме позволяет бесперебойно получать электроток даже тогда, когда другие временно лишены такой возможности из-за проведения ремонта на ЛЭП.

Недостатки:

• высокая цена оборудования;
• расходы по обслуживанию системы оплачивают сами пользователи;
• для размещения независимого комплекса требуется пространство.

Вышеописанные положительные и отрицательные стороны автономного электроснабжения касаются всех разновидностей существующих систем. При этом у каждой из них дополнительно есть свои индивидуальные достоинства, недостатки. Последнее в некоторой мере влияет на вырабатываемую электрическую мощность за единицу времени, величину расходов на ее производство.

Виды альтернативных источников энергии

Современные технологии позволяют получать электричество из следующих систем автономного питания:

• генераторы (дизельные, газовые, бензиновые);
• солнечные электростанции;
• ветрогенераторы.

Вышеуказанное оборудование отличается по цене, рентабельности. Вдобавок для монтажа каждой из перечисленных установок важно соблюдать некоторые условия, что иногда невозможно. Все зависит от месторасположения участка, особенностей местного климата, иных факторов.

Электрогенераторы

Современные генераторные установки считаются самыми надежными, отличаются наименьшей ценой (в сравнении с другими независимыми системами). Но себестоимость одного киловатта энергии у них предельно высокая. Подобные устройства содержат двигатель внутреннего сгорания. Он соединен с катушкой, которая впоследствии раскручивания генерирует электрическую энергию.

Обустраивая запасное автономное питание, генераторы к электрической сети подключают параллельно. В них дополнительно встраивается система автоматического подсоединения, которая запускает устройство при потере контакта с централизованной электросетью. Электрогенераторы допустимо настраивать под требуемые параметры. Например, возможно включение автономной системы лишь спустя несколько минут после исчезновения электричества. В результате пропадает необходимость в ручном запуске агрегата, а также остановки при возобновлении центрального энергоснабжения.

Основные достоинства современных генераторных установок:

• мобильность;
• сравнительно небольшие размеры, на которые влияет исключительно мощность агрегата;
• нет надобности в монтаже вспомогательных устройств, обеспечивающих выработку электроэнергии;
• работают независимо от погоды, времени года, местоположения.

Недостатки:

• шумная работа, зависящая от наличия качественного топлива;
• трудно запустить в холодный период года (больше всего это касается дизельных установок);
• требуется постоянный контроль;
• необходимость в ручной дозаправке бака;
• высокая стоимость топливных материалов.

Внимание! Электрогенераторы, функционирующие на бензине либо дизеле, не относятся к экологически безопасным. Во время их работы в атмосферу выделяются вредные вещества. Последнее следует учитывать при подборе наиболее подходящей для себя автономной системы электроснабжения.

№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 -50С, 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.

Видео описание

Какой выбрать генератор: дизельный или бензиновый?

Солнечные батареи

Главное достоинство таких независимых электростанций – доступная себестоимость одного киловатта электричества. Для их надлежащего функционирования требуется лишь бесплатная энергия солнца. Принцип работы подобных установок состоит в преобразовании световых фотонов в электрический заряд.

Чтобы солнечные батареи производили требуемую мощность для обеспечения работы домашних бытовых приборов, их площадь должна быть большая. 1 м2 поверхности такой установки выдает приблизительно 100 Вт, при этом напряжение составляет около 25 В. Этого хватит только на медленную зарядку аккумулятора, питание светильников.

Для получения электротока требуемых параметров необходимо установить вспомогательное оборудование: инвертора, аккумуляторы, контроллера. Первые преобразуют постоянное напряжение в переменное, оно должно соответствовать аналогичным показателям электричества на 220 В с централизованной сети. Чтобы пользоваться всеми преимуществами электростанции, нужно накапливать избыточную энергию с целью ее будущего полезного применения.

Солнечные батареи позволяют генерировать электроэнергию лишь в дневное время при ярком природном свете. Ночью такие устройства абсолютно бесполезны. Для разрешения указанной проблемы используется контроллер: он выполняет подзарядку аккумуляторных батарей. Накопившееся на нем избыточное электричество израсходуется в темный период суток, утром заряд заново пополняется от возобновивших свою работоспособность панелей.

К достоинствам вышеописанной разновидности автономного электроснабжения дома относят:

• автоматический режим работы;
• отсутствие дополнительных расходов;
• экологичность;
• не нужен топливный запас.

Недостатки:

• эффективность установки зависит от активности солнца, территории размещения системы, времени года;
• немалая стоимость оборудования;
• периодичность функционирования, зависящая от наличия обильного солнечного света;
• панели занимают много места, их нужно устанавливать на открытом участке.

Важно! Поверхности функционирующих солнечных батарей требуется периодически чистить от накопления пыли. В противном случае эффективность их работы будет снижаться.

№3. Ветрогенератор для дачи

Еще один бесплатный источник электроэнергии – ветер, но, как и солнечные лучи, он отличается непостоянностью. Главные преимущества, как и с фотоэлементами, – это отсутствие необходимости постоянной покупки топлива и экологичность полученной энергии. Минусы: высокая стоимость конструкции, необходимость ставить не только сам ветрогенератор, но и дополнительное оборудование (инвертор и аккумуляторы с контроллерами).

На дачах сегодня устанавливают два вида ветряков:

• роторные с вертикальной осью вращения отличаются невысоким уровнем шума, не требуют большой скорости ветра и значительной высоты установки, но КПД у них невысокий;
• крыльчатые ветряки с горизонтальной осью вращения более привычны, обладают высоким КПД, стоимость установки у них ниже, но материалоемкость, а значит, и цена, выше.

Главный вопрос, который стоит перед теми, кто решился на установку ветряка, – это даже не его тип, а мощность. Отвечая на вопрос, стоит учесть выработанную, аккумулированную и потребляемую энергию. Следовательно, важно посчитать, сколько энергии потребляется, например, в сутки, какая средняя и пиковая нагрузка. Учесть необходимо среднюю скорость ветра, количество дней, когда скорость ветра выше 5 м/с (наиболее благоприятны), а также максимальную продолжительность безветренной погоды.

На практике получается, что слабые ветры 2-3 м/с дают недостаточно энергии. Поэтому опытные дачники советуют запастись аккумуляторами высокой емкости, чтобы накапливать энергию, полученную в ветряные дни, и использовать ее в период штиля и слабых ветров.

Видео описание

Солнечные батареи. Мифы и реальность.
Многие недостатки таких электростанций легко разрешаются. Проблемы с размещением этого оборудования вовсе исчезают, если монтаж организовать на крыше. Он не занимает полезного пространства, а близрасположенные нежилые постройки, садовые деревья не создают затенения. Рассматривая значительную стоимость системы, важно отметить: современные солнечные батареи обладают огромным ресурсом, потому успевают окупиться раньше, чем закончится срок их полезной эксплуатации.

Вдобавок нужно учесть: такой источник автономного электроснабжения дома подразумевает достаточно частую зарядку-разрядку аккумулятора. По этой причине его ресурс интенсивно уменьшается. Чтобы иметь необходимый запас электроэнергии в ночной период суток, АКБ придется часто менять.

Инновационные комбинированные электро — тепловые когенерационные системы

В течение следующих двух десятилетий человечество намерено резко увеличить использование возобновляемых источников энергии. Это является частью согласованной мировой политики по сокращению потерь в системе жизнеобеспечения и выбросов парниковых газов. Сегодня стало очевидным, что применение простых одно-ресурсных схем по созданию эффективной электростанции для частного дома будет недостаточно, нужно искать альтернативный и независимый путь дальнейшего развития САЭ.

Когенерационные САЭ сочетают в себе проверенные технологии фотоэлектрической (PV) и солнечной тепловой энергии (SHW) в единую интегрированную систему солнечной теплоэлектростанции, которая позволяет извлекать как можно больше солнечной энергии для выработки электричества, использует всю полезную теплоту системы. Солнечные коллекторы представляют собой водоохлаждающие концентрирующие PV—параболические устройства, которые захватывают, а не рассеивают то, что другие конструкции PV считают «отработанным теплом».

Архитектура включает в себя серию наземных или подземных устройств, которые независимо отслеживают солнце вдоль одной оси. Компактная система теплообмена/хранения SHW передаёт тепло, чтобы предварительно нагреть воду для внутреннего горячего водоснабжения. Таким образом, создаются самые эффективные в мире мини когенерационное автономное электроснабжение для загородного дома, обеспечивающие не только бесперебойное электроснабжение частного дома, но и его практически дармовое теплоснабжение.

Автономное электроснабжение дома: готовые решения

Организации, занимающиеся продажей независимых источников питания, предлагают готовые комплектации устройств, способные работать тотчас же после выполнения монтажа. Большей частью это всевозможные комплекты солнечных электростанций, ветрогенераторов, иных приспособлений, обладающие совершенно разными техническими параметрами.

На солнечных батареях

Один из готовых вариантов автономной системы электроснабжения дома – высокоэффективное оборудование, использующее энергию солнца и преобразующее ее в электроток с помощью солнечных панелей. Схематично такой процесс изображен на нижеприведенном рисунке.

На современном рынке достаточно востребованы электростанции «Белые ночи 1500 W-100x2P», произведенные российской . В комплекте содержатся:

• поликристаллические панели – 2 штуки;
• инвертор;
• контроллер заряда;
• набор коннекторов, предназначенный для подсоединения панелей;
• кабель;
• крепеж.

Технические параметры:

• рабочее напряжение – 12 В;
• номинальная мощность каждой батареи – 100 Вт;
• рекомендуемая температура воздуха – 0-40°C;
• напряжение на выходе – 220 В, частота – 50 Гц;
• номинальная мощность – 1,5 кВт.