Автономные источники питания для дома. Автономное электричество для частного дома и квартиры. Как мы работаем

16.07.2023Рубрика: Расчет

В течение трех лет мне пришлось жить в загородном доме без централизованного электроснабжения и за это время удалось наладить автономную энергетическую систему , которая позволяет жить и работать семье в любое время года.

В современной жизни многие стремятся построить загородные дома и по возможности проводить там больше времени. При этом энергетика пригородов развивается слабо, оборудование в сильно изношенном состоянии, провода воруют, отключения на неопределенный срок (как правило тогда, кода больше всего нужно) стали привычным явлением.

Прогноз развития ситуации скорее всего пессимистический — ситуация будет только ухудшаться, а электроэнергия дорожать…

Тем, кто не хочет ждать «у моря погоды» , обращен этот материал и надежда найти единомышленников. Вот некоторые соображения и описание достигнутого.

Задача автономного электроснабжения может решаться двумя принципиально разными способами:

установка постоянно (когда это необходимо) работающей , которая обеспечивает все потребности в электричестве;
создание комплексной системы электропитания , которая может в себя включать и электростанцию, но работающую только тогда, когда нужна большая мощность или другие источники энергии исчерпаны.

Первый способ обладает тем преимуществом, что позволяет не решать множество задач и дает возможность пользоваться стандартными техническими решениями, но имеет несколько противопоказаний:

необходима электростанция, имеющая большой моторесурс, малый расход топлива, предназначенная для круглосуточной эксплуатации в необслуживаемом режиме, не создающая радио помех, шума и вибраций, а следовательно дорогая (правда некоторые из этих проблем можно свести на нет своими силами);
необходимо хранилище топлива и при том пожаробезопасное;
для установки электростанции нужно специальное помещение, позволяющее отчасти скрыть недостатки доступных электростанций т.е. имеющее хороший фундамент, толстые стены, вытяжную вентиляцию, уходящую в небо выхлопную трубу;
для устранения неприятных запахов желательно установить достаточно высокую выхлопную трубу, но у нее при эксплуатации в зимнее время возникнет проблема, состоящая в том, что большая часть трубы не будет прогреваться выше точки росы и как следствие после остановки электростанции собравшая в трубе вода будет замерзать и закрывать трубу.

Эту проблему можно решить, установив у нижней точки трубы сливной кран с которого спускать конденсат перед выключением электростанции или (и) обеспечив теплоизоляцию всей трубы.

Снизить расходы на топливо можно переведя электростанцию с жидкого топлива на газообразное, что одновременно снизит токсичность выхлопных газов, но этот способ применим только для четырехтактных двигателей.

Все перечисленные соображения были использованы при установке электростанции АБ -4, которая во многом уступает импортным, но имеет и крупные преимущества: дешевизна, нетребовательность к условиям эксплуатации, большой моторесурс, доступные запчасти — в её основе используется двигатель (вернее его 1/2 часть) от 30 — сильного «Запорожца». На АБ -4 легко монтируется автомобильный стартер и АКБ, в результате чего получается удобная электростанция, которую может завести и ребенок. АБ -4 была установлена в пристройке к гаражу и часть охлаждающего потока воздуха (у неё воздушное охлаждение) в зимнее время подается в гараж. Выхлопная труба 3/4″ соединена с электростанцией отрезком гофрированной трубы из нержавейки, а перед трубой на стене помещения смонтирован автомобильный глушитель. В качестве топлива используется газ пропан в баллонах по 50 л. Мощности АБ -4 вполне достаточно для работы любых электроинструментов, включая электросварку. Но используется она не постоянно т.к. при всех ухищрениях уровень шума все -же заметен в особенности вечером летом, а зимой, когда окна и двери закрыты в доме ничего не слышно. Кроме того на самом деле постоянно такая мощность не нужна, а использование электростанции практически на холостом ходу очень непрактично — износ все равно идет и кпд стремится к нулю.

Поэтому мной был реализован более сложный вариант, соответствующий второму способу.

Для начала были подвергнуты сомнению некоторые сложившиеся стереотипы:

Ток должен быть переменным . Это утверждение навязано производителями электрооборудования во времена, когда единственным способом изменить напряжение был использование трансформатора. Сейчас, когда большинство устройств имеет бестрансформаторные блоки питания — им все равно постоянным током их питают или переменным. Простейший способ проверить годится ли Ваше устройство на питание постоянным током — убедиться в наличии автовольтажа или спросить у специалиста. Естественно, для постоянного тока прекрасно подходят все лампы накаливания, электронагревательные приборы и устройства с коллекторными двигателями. Внимательно ознакомившись с имеющейся бытовой техникой, вы убедитесь, что проблемы возникают только с асинхронными двигателями, лампами дневного света, телевизорами (в части системы размагничивания кинескопа) и холодильниками. Все эти проблемы преодолимы. И поэтому, у себя в доме я проложил две электросети: постоянного и переменного тока. Обе напряжением 220 вольт. В результате чего все освещение и те устройства, которые удалось приспособить для постоянного тока, подключены к первой, а остальные — ко второй и работают только при наличии переменного напряжения, т.е. когда работает электростанция. Такая схема позволила использовать для запасания электроэнергии аккумуляторные батареи 12В емкостью 7 А*ч из числа применяемых в устройствах гарантированного электропитания компьютеров. Их установлено два комплекта по 17 шт. АКБ данного типа являются необслуживаемыми, герметичными, не боящимися полного разряда и замерзания. Они развивают ток до 30 ампер, что при 220 вольтах дает весьма солидную мощность. Запасенной в них электроэнергии мне хватает при разумной экономии на пару суток. Но все же я предпочитаю раз в сутки заводить электростанцию на два-три часа и подзаряжать АКБ. Одновременно можно выполнять множество работ для которых нужен переменный ток.
Второе заблуждение , что холодильник должен быть обязательно электрическим. На самом деле, в СССР даже серийно выпускались холодильники, питающиеся бытовым газом — пропаном. На их основе делались и электрические холодильники абсорбционного типа: «Морозко», «Иней», «Ладога» и т.д. Вся разница состояла в том, что вместо миниатюрной горелки устанавливался электронагреватель. Если взять такой холодильник, вынуть из него нагревательный элемент, поставить запальник от водогрея и вытяжную трубу вывести через отверстие, где установлен переключатель режимов, то получится отличный газовый холодильник, расходующий около одного 50 л баллона пропана на два месяца непрерывной работы. Естественно, нужно вытяжную трубу вывести на улицу и соблюдать другие меры противопожарной безопасности.
Третье заблуждение : использование преобразователей постоянного напряжения в переменное — инверторов для питания всей сети переменным током приносит больше проблем, чем удовольствия. Это связано с тем, что выпускаемые сейчас инверторы выполнены, как правило с повышением напряжения с 12/24 вольт до 220В. Следовательно, запасать энергию придется в автомобильных АКБ со всеми их недостатками (Прим. solarhome: здесь автор не совсем прав — совсем не обязательно применять автомобильные АБ) . Такие инверторы на достаточную мощность крайне дороги и не выносят работы на произвольную нагрузку (например холодильник)(Прим. solarhome: тоже спорное утверждение — сейчас есть инверторы для любых целей в очень широком ценовом диапазоне) , кроме того, что бы не писали в рекламных проспектах на их выходе не синусоидальное напряжение, а прямоугольные импульсы, к которым многие электромоторы относятся очень плохо.(Прим. solarhome: тоже спорное утверждение — сейчас есть инверторы для любых целей в очень широком ценовом диапазоне, а несинусоидальные инверторы постепенно уходят в прошлое) . И само главное — в условиях сельской местности в зоне неуверенного телевизионного приема даже незначительный уровень помех, создаваемый инвертором, лишает Вас возможности смотреть телевизор (и всех ваших соседей). Поэтому мне пришлось отказаться от использования инверторов везде, где это возможно и если иначе никак — то устанавливать самодельные бестрансформаторные инверторы 220 — 220, работающие на одну конкретную нагрузку, а не на всю сеть. Они получаются недорогие и не создающие помех.
Система размагничивания кинескопа в современных телевизорах и мониторах компьютеров ежедневно не нужна. Эти приборы, как и сами компьютеры, прекрасно работают от постоянного тока, а петлю размагничивания надо отключить, поставив дополнительные тумблер. Его можно включать, когда телевизор питается переменным током и выключать при постоянном (Прим. solarhome: видимо, эта проблема тоже практически в прошлом, так как телевизоры и мониторы на кинескопах практически уже не применяются — их заменили жидкокристаллические мониторы, также питающиеся постоянным напряжением) .

Чтобы получить окончательное представление о созданной системе её надо дополнить и солнечной батареей . Правда, эти части в большей степени требуют доработки, но свою функцию все же выполняют.

Ветрогенератор заряжает АКБ круглосуточно (когда есть ветер), так что к выходным АКБ полностью заряжена. Ветрогенератор изготовлен полностью самостоятельно т. к. все, что предлагается промышленностью, несет в себе стремление к гигантизму и плохо приспособлено к жизни (Прим.: сейчас это не так — можно найти недорогие и качественные китайского производства, которые гораздо эффективнее изготовленного автором статьи карусельного ветряка) . Поэтому ветроколесо выполнено карусельного типа из стеклопласта на эпоксидной смоле и размеры его невелики — 1*1,5 м. Такое колесо по силам изготовить и установить любому технически подготовленному человеку. Оно не создает переотражений радиосигналов и шума. Место установки — конек крыши — наименее доступно для посторонних и наиболее доступно для ветра. В перспективе колес будет несколько, стоящих рядом. Малые размеры колеса определяют его невысокую мощность, но и малую ветровую нагрузку на стропила и отсутствие вибраций. Конечно снимаемая с колеса мощность невелика — в среднем около 30 Вт, но это в среднем — мощность зависит от куба скорости ветра. В два раза больше скорость ветра — в восемь раз больше мощность. И не надо забывать, что генератор используется не для питания, а только для зарядки АКБ. В качестве генератора используется переделанный генератор автомобиля у которого вместо обмотки возбуждения установлены постоянные магниты, а статорная обмотка перемотана тонким проводом. Это дает возможность получать приемлемый КПД, т.к. не расходуется весьма значительная мощность на возбуждение. Получаемое сильно меняющееся от скорости ветра напряжение выпрямляется и преобразуется к напряжению 220 вольт. Ветроколесо соединено с генератором повышающим редуктором 1:5 и это большой недостаток. Хотелось бы переделать генератор, установив в нем более мощные «редкоземельные» магниты и желательно увеличив число полюсов, тогда можно получить более высокий КПД и эффективную работу при очень малых ветрах без редуктора. (прим. сайт — вместо турбины карусельного типа лучше использовать турбину типа Савониус, или пропеллерную — в последнем случае можно спокойно обойтись без редуктора и существенно повысить эффективность использования энергии ветра — практически в 2 раза)

Солнечная батарея может хорошо дополнять ветряк для тех же целей, но с ней все те же проблемы: то что предлагают очень дорого и имеет низкое напряжение. Эксперименты с 12 вольтовой маломощной батареей показали, что при безоблачном небе можно рассчитывать на на 12 вольт 0,1 ампера, что вполне достаточно, если установить 20 шт. таких батарей, но где их взять по разумной с точки зрения покупателя цене? (прим. solarhome — с момента написания статьи ситуация в корне изменилась — можно найти любые СБ по приемлемой цене)

Изложенные соображения и результаты экспериментов показывают, что с теми или иными сложностями задача решается даже в кустарных условиях, надо только оторваться от традиционных представлений. Конечно, это не серийные образцы, но работу свою выполняют уже не один год.

В заключение хочу напомнить, что по мнению большого числа независимых экспертов и моему тоже, ситуация в энергетике будет постоянно усложняться и доля автономии никому не вредила.

Продолжить чтение

Если у вашего дома нет доступа к линии электропередач, то не обязательно тратиться на подключение к централизованным сетям электроснабжения, существует другой вариант — автономная система. Такой способ, несомненно, сопряжен со значительными затратами, однако, вы будете совершенно независимы от сетей, а полученная электроэнергия не будет наносить ущерб экологии.

Когда выгодны автономные системы электроснабжения

Прокладка новых линий электропередач требует существенных затрат, а если необходима ещё и установка подстанции, то сумма подключения увеличится в разы. Причем эти деньги пойдут на покупку оборудования, которое не станет вашей собственностью, а будет принадлежать местным энергосетям. Таким образом автономная система может стоить дешевле (при учете оплаты за электроэнергию), чем подключение к ЛЭП.

Стоит отметить и тот факт, что автономная система будет вашей собственностью, при должном уходе она прослужит очень долго, а вы, регулярно проверяя её состояние, обезопасите себя от внезапных отключений электроэнергии.

Если вы живете в регионе с подходящими климатическими условиями, то стоимость энергии, вырабатываемой автономной системой может быть ниже, чем при подключении к централизованным сетям.

Такой способ получения электроэнергии совершенно безопасен для окружающего мира, поэтому он всегда «выгоден» для природы. Заботу об экологии можно и нужно проявлять всеми доступными способами.

Виды автономных систем электроснабжения

Существуют разные виды источников электрической энергии: генератор, работающий на бензине или дизельном топливе (ЖТГ), ветроэлектрическая установка, фотоэлектрическая (солнечная) батарея, гидроэлектростанция малого размера.

Желательно иметь не один, а два источника энергии, в таком случае вы будете полностью застрахованы от отключений. Как правило, в качестве дополнительного источника используется ЖТГ. Потребность в нем может и не возникнуть, обычно этот источник простаивает, однако, он может пригодиться в любой момент.

Второй необходимый элемент — аккумуляторная батарея. Без неё автономная система не может существовать, поскольку возобновляемый ресурс непостоянен. Электроэнергия накапливается в батарее, а у вас всегда есть доступ к электричеству. Даже для систем, где источником является генератор, необходима аккумуляторная батарея, позволяющая отключать его на некоторое время, а пользоваться электроэнергией постоянно.

Ещё одна важная часть автономной системы электроснабжения — инвертор, который преобразует постоянный ток в переменный. Необходимость обуславливается высокими потерями в проводах постоянного тока. К тому же большинству устройств необходим переменный ток на напряжение 220 В, который вы сможете получить от инвертора.

Обязательно приобретите контроллер заряда аккумуляторной батареи, он бывает отдельным, а бывает и встроенным в инвертор. Задача контроллера, следить за состоянием батареи и не допускать полной разрядки и перезаряда.

В стоимость автономной системы электроснабжения также входит все необходимое оборудование: кабели, автоматы, щиты, система заземления, выключатели и пр. Более подробно о ценах на автономные системы водоснабжения вы можете почитать на сайтах специализированных компаний, которые занимаются проектированием и монтажом таких систем.

На что необходимо обратить внимание

Прежде всего вам стоит позаботиться о напряжении, чем выше энергоэффективность, тем меньше затрат в конечном счете. Так, например, светодиодные лампы расходуют в 10 раз меньше энергии, чем лампы накаливания. Речь идет не только об экономии самой энергии, но и об экономии на системе. Меньшая мощность источника энергии — это значительное сокращение расходов на автономную систему. К тому же вам понадобится и меньшая батарея, что также отразится на смете.

Перед выбором автоматической системы электроснабжения необходимо провести экономические расчеты. Даже если основная цель данной установки не в экономической выгоде, а, например, в экологической безопасности, расчеты необходимы. Без них вы не сможете представить не только общую сумму, но и конечную стоимость каждого киловатта полученной энергии.

Для экономических расчетов необходимы сведения о природных возможностях или препятствиях. Так, например, ветроэлектрические установки, размещенные в Московской области, будут вырабатывать лишь 10-15% от своей номинальной мощности, этот источник энергии для данного региона будет нерациональным выбором. Солнечные батареи также подходят лишь для некоторых регионов России, где количество солнечных дней намного выше, в ином случае рентабельность автономной системы снижается.

Вам также необходимо ознакомиться ос всей технической и юридической литературой, проконсультироваться со специалистами в данных областях. Лишь после этого можно принимать решение об установке автономной системы с выбранным источником энергии.

Не забудьте и о том, что за данной установкой необходимо ухаживать. При подключении к ЛЭП, все затраты на замену устаревшего оборудования, а также уход за ним становятся обязанностью местных энергосетей, а в случае с автономной системой энергоснабжения — это ваша ответственность. Самыми простыми в уходе считаются системы, источником питания которых являются фотоэлектрические батареи. Вам необходимо составить план технического ухода и следовать ему. Помните о том, что чем лучше вы заботитесь об автономной системе электроснабжения, тем дольше она прослужит вам, тем больше денег вы сможете сэкономить.

Ещё один совет, который подойдет для владельцев домов, у которых уже есть подключение к сети — не стоит отключаться. Вы будете оплачивать лишь электроэнергию, которая расходуется вами, а её количество снизится до минимума. Существующее подключение — ваш резервный источник питания, который будет нужен лишь в том случае, когда не будет работать основной. К тому же некоторые сети принимают излишки энергии, вырабатываемой автономными системами. Таким образом вы сможете не только сэкономить, но и заработать деньги.

Играет очень большую роль. От него напрямую зависит работа практически всех коммуникаций. Особенно это важно, если в доме имеется насосная система подачи воды или нет . Всё основывается на электричестве, и большинство людей для загородных домов выбирают центральную подачу электричества, но некоторые делают ставки на автономное электроснабжение дома.

Для обеспечения электричеством загородного дома может служить несколько источников:

центральная электрическая сеть;
топливные электростанции;
возобновляемые источники.

Центральное обеспечение электричеством довольно дорогое удовольствие и не всегда применяется в загородных домах.

Совет. Перед тем, как заключать договор с центральной станцией электрообеспечения, предварительно стоит оценить свои затраты электроэнергии. Возможно, выгоднее осуществлять автономное обеспечение электрической энергией.

Топливные электростанции

Топливные электростанции считаются автономным обеспечением электричества, так как работают на основе топлива. Они имеют один большой недостаток, который основывается на том, что топливные генераторы не могут обеспечивать круглосуточное бесперебойное обеспечение электричеством всего дома. Также генератор во время своей работы издаёт довольно неприятные звуки. Покупка такого источника электричества обойдётся в копеечку – станет постоянной необходимость приобретать топливо. Но если всё-таки есть возможность приобрести его, то лучше всего остановить свой выбор на более известных фирмах производителей.

Совет. Топливный генератор можно использовать в доме, предназначенном для временного проживания, и подача электричества производится выборочным путём.

Схема работы топливной электростанции для частного дома

Генераторы могут подавать электрический ток, независимо от погодных условий и состояния центральных электрических сетей. Такой метод обеспечения электричеством дачного домика считается экономически выгодным, так как на генератор работает не постоянно. Но есть такой тип генераторов, которые способны вырабатывать электроэнергию постоянно, они требуют значительных финансовых затрат.

Возобновляемые источники подачи электричества

Такими источниками вырабатывания электрического тока могут быть ветер или солнце. Природные источники энергии считаются экологически чистыми и с каждым годом набирают всё большую популярность. Практически каждый фермер стремится отказаться от центрального электроснабжения и обезопасить себя от ненужных расходов на оплату электричества, и сделать это можно с помощью .

Возобновляемые источники электрической энергии не требуют топлива и лишних затрат, так как их стоимость зависит от ценовой политики такой системы электрообеспечения, экологически чистые источники энергии считаются экономически выгодными.

Солнечные батареи, расположенные на крыше дома

Выбор электрообеспечения

При постройке дома собственнику приходится решать большое количество вопросов, связанных с коммуникациями. Первым делом встаёт вопрос об обеспечении дома или дачи электричеством.

Очень часто с помощью электричества работает и даже . Именно по этой причине загородный дом требует постоянной подачи электричества. Чему именно отдать предпочтение решать может каждый самостоятельно. Но в большинстве случаев предпочтение отдают автономному электроснабжению.

Система автономного электроснабжения дома

Такие системы представляют собой совокупность источников преобразования электроэнергии, которые могут существовать отдельно от центрального электрообеспечения. Они в состояние обеспечивать электричеством не слишком большой объект. Для них как раз подойдёт .

Топливные генераторы

топливные генераторы имеют два вида обеспечения: бензин и дизель.

Для маленького дачного домика, который будет обеспечиваться электричеством непостоянно, будет рационально использовать электрический генератор, который работает на бензине. Его мощность относительно небольшая. Он имеет свои преимущества:

низкий уровень шума при работе;
доступная цена;
компактность;
практичность.

Как правило, такие модели генераторов оснащены автозапуском и электростартером. Они могут автоматически запускаться при отключении основного питания и помогают предотвратить некоторые нежелательные последствия, которые связаны с потерей электричества.

Если перебои в подаче электрической энергии очень частые, то в таком случае будет лучше использовать генератор, который работает на дизеле. Он поможет обеспечить электричеством жилой дом на довольно длительный промежуток времени. Зачастую он способен достигать и нескольких дней. Такой генератор остаётся выбором большинства людей.

Схема устройства топливного генератора

Дизельные генераторы стоят в разы дороже генераторов, которые работают на бензине. Но, не смотря на это, такой вид автономного электроснабжения считается экономичным. Всё это происходит по причине низкой стоимости самого топлива и экономичном расходе его при работе генератора.

Совет. Если площадь дома велика, то лучше всего использовать дизельные генераторы, которые вырабатывают электрическую энергию в несколько раз дольше и больше, чем бензиновые.

Не стоит забывать и о безопасности дизельных генераторов. Дизель в обычных условиях не имеет тенденцию к возгоранию и горению. Но здесь необходимо учесть качество самого топлива, которое должно соответствовать всем ГОСТам и европейским стандартам. Перед применением топлива нужно провести ряд работ. Надо очистить дизель при помощи специальных фильтров - влагоотделителей.

Выбор генератора

Осуществлять выбор такого автономного электрического обеспечения, нужно исходя из требуемой мощности. Для этого необходимо определится с приборами, которые будут использоваться в доме и определить их характеристики. Большое значение имеет применение в доме насосов, разнообразных моек, сварочных аппаратов и много другого. Расчёт необходимой мощности немного усложняется.

Совет. Если в доме будет использоваться большое количество электрических приборов, то лучше остановить свой выбор на мощном генераторе, который обеспечит бесперебойную работу всех приборов.

Для того чтобы обеспечить правильное обеспечение электрической энергией загородного дома, изначально стоит сделать правильную разводку электропроводов и рационально распределить напряжение в сети.

Дизель-генератор высокой мощности

Такие генераторы способны удовлетворять потребности довольно большого жилого дома. Иногда их используют для обеспечения электрической энергии целого посёлка или промышленного предприятия. Такой вид генератора считается очень серьёзным аппаратом, который в полной степени может заменить центральное электроснабжение. Самым главным в любом генераторе будет его двигатель, который может быть бензиновый или дизельный.

Постоянный рост тарифов на услуги поставщиков электроэнергии ведет к неоправданному увеличению расходов на содержание частного жилья. Автономное электроснабжение дома, организованное одним из многочисленных, существующих на данный момент способов, поможет эффективно решить эту проблему и обрести независимость от централизованных энергосетей

Требования к автономным системам электроснабжения

Чтобы автономное электроснабжение частного коттеджа оправдало вложенные в его организацию средства, надежно функционировало в течение длительного периода времени с обеспечением должного уровня безопасности, необходимо, чтобы оно соответствовало целому ряду требований:

Неукоснительное соответствие эксплуатируемого оборудования нормам пожарной и электробезопасности
Невысокий уровень шумов или наличие соответствующей звукоизоляции
Возможность работы энергосистемы без вмешательства человека в течение длительного периода времени
Экономичность за счет низкого потребления энергоносителей
Ремонтопригодность и несложное эксплуатационное обслуживание
Надежная работа независимо от времен года и погодных условий
Экологическая безопасность устанавливаемого оборудования

Но главным требованием является бесперебойность и устойчивость электропитания всех энергопотребителей и электрооборудования, составляющего систему жизнеобеспечения вашего жилища.

Монтажу независимой системы должен предшествовать этап создания проекта электрики с предварительными расчетами всех необходимых параметров.

Более подробно о требуемых характеристиках можно прочесть в ПУЭ, а так же других действующих нормативах, регламентирующих данную область деятельности.

Плюсы и минусы автономного электроснабжения

Современные достижения науки и техники позволяют применять в автономных схемах электроснабжения самые разнообразные энергоресурсы и способы преобразования энергии. Все они имеют, как свои преимущества, так и недостатки.

Плюсы независимых энергосистем

Возможность организации полноценного энергоснабжения коттеджа в удаленных и малонаселенных пунктах с отсутствием доступа к централизованной подаче электроэнергии
Отсутствие необходимости платить за услуги поставки электричества и соблюдать социальные нормы потребления энергии
Независимость качества и бесперебойности электрики от внешних факторов и энергопоставляющих компаний
Отсутствие риска выхода из строя бытового электрооборудования из-за внезапных скачков напряжения (при правильных предварительных расчетах и соблюдении эксплуатационных норм для используемых систем)
Возможность получения дополнительного дохода от продажи излишков электроэнергии государственным структурам в рамках одной из действующих экспериментальных программ

Минусы:

Оборудование независимых систем электропитания является дорогостоящим
Независимое энергоснабжение имеет длительный срок самоокупаемости
Все расходы на ремонт и обслуживание ложатся на плечи домовладельца
Необходимость самостоятельного регулярного ухода и обслуживания установленного оборудования

Виды и выбор источников энергии

Проблема выбора того или иного вида независимого электроснабжения для загородного коттеджа сводится к поиску доступного и недорогого источника энергии. К таковым относятся топливные электрогенераторы, работающие на бензине, солярке, других нефтепроизводных и природном газе.

Наиболее дешевым топливом считается природный газ. Но, чтобы такая энергосистема работала бесперебойно, необходимо наличие газификации.

Генераторы, использующие дизельное топливо, бензин и пр., потребуют наличия специальной емкости для хранения горючих жидкостей с необходимостью регулярного пополнения их запасов.

Среди автономных систем, преобразующих общедоступные природные виды бесплатной энергии, наибольшее распространение сегодня получили:

Полупроводниковые панели, преобразующие солнечную энергию в электрическую - солнечные батареи
Ветровые генераторы, вращаемые энергией ветра
Небольшие гидроэлектростанции

Выбирая тот или иной вид электроснабжения для своего коттеджа, необходимо учесть все его технические характеристики, плюсы и минусы, имеющиеся потребности в электроэнергии, а также экономическую составляющую вопроса.

Готовые решения - какие бывают?

В настоящее время промышленность предлагает множество вариантов по организации независимого электроснабжения частных домов. В зависимости от поставленных целей, а так же имеющегося бюджета, Вы можете выбрать для себя одно из них. А предоставленная ниже информация поможет сориентироваться в достоинствах и недостатках каждого из вариантов и определиться с выбором.

Генераторы, работающие на жидком горючем

Это наиболее распространенные виды электрогенерирующих установок. Они позволяют быстро организовать независимое снабжение электричества Вашего коттеджа и участка, обладают для этого достаточной мощностью и надежностью.

Главным преимуществом жидкотопливных генераторов является их независимость от внешних погодных и других условий. Однако, из-за дороговизны дизельного топлива, бензина и других нефтепроизводных, данные системы получили распространение только в качестве резервных, используемых при отключении централизованной подачи электроэнергии. Мало кто может себе позволить сжигать от 0,25 до 1 литра топлива в час круглосуточно и ежедневно. Да и требующееся регулярное техническое обслуживание подобных агрегатов обходится недешево.

Еще один недостаток жидкотопливных энергетических установок - это высокий уровень шумов и повышенные требования безопасности. По этим причинам под дизельный или бензиновый генератор приходится оборудовать отдельное помещение, включая установку отдельной емкости для хранения запасов топлива.

Газовые электрогенераторы

Еще один вариант, с помощью которого можно реализовать автономное электроснабжение загородного дома - готовые решения с использованием оборудования, работающего на природном газе. Данные установки считаются экономически более выгодными в сравнении с жидкотопливными генераторами.

Однако их монтаж требует большого количества разрешительной документации, а так же профессиональных монтажных работ, выполняемых специалистами газовой компании. Также, при выборе данного варианта необходимо заказать проекта установки и последующего его согласование со всеми заинтересованными инстанциями.

Солнечные батареи состоят из множества полупроводниковых элементов, в которых происходит преобразование световой энергии солнца в электричество.

Солнечная домашняя электростанция не требует никакого дополнительного топлива. А расходной частью при ее обустройстве является лишь стоимость закупаемого оборудования (солнечные панели, аккумуляторные батареи, инверторы, контроллеры, прочая аппаратура и материалы).

Эксплуатационное обслуживание солнечных батарей заключается в их правильной ориентации относительно солнца, а так же в регулярном протирании панелей от пыли, грязи, посторонних предметов, включая уборку снега в зимний период. Впрочем, установка панелей под определенным углом (около 70° относительно поверхности), препятствует скоплению на них снежных масс.

Возможность круглосуточного использования солнечной энергии обеспечивают накапливающие ее в течение дня аккумуляторы. При этом солнечная электростанция абсолютно бесшумна и экологически безвредна.

Заявленная производителем мощность солнечных батарей сохраняется в течение первых 20-25 лет эксплуатации. Затем уровень вырабатываемой электроэнергии снижается примерно на 20% и сохраняется в течение следующих 20 лет.

Облачность и другие погодные условия незначительно снижают производительность такого энергогенерирующего комплекса. Серьезно повлиять на эффективность солнечных панелей может только искусственная затененность и неправильное расположение их относительно солнца. Как правило, батареи должны «смотреть» на юг своей лицевой частью, где и расположены полупроводниковые элементы.

При размещении солнечных батарей на крыше коттеджа стоит позаботиться о дополнительном креплении кровли. Панели имеют немалый вес, что может пагубно сказаться на прочности не усиленных несущих конструкций.

Мощность солнечной электростанции можно наращивать в широких пределах, добавляя дополнительные панели и аккумуляторные банки, в зависимости от имеющихся энергетических потребностей.

Ветровые генераторы

Еще один источник альтернативной энергии - ветрогенератор. Он позволяет организовать экологически чистое автономное электроснабжение частного коттеджа за счет бесплатной энергии ветра.

Технически устройство представляет собой турбину, вращаемую атмосферными воздушными потоками. Ветряки располагают обычно на крышах зданий, а так же на стойках, мачтах и башнях высотой более 3 м.

В подобных генераторах происходит преобразование кинетической энергии вихревых воздушных потоков в механическую энергию вращающегося ротора, который и вырабатывает электричество для бытовых целей.

Чтобы определить целесообразность монтажа ветровой установки и ее будущую эффективность, необходимо тщательно изучить статистические данные метеослужб о силе и направлении ветров в районе проживания. Это надо сделать хотя бы за последние пару десятков лет. Подобную информацию можно почерпнуть в интернете, на сайтах погодной тематики.

Оптимальным условием для полноценной работы ветрового электрогенератора считается наличие постоянных ветров со скоростью 14 км/ч и более. Иначе, дорогостоящий агрегат просто не будет справляться со своими функциями, и вырабатывать достаточно электроэнергии для нужд вашего жилища.

К дополнительным достоинствам ветровых электрогенераторов можно отнести высокую надежность, отсутствие вредных выбросов и отходов, загрязняющих атмосферу и окружающую среду.

Бытовые гидроэлектростанции

Использование бесплатной энергии воды в целях вырабатывания электрической энергии требует наличия вблизи коттеджа естественного водоема. Системы переработки гидроэнергии в электрическую обладают высоким КПД, отличными показателями безопасности и экологичности.

Современные гидравлические турбогенераторы имеют высокую степень автоматизации и обеспечивают надлежащее качество вырабатываемой электроэнергии - стабильные показатели по частоте и напряжению.

Установка подобного агрегата в личных целях требует наличия проекта, согласованного с ведомством, управляющим водными ресурсами данной местности, а также иной разрешительной документации.

Как сделать автономную электростанцию своими руками

Полноценную систему независимого электроснабжения коттеджа можно сегодня собрать самостоятельно. Для этого необходимо обладать определенным опытом, техническими навыками, а так же знаниями о составе и принципе действия независимых энергетических комплексов.

В состав любой альтернативной схемы снабжения коттеджа электроэнергией входят следующие компоненты:

Исходный источник электрической энергии - топливный генератор или один из альтернативных источников, описанных выше (солнечные батареи, ветровая или гидравлическая турбина)
Блок заряда аккумуляторов, преобразующий параметры электроэнергии от первичного источника для передачи и накопления ее в аккумуляторных батареях
Накапливающие электроэнергию аккумуляторные батареи
Инверторное устройство, преобразующее напряжение аккумуляторов до необходимых параметров бытовой электросети (220 В, 50 Гц)
Кабели и провода электропроводки, выключатели, автоматы, розетки, распределительные щитки и т.д.

Подобрать и приобрести необходимые составляющие не составит труда. Все упирается лишь в финансовые возможности и существующие потребности в электроэнергии.

Эффективность будущей энергосистемы будет зависеть от правильности первоначальных расчетов, качества подобранного электрооборудования и ваших умелых действия как монтажника.

Поскольку стоимость большей части необходимых устройств довольно велика, если Вы не уверены в своих навыках и умениях, лучше обратиться за советом и помощью в монтаже к профессионалам. Только так Вы получите гарантию эффективности и окупаемости своей независимой системы энергоснабжения.

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».

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 . 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 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.

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.

5 / 5 ( 1 vote )