Как сделать резервное электроснабжение для частного дома

Наилучший выход – комплексное использование различных источников электроэнергии

Если владелец дома все же одержим желанием полной автономизации в вопросах электроснабжения, то оптимальным вариантом следует считать создание комплексной энергетической системы. Она будет включать в себя ветровой генератор (один или несколько), требуемое количество солнечных панелей, аккумуляторную станцию, всю необходимую аппаратуру коммутации и преобразования (контроллер, инвертор). И плюс к этому – резервный источник энергии в виде стационарно установленного дизельного или бензинового генератора.

При таком подходе полноценно используются все преимущества каждой из рассмотренных схем, сглаживаются имеющиеся недостатки. И в целом домашняя электростанция предстает полноценным «организмом», способным полностью удовлетворить энергетические потребности загородного дома.

Расширенная схема домашней электростанции с несколькими источниками энергии.

Нумерация позиций на этой схеме сохранена, по аналогии с рассмотренной в разделе солнечных электростанций. Но, как видно, есть и существенные отличия.

Итак, в качестве внешнего источника бесплатной энергии одновременно используются и солнечные панели, и ветровой генератор (поз. 1а). При идеальных условиях, то есть в ясный ветреный день они одновременно будут работать на заряд аккумуляторов. Ничего страшного – если уровень заряда достигнет верхнего предела, котроллер или выберет приоритет, отключив один из источников, или даже временно отключит оба.

Понятно, что в ночное время или при длительной пасмурной погоде работать будет только ветряк. Аналогично, при безветрии основным источником энергии становятся солнечные батареи.

Если же обстоятельства складываются таким образом, что ни один из источников не работает полноценно, а накопленного заряда становится недостаточно (аккумуляторы приближаются к нижнему допустимому пределу разрядки), автоматически запускается жидкотопливный или газовый генератор (поз. 6). Он, в зависимости от конкретных условий или произведенных настроек, будет работать или только на подзарядку аккумуляторного блока, или возьмет на себя одновременно и общее энергоснабжение дома.

В итоге хозяева (при наличии достаточного запаса топлива) получаются полностью застрахованными — электроэнергия у них будет при любых складывающихся обстоятельствах.

Безусловно, создание такой универсальной «умной» системы требует профессионального подхода. При составлении проекта предстоит учесть множество исходных критериев, правильно подобрать оборудование, чтобы избежать возможных конфликтов между отдельными узлами и модулями. Реализация проекта потребует очень немалых затрат как в плане приобретения оборудования, так и для проведения монтажных и пусконаладочных работ.

Но зато на выходе будет система, которую при любом рассмотрении можно будет считать полноценной автономной домашней электростанцией.

* * * * * * *

В публикации были рассмотрены основные источники получения электроэнергии в условиях домашней автономной электростанции. Правда, «за скобками» остались еще несколько вариантов, которые на практике используются нечасто или даже просто существуют пока только в виде экспериментальных образцов. Так, если крупно вывезло, и через участок протекает речка или ручей, вполне можно установить водяное колесо или турбину, связанные с генератором. Учитывая то, что скорость потока обычно сохраняется стабильной, такой источник электроэнергии будет работать независимо о капризов погоды. Правда, в зимнее время года в условиях нашего климата большинство подобных водоемов замерзает, что затрудняет работу станции или даже делает ее полностью невозможной.

Если территорию участка пересекает ручей или речка, то почему бы не воспользоваться потенциалом движущейся воды?

Другие способы – более экзотичные. Так, в интернете можно найти и чертежи, и обсуждения проектов станций, вырабатывающих ток из атмосферного электричества. Другим направлением является использование неиссякаемой геотермальной энергии. Но говорить о серьезности таких подходов на современном уровне развития технологий и доступности требуемого оборудования – пока не приходится. Тем не менее, надо полагать, что в будущем подобные источники для получения электроэнергии станут обыденным делом.

Прогноз на будущее

Уже сейчас альтернативные источники энергии широко используются. Львиная доля потребления электричества приходится на домашние электроприборы и освещение. Заменив их питание с централизованного на альтернативное, можно существенно экономить

Особое внимание на альтернативные источники электроснабжения стоит обратить майнерам, так как майнинг на централизованном энергоснабжении способен забирать до 50% прибыли, в то время как добыча на бесплатном электропитании будет приносить чистый доход

Все больше домов переходит на питание от солнечных батарей или ветряных электростанций. Такие методы дают намного меньше мощности, но являются экологически чистыми источниками энергии, которые не наносят вреда окружающей среде. Конструируются также и промышленные альтернативные электростанции.

В дальнейшем эта сфера будет только дополняться новыми методами и улучшенными аналогами.

Взвешенная оценка независимой системы

Современные системы для автономного электроснабжения используют самые разные ресурсы для выработки энергии. Это позволяет получать качественное электричество без перепадов даже в самых отдаленных и малонаселенных местах, куда еще не успели добраться все блага цивилизации.

Достоинства автономной электрики

Основное достоинство систем автономного электроснабжения – отсутствие норм потребления и платы за использованную энергию. Это позволяет обеспечить в жилом доме любой уровень комфорта, независимо от того, проходят ли рядом центральные коммуникации или нет.

Если предварительные расчеты мощности произведены верно и не занижены, система будет работать как часы и хозяева не столкнутся с такими проблемами, как неожиданное отключение электричества и перепады напряжения.

Сведется к нулю риск того, что бытовая техника, имеющаяся в жилом помещении, выйдет из строя или сгорит из-за неожиданного скачка мощности. Количество и качество получаемой электроэнергии всегда будет одинаковым и именно таким, как было запланировано изначально в проекте.

Оборудование, обеспечивающее независимые поставки электроэнергии, имеет высокий уровень надежности и крайне редко выходит из строя. Это преимущество сохраняет актуальность при соблюдении базовых правил эксплуатации и регулярном обслуживании отдельных элементов и всей системы целиком.

Кроме того, уже сегодня работают экспериментальные программы, позволяющие владельцам продавать излишки электроэнергии государству. Однако об использовании этой интересной возможности стоит подумать заблаговременно, еще на стадии разработки проекта системы электрообеспечения.

Дополнительно потребуется оформить пакет разрешительных документов, подтверждающих способность имеющихся в наличии приборов вырабатывать нужный объем энергии надлежащего качества.

Недостатки независимого электроснабжения

К минусам независимой системы электроснабжения относят довольно высокую стоимость оборудования и значительные расходы на эксплуатацию.

Электрики настоятельно рекомендуют хозяевам очень внимательно производить все расчеты и четко выяснять технические параметры запланированной к монтажу системы. Иначе может возникнуть ситуация, когда агрегат, производящий электроэнергию, выйдет из строя, так и не успев окупиться.

Ремонт автономного комплекса владельцы тоже осуществляют за свой счет, а эти услуги стоят значительных денег. Если же дом находится в отдаленном или труднодоступном районе, за мастерами придется поехать лично или дополнительно оплачивать выезд бригады на место.

Причем делать все понадобится достаточно быстро, так как домашние коммуникации и удобства, работающие на электроэнергии, в это время будут недоступны.

из солнечных батарей

Значительно снизят шанс поломки автономных устройств регулярный профилактический осмотр и плановое техническое обслуживание действующих агрегатов, но и для этого может понадобиться визит специалистов, стоящий денег.

Конечно, часть таких работ хозяин сделает самостоятельно, но более серьезные моменты, требующие определенного опыта и специфических знаний, все равно повлекут за собой профессиональное вмешательство.

На какое время нужно рассчитывать источник

Автономная система электрического питания может обеспечить бесперебойную работу всего оборудования дома

Грамотный подход к бесперебойному электроснабжению частного дома должен учитывать периоды времени, частоту отключений тока. Краткосрочные и средние периоды отсутствия электроэнергии бывают по причине аварий или капризов погоды. Длятся от 12 до 24 часов. Длительные, в несколько суток, могут происходить при бедствиях стихийного характера. Оборудование должно мгновенно среагировать на отключение напряжения, обеспечить работу всех систем в доме или на даче в течение нужного времени.

Для правильного выбора источника питания необходимо учесть:

продолжительность отключений электроэнергии в данной местности;
какой тип потребителей электроэнергии в доме, если есть оборудование, которому нужны три фазы и 380 В — однофазный источник с 220 В сюда не подойдет;
величины токов, которые оснащение использует в нормальном и пиковом режиме.

ИБП для дома и дачи

Бесперебойник для дома – это современное и удобное решение на случай отключения электричества, которое обладает рядом преимуществ:

работает полностью автоматически
не требует обслуживания
время переключения на питание от аккумуляторов от 0 до 20мс (ПК, газовый котел не успевают перезагрузиться)
работает бесшумно
дополнительно защищает потребителей от проблем с перенапряжениями
существенно меньше требований к месту монтажа
можно добиться запаса автономии больше, чем время беспрерывной работы генератора
возможна интеллектуальная работа с генератором: запуск при низком заряде аккумуляторных батарей

Электроснабжение частного дома солнечными батареями

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

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

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

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

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

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

Дизельные генераторы

Стоит отметить, что под этим названием можно подразумевать сразу несколько разновидностей этой техники. Сюда входят и дизельные подстанции, и дизель-генераторы. Достоинства таких агрегатов в том, что они могут работать без остановок в течение долгого промежутка времени. Если сравнивать с бензиновыми генераторами, то от этих агрегатов не образуются пары, которые необходимо отводить в целях обеспечения пожарной безопасности.

Конечно, дым от прибора интенсивно выделяется, и по этой причине необходимо делать качественную вентиляцию в помещении, в котором производится установка оборудования. В принципе, можно выхлопную трубу сделать максимально герметичной, при помощи гибкой гофры удлинить ее и вывести на улицу. В этом случае все выхлопные газы будут уходить в атмосферу. При обеспечении резервными источниками электроснабжения здания необходимо, чтобы все вредные выхлопы из помещения отводились в атмосферу.

Энергия ветра для автономного электроснабжения

В том случае, когда метеорологические или какие-либо другие объективные причины не позволяют установить солнечные батареи или коллекторы, есть смысл обратить внимание на сборку и установку ветрогенератора. Он представляет собой турбину, размещенную на высоких (от 3 метров) башнях. Она улавливает кинетическую энергию вихревого потока, преобразует ее в механическую энергию вращением ротора и потом превращает в электроресурс посредством специальных инверторов

Она улавливает кинетическую энергию вихревого потока, преобразует ее в механическую энергию вращением ротора и потом превращает в электроресурс посредством специальных инверторов.

Владелец частного дома, запланировавший установку ветряного генератора мощностью более 10 кВт, должен тщательно изучить информацию об изменениях направления и силы ветра в своей местности за последние 20 лет

Статистику могут предоставить метеослужба и различные интернет-сервисы, позволяющие наблюдать за погодой в онлайн-режиме. Если ветра в регионе считаются редким явлением и не имеют нужной силы, монтировать «ветряк» будет нецелесообразно.

Галерея изображений

Фото из

Ветрогенератор на загородном участке

Контроллер для ветряных установок

Аккумуляторы для запаса заряда

Инвертор для преобразования получаемого тока

Агрегат отличается надежностью, ветрогенератор не создает вредных выбросов в атмосферу и не оставляет отходов производства, но для полноценной работы остро нуждается в постоянном ветре, дующем со скоростью не менее 14 километров в час

Это очень важное условие, и если его не соблюсти, прибор просто не справится с поставленными задачами

Пример расчета

Воспользуемся результатами, полученными выше, и рассчитаем время резервирования СОУЭ, построенной на 2-х блоках: комбинированной системе ROXTON RA-8236 и блоке сообщений ROXTON VF-8160 (см. статью «Система оповещения Roxton 8000»). Схема включения данных устройств, обеспечивающая оптимальный режим работы, дана в Приложении 1.

Входные данные для расчета

Характеристики блока сообщений ROXTON VF-8160:

Мощность потребления в дежурном режиме (по 24В) – 0 Вт;
Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) – 12 Вт;

Характеристики комбинированной системы ROXTON RA-8236:

Мощность потребления в дежурном режиме (по 24В) – 7,2 Вт;
Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) – 14,4 Вт;
Мощность потребления в тревожном режиме (по 24В) при полной нагрузке – 400 Вт;
Мощность нагрузки усилителя (80% от полной мощности – 360Вт ) – 288 Вт.

Расчет

Рассчитаем мощность потребления (блоков) в течении дежурного режима (Рд):
P_д = Т_д * P_д = 24*7,2=173 Вт
Рассчитаем мощность потребления (блоков) в тревожном режиме для времени тревожного режиме Т_тр=1час:
Р_тр = Т_тр (Р_тр + P_д) = 1*(0,8*400 + 12) = 332Вт
Рассчитаем суммарную мощность потребления блоков:
P_сум = (Р_тр + P_д) = 173+332 = 505 Вт
Рассчитаем ток потребления СОУЭ.
I_сум= P_сум / 24 = 505/24 = 21Ач

Вывод: для резервирования данной системы необходимо выбрать пару АКБ емкостью не менее 21А.

Расчет необходимой мощности

При выборе ИБП важно уметь рассчитывать, какой показатель мощности прибора необходим для обслуживания электрической сети

Для дома

Домашние электросети потребляют много энергии, поэтому для них подходят установки мощностью 1000 Вт и более. Мощность имеет особое значение в случае, если в доме часто возникают перебои электроснабжения.

Для дачи

В дачных районах электроснабжение функционирует нестабильно, а воздух часто прохладен и сыр, и приобретаемый прибор должен хорошо выдерживать такие условия. Подойдет ИБП, снабженный режимом by-pass.

Пример расчета

Потребляемая электроприбором мощность состоит из нагрузок двух категорий — активных (измеряется в киловаттах) и реактивных (в вольт-амперах). В первую категорию входят нагрузки, трансформирующиеся в тепло (обогреватели, электрические плиты, лампы), во вторую — прочие устройства, например компьютеры и электродвигатели.

Для вычисления мощности, которой должен обладать ИБП, чтобы справиться со снабжением сети, требуется посчитать параметр каждого из обслуживаемых устройств согласно инструкции, сложить и привести к общей измерительной единице.

Взвешенная оценка независимой системы

Современные системы для автономного электроснабжения используют самые разные ресурсы для выработки энергии. Это позволяет получать качественное электричество без перепадов даже в самых отдаленных и малонаселенных местах, куда еще не успели добраться все блага цивилизации.