Автономное электроснабжение для частного дома: обзор лучших локальных решений

Малогабаритная гидроэнергетика: автономное электроснабжение

Автономное электричество для частного дома с помощь использования энергии воды — Hydro Power (гидроэнергетика), имеет преимущества и по сравнению с другими видами возобновляемой энергии, если система спроектирована и установлена правильно, создаёт минимум экологических рисков для окружающей среды.

Как правило, все что для этого нужно — это река с достаточным количеством воды и скорости течения, поступающей на водяную турбину, подключённую к генератору электроэнергии. В зависимости от размеров и необходимой мощности электрогенерации, миниэлектростанция для гидроэлектрических схем подразделяются следующим образом:

1. Small Scale Hydro Power (небольшие), генерирует электрическую мощность от 100кВт (1кВт) и 1МВт (мегаватт), подавая эту генерируемую энергию непосредственно в коммунальную сеть, питающей более одного домашнего хозяйства.
2. Mini Scale Hydro Power (мини-масштабные), которые генерируют мощность от 5кВт до 100кВт, подавая её непосредственно в коммунальную сеть или автономную систему с питанием от сети переменного тока.
3. Micro Scale Hydro Power (микромасштабные), домашняя схема САЭ для рек, с генератором постоянного тока для производства электромощности от сотен ватт до 5кВт в качестве части автономной системы.

Виды мини-ГЭС

Мини-ГЭС (гидроэлектростанции) в зависимости от вида водных ресурсов подразделяются на:

• русловые — малые речки с искусственным водоёмами на равнинах;
• стационарные — высокогорные речки;
• водоподъёмные с перепадом воды на промпредприятиях;
• мобильные — водяной поток поступает через армированные устройства.

Для работы мини-ГЭС используются следующие типы турбин:

• водяной напор > 60-м — ковшовые и радиально-осевые;
• при напоре 25—60-м — радиально-осевые и поворотно-лопастные;
• при низком напоре — пропеллерные и поворотно-лопастные в железобетонных устройствах.

Автономное электроснабжение дома с применением Hydro, Mini Hydro Systems или Micro Hydro Systems могут быть спроектированы с использованием либо водяных колёс, либо импульсных гидротурбин. Потенциал генерации конкретного участка будет зависеть от количества потока воды, которая, в свою очередь, зависит от условий и местоположения участка, а также от характеристик осадков на участке. Водяные колёса и водяные турбины отлично подходят для любой малой схемы гидроэнергетики, поскольку они извлекают кинетическую энергию из движущейся воды и преобразуют эту энергию в механическую энергию, приводящую в действие электрический генератор.

Максимальное количество электроэнергии, которое может быть получено из реки или потока проточной воды, зависит от количества энергии в конкретной точке потока. Но водяная турбина не идеальна, из-за потерь мощность внутри турбины вызванных трением. Большинство современных гидротурбин имеют к.п.д от 80 до 95% и способны использоваться, как миниэлектростанция для частного дома. Мини-ГЭС работают по надёжному принципу. Вода, воздействует на турбинные лопасти через гидропривод, приводит во вращение электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию.

Процесс контролируется системами автоматизации. Надёжная система автоматики защищает оборудование от перегрузок и поломок. Устройства современных гидрогенераторов сокращает до минимума производство монтажных работ в период строительства и создают оптимальное энергообеспечение электроэнергией.

Автономные источники электроснабжения мини-ГЭС проектируется при полном соответствии параметров турбины и гидроагрегата для производства требуемой частот вращения и тока.

К достоинствам работы мини-ГЭС относятся:

• экобезопасность оборудования;
• низкая себестоимость 1 кВт-час электроэнергии;
• автономность, простота и надёжность схемы;
• неисчерпаемость первичного ресурса.

К недостаткам мини-ГЭС относится слабая материально-техническая и производственная база для производства всего необходимого комплекса оборудования в стране.

Шаг 4. Способ запуска

Запуск генератора может быть ручным, электрическим или автоматическим.

Ручной запуск. Такой вариант удобен при эпизодических включениях генератора. Для старта необходимо дернуть пусковой шнур, после чего двигатель заработает. Преимущество этой категории — доступная цена и простота.

Пример ручного старта — Denzel GT-950i, рассчитанный на 4.5 часа работы с выходной мощностью 0.7 кВт. Вес модели — всего 9 кг, вместе с топливной емкостью 2.1 л.

Электрический запуск. Более удобные и дорогие модели, предназначенные для регулярного применения. Запуск выполняется нажатием кнопки. Многие модели дополнительно имеют ручной шнур на случай выхода электростартера из строя.

Образцом электрических моделей можно назвать Fubag BS 6600 DA ES — трехфазный генератор с мощностью 5.6-6 кВт. Объема топливной емкости в 25 л хватает на 8 часов бесперебойной подачи электричества с силой тока 8.69 А.

Автоматический запуск. В местности с постоянными перебоями электропитания логичнее установить генератор с автозапуском. в случае обесточивания сети он включится самостоятельно.

Одна из автоматических моделей — SKAT УГБ-6000Е/ATS, который отличается экономичным расходом топлива (2.5 л в час), высокой мощностью (6-6.5 кВт) и рассчитан на 10 часов безостановочной работы. Кроме автозапуска, производителем предусмотрены электрический и ручной старт.

Аккумуляторы для автономных систем

Принцип работы аккумулятора понятен и несложен. Пока в центральной сети имеется электричество, батареи заряжаются от розетки и накапливают в своих блоках ресурс. Аккумуляторы для солнечных батарей функционируют аналогичным образом.

Когда поставки энергии прекращаются, модули через специальную инверторную установку отдают электрику бытовым приборам и различным домашним системам.

Выбирая аккумулятор для создания резервной электросистемы в жилом доме, стоит определить, какие приборы и модули бытовой техники обязательны к подключению в случае отсутствия света. Сложив вместе их базовую мощность, можно получить число, обозначающее емкость аккумулятора, способного обеспечить энергией самые необходимые устройства

Для постоянного обеспечения жилого помещения электричеством они не подходят, зато с ролью резервного комплекса справятся на отлично.

С лучшими разработками для организации альтернативной энергетики загородного дома ознакомит следующая статья, полностью посвященная этому интересному вопросу.

Аккумуляторы для автономного энергоснабжения

Компания «Вега» предлагает свинцово-кислотные аккумуляторы для автономного энергоснабжения хорошо себя зарекомендовавших брендов:

Эти аккумуляторы выполнены по технологии GEL, устойчивы к глубоким разрядам, не требуют технического обслуживания и долива воды, имеют большее количество циклов, чем AGM-аккумуляторы.

При правильно подобранной системе и обеспечении разряда не более чем на 50%, ресурс аккумуляторов может достигать около 1000 циклов. Установив такую систему у себя дома или на подконтрольном объекте, вы убедитесь в ее безупречной многолетней службе.

	Victron PracticVolt-0212-1/100 Инверторная система PracticVolt-0212-1/100 рекомендуется для бесперебойного питания газового котла и циркуляционного насоса системы отопления загородного дома с мощностью нагрузки до 150 Вт. В состав системы входит инвертор Victron Phoenix 12/350 Shuko outlet, зарядное устройство Victron Blue Power Charger IP65 12/15 и необслуживаемый гелевый аккумулятор емкостью 100 Ач. В системе осуществляется on-line преобразование напряжения, благодаря чему обеспечивается стабилизированное электроснабжение автоматики котла и насоса, а переключение сеть/инвертор происходит за 0 сек. Время резервного питания в случае отключения электроэнергии составляет до 7 часов. Бренд: Victron Цена: 42 457 руб.
	Victron PracticVolt-0812-1/100 Рекомендуются для бесперебойного питания газового котла и циркуляционных насосов загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 800 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости. Бренд: Victron Цена: от  81 702 руб.
	Victron PracticVolt-1212-1 Рекомендуются для бесперебойного питания газового котла, циркуляционных насосов и бытовой техники загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 1200 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости. Бренд: Victron Цена: от  113 602 руб.
	Victron PracticVolt-1624-2 Рекомендуются для бесперебойного питания газового котла, циркуляционных насосов и бытовой техники загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 1600 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости. Бренд: Victron Цена: от  156 825 руб.
	Victron PracticVolt-2024 Рекомендуются для бесперебойного питания электроприборов и бытовой техники загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 2000 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости. Бренд: Victron Цена: от  180 004 руб.
	Victron PracticVolt-5048 Рекомендуются для бесперебойного питания электроприборов и бытовой техники загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 5000 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости. Бренд: Victron Цена: от  463 207 руб.
	Victron PracticVolt-8048 Рекомендуются для бесперебойного питания загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 8000 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости. Бренд: Victron Цена: от  551 718 руб.
	Victron PracticVolt-10048 Рекомендуются для бесперебойного питания загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 10000 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости. Бренд: Victron Цена: от  609 016 руб.

Инверторное отопление частного дома

Инверторные системы отопления постепенно набирают популярность

Основная система жизнеобеспечения в любом доме – это, несомненно, система отопления. Без нее трудно представить себе нормальную жизнь современного человека, тем более в условиях российского климата. Выбор системы отопления – важен как с точки зрения эффективности, так и с позиций экономии. Ведь чаще всего эта система эксплуатируется более 6 месяцев в году, а кое-где и круглогодично. Установка инверторного котла отопления – хорошая альтернатива другим источникам тепла. Электричество доступно в нашей стране практически везде (в отличие, например, от газа). И использование электронагревательных приборов зачастую очень актуально, несмотря на высокую стоимость электроэнергии. Поэтому последние разработки ученых направлены именно на модернизацию электрооборудования, с целью повышения его КПД и уменьшения стоимости произведенного тепла. Инверторное отопление имеет ряд характерных особенностей по сравнению с другими видами электрического отопления. Рассмотрим их подробнее.

Устройство инверторного котла отопления

Схема устройства инверторного котла отопления

Котел производит нагрев теплоносителя путем преобразования энергии электромагнитного поля в тепло. Каждый котел имеет два контура: магнитный и теплообменный. Первый представляет собой катушку проводника на диэлектрике – намотанную на трубу медную проволоку. В магнитном контуре происходит генерирование электромагнитного поля. Это поле воздействует на стальной сердечник, который находится внутри теплообменного контура и нагревает непосредственно теплоноситель. Электрические инверторные котлы отопления довольно перспективный вид электрооборудования, которое используют как в промышленных масштабах, так и в быту.

Плюсы и минусы электрического инверторного отопления

Инверторами называют оборудование, преобразующее постоянный ток в переменный. Инверторные котлы функционируют по принципу электромагнитной индукции. В этом их основное отличие от ТЭНовых котлов. А отсюда вытекают и основные характеристики, и особенности. Как и любое оборудование, инверторное имеет свои функциональные особенности.

Установка инверторного отопления своими руками

Инверторный котел отопления

Итак, вы решили установить в доме современное электрооборудование. В целях экономии часть работ вполне можно провести самостоятельно. После покупки инверторного котла, необходимого количества труб и радиаторов, можно приступать к монтажу системы отопления. Поскольку никто не застрахован от перебоев электроэнергии, то нужно позаботиться о возможности работы вашей системы в таком форс-мажорном режиме. Для этой цели служат инверторные батареи отопления, цена на которые достаточно высока, однако в долгосрочной перспективе их использование оказывается экономически оправданным.

Отключение оборудования в случае прекращения подачи электроэнергии может пройти для хозяев незамеченным при наличии инверторных батарей отопления. В течение 10 млсек автоматика переведет оборудование на резервное энергоснабжение и отопление жилья продолжится. В случае же возобновления подачи электроэнергии в сеть, та же автоматика произведет обратную процедуру, и котел будет переведен в штатный режим работы. Особенно актуально это при необходимости поддерживать в доме постоянную температуру и отсутствии возможности следить за этим лично.

Электрические инверторные батареи отопления могут приобретаться дополнительно к базовой комплектации. Их использование увеличит время функционирования системы в автономном режиме.

Использование автономных источников питания

В процессе эксплуатации, периодически может потребоваться перевод системы отопления на альтернативный источник питания. Перевод системы на работу от аккумулятора намного удобнее, чем использование генератора. Какого бы топлива не требовал генератор, необходимо будет организовать его доставку, хранение и заправку в генератор. В то время как перевод на питание от батарей (и обратно) произойдет без персонального участия человека. Кроме того, что этот способ более экологичен, он и более оправдан экономически, несмотря на значительные первоначальные вложения.

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.

Генератор с двигателем внутреннего сгорания, выполняющим функцию силовой установки

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.

Солнечные батареи, покрывающие крышу частного дома

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.

Система аккумуляторов для аварийного электроснабжения

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

Бензо- газо- или дизель-генератор

Один из наиболее бюджетных вариантов системы резервного электроснабжения — это приобретение автономной электростанции – генератора.

Генераторы бывают дизельные, газовые и бензиновые.

Бензогенератор — автономное устройство, которое предназначено для обеспечения током электрических приборов и оборудования. Генератор оборудован двигателем внутреннего сгорания.

Один из главных плюсов покупки такого устройства — это низкая цена, варьируется от 4-х до 10-ти тысяч рублей, конечно, есть и гораздо более дорогие модели.

Такой генератор может обеспечить резервное электроснабжение загородного дома, квартиры. Его можно также брать при выездах на природу.

Бензогенератор не сможет обеспечить бесперебойное постоянное питание, его рекомендовано применять в аварийных случаях, время работы не должно превышать 5–7 часов, иначе двигатель может перегреться, что неминуемо приведет к поломке.

Работает генератор на 92 бензине, что также при постоянном использовании обойдется в «копеечку».

Видео:

При работе генератора необходимо оборудовать помещение вентиляцией, т. к. в процессе сгорания топлива в двигателе образуются выхлопные газы.

Так, для резервного электропитания в случаях аварийных отключений электричества, бензогенератор станет отличным решением.

Дизельный генератор может обеспечить бесперебойное питание от нескольких дней до нескольких недель.

Срок службы у него дольше, чем у бензинового генератора.

Из минусов дизельного генератора можно отметить: высокая цена такой автономной электростанции – от 20-ти тысяч рублей и до сотен тысяч.

При поломке такого агрегата ремонт и запасные части обойдутся также недешево

Также одно немаловажное обстоятельство то, что у дизельного генератора высокая шумность при работе

Для работы мощного дизельного генератора необходимо звукоизоляционное помещение с системой вентиляции. В отличие от бензинового генератора, при сгорании солярки пары выхлопа гораздо токсичнее.

Фото:

Наиболее оптимальное решение — это установка генератора за пределами дома. Но и тут есть свои подводные камни, так дизельный генератор не будет работать при температуре ниже -5 градусов.

Для использования в зимнее время лучше всего обзавестись специальным защитным чехлом.

Приобретение такого генератора будет обоснованным для использования помещения с большим количеством электроприборов.

Он экономичный и топливо для него обходится дешевле, чем бензин или солярка, но вместе с тем, цена на такую установку очень высока.

Для газового генератора необходимо подключение к системе газоснабжения, что не всегда удобно.

Инверторный генератор – пожалуй, самый прогрессивный вид генератора, обеспечивающий резервное электроснабжение.

Он обладает рядом преимуществ:

• небольшой вес (в несколько раз меньше, чем у обычного генератора);
• удобство;
• экономичность.

Инверторные генераторы работают на бензине или солярке, но расход топлива у них меньше на 30–40%.

Применение инверторного генератора рекомендовано для резервного питания бытовой и электронной техники.

Экономия топлива в таких генераторах происходит за счет автоматической регулировки оборотов. При уменьшении нагрузки генератор сам включает экономичный режим.

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.

Веское преимущество автономного энергоснабжения заключается в отсутствии скачков, падения и превышения напряжения в сети, из-за которого в разы быстрее выходит из строя бытовая и компьютерная техника

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.

К недостаткам автономного энергоснабжения относят необходимость выделять пространство под размещение оборудования, проводить самостоятельное обслуживание системы и замену изношенных элементов за свой счет

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.

Если в качестве автономной системы по выработке энергии выбраны модули из солнечных батарей, их потребуется периодически очищать от мусора в ветреную погоду, а в зимний период обязательно освобождать от снега. Только при таком уходе они будут полноценно функционировать в течение всего эксплуатационного периода

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.