Собственная электроэнергия дома – Альтернативные источники энергии в быту для загородных домов: дополнительное электроснабжение, популярные источники | Блог о строительстве и ремонте
для дома, квартиры, дачи своими руками
Электричество — неотъемлемая часть нашей жизни. Электрическая энергия прочно вошла в повседневную жизнь, и даже направляясь в путешествие или приобретя дом, участок, в самом глухом уголке нашей обширной страны, человек одной из первых задач, требующей решения, ставит – обеспечение себя электричеством.
Для дома
Содержание статьи
У обладателя загородного дома, даже в случае наличия традиционной системы электроснабжения, иногда появляется желание снизить расходы на оплату счетов за потребленную электрическую энергию.
Некоторые застройщики создают полностью автономную систему и становятся независимым от поставщиков электричества. Особенно актуальна такая система электроснабжения для удаленных мест, где отсутствую стационарные сети электроснабжения.
В настоящее время, благодаря развитию техники и технологий, широкое распространение получили установки, использующие в своей работе, альтернативные источники энергии, такие как: энергия солнца, ветра, воды и биотопливо.
Энергия солнца
При выборе установок, источником получения электрической энергии, в которых является солнечная энергия, необходимо знать особенности места расположения, которые определяют количество солнечных дней в году.
Устройствами, служащими для преобразования энергии солнца в электрическую энергию, являются солнечные панели (батареи), которые, в зависимости от требуемой мощности, объединяются в группы.
Состоят панели из фотоэлементов, помещенных в общий корпус. Принцип действия основан на свойствах фотоэлементов создавать разность потенциалов между своими слоями, при воздействии солнечного света.
Солнечные панели – основной элемент солнечных электростанций, в состав которых, кроме них входят следующие элементы:
- Аккумуляторная батарея (блок батарей) – являющаяся накопителем электрической энергии.
- Контроллер – электронное устройство, отвечающее за процессом заряда-разряда аккумуляторной батареи.
- Инвертор – также электронное устройство, преобразующее постоянный электрический ток, накопленный в батарее, в переменный, напряжением 220 В.
- Аппараты защиты и устройства автоматики, а также соединительные провода.
В качестве дополнительного оборудования, для повышения КПД солнечных электростанций, используются солнечные трекеры – устройства, позволяющие определять положение панелей в пространстве, в соответствии с месторасположением солнца.
Энергия ветра
При выборе источника альтернативной энергии, которым будет ветер, также необходимо знать, какие ветра и какой силы, дуют в месте установки оборудования.
Ветровые генераторы бывают:
- С горизонтальной осью вращения — ось ротора и ведущая ось расположены параллельно поверхности земли.
Бывают однолопастные, двухлопастные, трехлопастные и много лопастные, с количеством лопастей до 50 штук. - С вертикальной осью вращения – ось вращения расположена вертикально по отношению к поверхности земли. Данные устройства различаются по технической конструкции: с ротором Савоуниса, с ротором Дарье, с геликоидный ротором, с многолопастным ротором и с ортогональным ротором.
- Ветрогенератор – парус.
У всех перечисленных устройств есть свои достоинства и недостатки, поэтому выбор всегда за пользователем, который можно сделать на основании критериев выбора и индивидуальными потребностями.
Энергия воды
Живя за городом и имея рядом небольшую реку, ручей или иной водоем, можно воспользоваться энергией воды, для того, чтобы получить свое электричество.
В этом случае необходимо построить индивидуальную микро – ГЭС.
Оборудование для подобных установок выпускается различной мощности, и даже не большой ручей, способен обеспечить потребности дома в электрической энергии.
Микро – ГЭС разливаются по:
- Типу: плотинные, деривационные, плотинно-деривационные и свободно-поточные.
- Принципу работы: принцип «водяного колеса», конструкция в виде гирлянды, с использованием ротора Дарье и с использованием принципа пропеллера.
- Мощности установок и условиям монтажа оборудования.
Каждый тип микро – ГЭС и принцип ее работы, имеют свои плюсы и минусы, которые
конкретном случае.
Биотопливо
Живя бок о бок с живой природой, всегда есть возможность изготовить установку по получению биотоплива. Биотопливо бывает: твердое, жидкое и газообразное.
Твердое топливо (обычные дрова) и жидкое, требующее специального оборудования для производства, в качестве источников электрической энергии, рассматривать не целесообразно, а вот газообразное – можно.
Газообразное биотопливо – это биогаз, получаемый в результате брожения веществ растительного или животного происхождения, которые всегда имеются в домашнем хозяйстве.
Процесс брожения происходит под воздействием бактерий, в герметично закрытой емкости. Полученный таким образом газ, направляется на сжигание. При сжигании газа, в парогенераторе образуется достаточное количество пара, чтобы вращать паровую турбину, соединенную с электрическим генератором, вырабатывающим электрический ток.
Энергия земли
На территории нашей страны, есть места, где продолжается активность в глубинных слоях нашей планеты (в поверхности земли). В таких регионах, в качестве альтернативного источника электрической энергии, можно использовать энергию земли.
В зависимости от источника, который отдает свое тепло, такую энергию подразделяют на:
- Петротермальную — источник энергии являются слои земли, обладающие высокой температурой;
- Гидротермальную — источником энергии являются подземные воды.
Энергия земли, в виде пара, подается на паровую турбину, которая соединяется с электрическим генератором, вырабатывающим электрический ток.
В случае индивидуального использования, возможен лишь способ использования прямого действия, когда пар поступает непосредственно из поверхности земли.
Иные варианты, не прямой и смешанный методы, можно применять лишь при промышленных способах переработки энергии.
Все, рассмотренные выше, варианты использования альтернативных источников энергии для производства своего электричества, доступны для пользователей, при создании необходимых условий для их эксплуатации.
Для создания независимых систем электроснабжения, лучше использовать несколько альтернативных источников энергии одновременно, чтобы компенсировать возможные затруднения каждого способа получения электричества в отдельности.
Достаточно широко, при автономном электроснабжении домов, используется схема ветровой генератор + солнечная электростанция.
Для квартиры
В случае возникновения желания, создать систему независимого электроснабжения отдельно взятой квартиры, в многоквартирном доме, невозможно использовать такие источники как: биотопливо, энергия земли, энергия воды, да и энергию ветра, также использовать затруднительно.
Единственным источником энергии, который можно использовать для получения своего электричества, в условиях отдельной квартиры, без создания неудобств для соседей – является использование энергии солнца.
Промышленностью выпускаются комплекты солнечных электростанций не большой мощности, которые вполне можно разместить в условиях квартиры. Солнечные панели, в этом случае, размещаются на крыше многоквартирного дома или наружном фасаде, в случае его размещения с южной стороны дома.
Комплект солнечной электростанции, не большой мощности, состоит из тех же элементов, что и при электроснабжении дома, разница лишь в количестве солнечных панелей и аккумуляторных батарей.
Варианты для дачи
При необходимости создания независимого электроснабжения дачи, вариант использования солнечной электростанции, также наиболее приемлем. В этом случае, при сезонном характере использования оборудования, можно законсервировать устройства или вывести их из работы, на период отсутствия необходимости в эксплуатации.
Вариант строительства ветрового генератора, также вполне доступен и оправдан. Потому как понеся, некоторые разовые финансовые расходы, в дальнейшем можно, в зависимости от потребности, получать свое электричество.
Вариант применения схемы «ветровой генератор + солнечная электростанция», в этом случае, также актуален, и позволяет создать полностью автономную и надежную схему электроснабжения.
Как сделать своими руками
Комплекты оборудования, о котором было написано выше, стоят достаточно дорого, поэтому у людей творческих, с инженерной смекалкой, иногда появляются мысли о том, а как изготовить то или иное устройство своими руками.
Для того, чтобы сделать агрегат, способный производить электрическую энергию, с использованием альтернативных источников энергии, необходимо:
- Иметь начальные знания в электротехнике и устройстве электрических сетей;
- Обладать навыками работы с ручным механическим и электрическим инструментом;
- Уметь работать с паяльником;
- Иметь свободное время и главное – желание, создать свое собственное устройство, способное вырабатывать электричество.
Если, в качестве источника энергии, выбрать солнечные лучи, то необходимо изготовить приемную панель – солнечную батарею. Для этого можно пойти несколькими путями, это:
- Приобрести фотоэлементы и выполнить их соединение, определенным образом (выполняется методом пайки). Изготовить корпус панели, в соответствии с размерами собранного приемника, в который и поместить фотоэлементы.
При таком варианте изготовления, можно изготовить достаточно эффективное устройство, которое сможет обеспечить электрической энергией небольшую дачу, используемую не продолжительное время. - При малой мощности нагрузки, когда необходимо зарядить сотовый телефон или иное электронное устройство, можно изготовить солнечную панель из бывших в употреблении диодов или транзисторов.
- При использовании транзисторов — у транзисторов отрезаются крышки и сами транзисторы соединяются последовательно. Транзисторы помещаются в отдельный корпус, к их концам припаиваются выводы. Работа устройства осуществляется при попадании солнечных лучей на «p-n» переход транзисторов.
- При использовании диодов – их потребуется большое количество и электронная плата, которая используется в качестве подложки. Верхняя часть диодов срезается и используя паяльник, кристалл достается из корпуса. Кристаллы паяются последовательно, на подложке, в отдельные блоки. Блоки соединяются между собой параллельно.
- Аккумуляторы и электронные устройства (контроллер заряда и инвертор), в случае необходимости их установки, лучше всего приобрести, хотя при желании, электронные устройства, также могут быть изготовлены самостоятельно.
Если в качестве источника энергии выбрать ветер, воду, биотопливо и энергию земли, то изготовление технических устройств, способных вырабатывать свое электричество, также возможно. 
Ветрогенератор из комнатного вентилятора
Простейший ветровой генератор можно изготовить из обычного бытового вентилятора.
Для этого потребуется небольшой генератор от автотехники или двигатель-генератор, которые необходимо закрепить на стойке комнатного вентилятора. Для этого можно использовать любую пластиковую емкость, внутрь которой и помещается преобразующее устройство. Кромке этого, в емкость помещается диодный мост, к которому присоединяются провода, которые выводятся на наружную поверхность емкости.
На вал генератора (двигателя-генератора) одеваются лопасти вентилятора, а к пластиковой емкости крепится хвостовик, который можно изготовить из подручных материалов (пластик, фанера, оргстекло и т.д.).
Вся собранная конструкция помещается на стойку вентилятора, для этого можно использовать обрезок пластиковой или иной легкой трубы, диаметром несколько меньшим, чем отверстие в стойке. Это позволит конструкции вращаться вокруг своей оси, в зависимости от направления ветра.
Крепление деталей и узлов проверяется, при необходимости выполняется их укрепление. К выведенным проводам подсоединяется нагрузка. Устройство готово к работе.
Свое электричество и своя вода
Живя за городом, и имея рядом со своим домом или дачей, небольшую речку или ручей, всегда можно обеспечить себя не только водой, но и своим электричеством.
Конечно можно приобрести комплект микро – ГЭС, которое достаточно широко представлены на отечественном рынке, но можно изготовить подобное устройство и своими руками.
Конструкция может быть простой или сложной, все зависит от потребности в электрической энергии, а также от вида водоема, т.е. способности воды создавать напор в заданном направлении.
Для изготовления простейшей конструкции потребуется автомобильный генератор, велосипедное или иное колесо, пара шкивов разного диаметра или звездочек, а также металлический профиль (уголок), какой есть в наличии.
Из металлического профиля изготавливается конструкция крепления колеса и генератора. Колесо можно расположить параллельно или перпендикулярно плоскости воды, это зависит от вида водоема. На колесе крепятся лопасти, изготавливаемые из металла, пластика, фанеры или иного материала. На ось колеса крепится шкив (звездочка) большего диаметра.
Монтируется генератор, на его вал крепится шкив (звездочка) меньшего диаметра. Шкивы соединяются посредством ременной передачи, звездочки – посредством цепи. К выводам генератора подсоединяются провода. Колесо помещается в воду. Установка готова к работе.
Особенности установки и эксплуатации автономных источников
Для того, чтобы установить на своем загородном участке, даче или в квартире, альтернативный источник получения электрической энергии, не требуется получение каких — либо разрешений и согласований. Это право каждого пользователя, определять для себя самостоятельно, каким способом обеспечивать себя и своих близких электричеством.
Тем не менее, при строительстве устройств, обладающих большой мощностью, необходимо учитывать факторы, влияющие на окружающую среду и проживающих рядом соседей.
Так при использовании:
- Энергии солнца – при размещении большого количества солнечных панелей, потребуются значительные площади, в связи с чем, возможно потребуется оформлять документы на дополнительные земельные участки.
- Энергии ветра – необходимо учитывать, что ветровые генераторы, в процессе работы, издают шум, что может негативно отразиться на окружающих.
- Энергии воды – в случае устройства плотины, выводится из эксплуатации определенное количество земли, что необходимо учитывать при строительстве.
- Биотопливо – при производстве газообразного вида данного источника энергии, запах, является постоянной составляющей процесса производства. Это необходимо учитывать при создании данного способа производства электрической энергии.
Кроме того, что нет запретов на установку оборудования производящего электрическую энергию с использованием альтернативных источников, так существует еще и закон, в соответствии с которым, каждый гражданин, выполнивший монтаж оборудования мощностью до 30,0 кВт, и получающий избыточную электрическую энергию, которую сам не может использовать – имеет право ее продавать сторонним потребителям. Это право получило название «Зеленый тариф».
Как сделать собственное электроснабжение в частном доме
Публикуем еще одну статью от нашего гостя – Анатолия Скрябина, автора известных материалов о частном доме и дачном хозяйстве. Анатолий любезно предоставил нам на это раз материал о том, как можно сделать электричество в доме, если у вас нет подключения к электрическим сетям.
Чтобы лампочки освещали комнаты, чтобы была возможность использовать ноутбук и интернет, нужно электричество. А если до ближайшей линии электропередач 100 километров, то вам в вашем доме доступно только автономное электричество.
Какими путями можно реализовать автономное электроснабжение дома тогда, когда вам нужно питать электроприборы и освещение в глуши?
Давайте посмотрим возможные варианты.
Ветрогенераторы
Чтобы получать электрическую энергию за счет энергии ветра, можно использовать простейшие ветрогенераторы. Я еще вернусь к теме использования ветрогенератора на своем участке и распишу подробно, что и как.
А пока стоит понять одну простую истину – если ваш дом стоит в открытом поле, если ваш дом располагается на берегу большой реки и стоит на крутом яру, если с вашего участка открывается визуальная перспектива, то есть, присутствует большое открытое пространство, вы можете получать электричество при помощи ветра.
Если ваш дом стоит в лесу, если ваш участок окружен холмами, которые густо поросли растительностью, если в вашей местности больше тихих дней, чем ветреных, вам не светит ветровое электричество в прямом и переносном смысле.
Только тогда, когда имеется приличная ветровая нагрузка, имеет смысл ставить ветряк, чтобы получать от его генератора электроэнергию.
Существуют методы расчетов ветровой нагрузки, их мы еще коснемся в статьях на сайте. А чтобы прямо сейчас понять, стоит ли ставить ветровую генераторную установку на вашем участке, проделайте простую практическую работу.
Купите самый простой анемометр, который при помощи крыльчатки меряет скорость ветра.
Установите его на крыше своего дома и каждый день снимайте показания. Затем, в течение месяца записывайте эти показания и заносите в таблицу. Конечно, для полноценной уверенности вам понадобятся наблюдения во все четыре сезона, однако и первый месяц вам покажет, стоит ли вообще думать над этим вопросом.
Такая простая вещь как бытовой анемометр быстро развеет ваши иллюзии насчет дарового электричества за счет ветра. Или, наоборот, укрепит в желании продолжать дальнейшие работы в этом направлении.
Солнечные батареи
Про использование энергии солнца для получения дармового электричества сейчас не пишет разве что ленивый. Чтобы понять, сможете ли вы получать солнечную электроэнергию на своем участке, вам стоит проделать такой же простой эксперимент, как и в случае с определением ветровой нагрузки.
Купите самую дешевую зарядку для ноутбука на солнечных фотоэлементах. Выставьте ее на южную сторону вашего дома, в идеале – разместите на южном скате крыши вашего дома.
Подключите к этой зарядке самую минимальную нагрузку, например, сотовый телефон. И смотрите, насколько маломощная солнечная зарядка справляется с подзарядкой телефонного аккумулятора. Пишите данные на протяжении месяца во все дни – солнечные и пасмурные. Пишите данные даже тогда, когда солнца нет, и идет дождь или снег. Даже в такие дни земная поверхность получает достаточно большое количество световой энергии солнца.
После месяца наблюдений вы сможете переложить ваши «игрушечные» данные на те мощности, которые вы собираетесь использовать в реальной жизни.
Вы четко поймете, какой площади солнечные элементы вам понадобятся, чтобы запитать телевизор, холодильник, стиральную машину и компьютеры в своем автономном доме.
Точные подсчеты займут некоторое время и потребуют вычислений, но принцип, надеюсь, ясен.
Гидростанция
Этот путь доступен только тем, кто имеет в непосредственной близости ручеек или речку. Это не обязательно должен быть бешеный горный поток, достаточно небольшого лесного ручья.
Просто получить электроэнергию, поставив турбину в речку, у вас не получится. Чтобы получить хоть какую-то приемлемую мощность, потребуется плотина. Однако постройка плотины стоит временных и трудозатрат, и немалых.
Чтобы понять, нужно ли вам городить серьезную плотнику на своем ручье, постройте вначале небольшую плотину, всего 30 сантиметров высотой. Поставьте на эту плотину маломощный генератор, который будет вам выдавать ток, достаточный для подзарядки небольшого аккумулятора, например, емкостью в 7-12 А*ч.
Замеряйте время, за которое происходит зарядка такого небольшого аккумулятора. Затем, поймите, что установка более мощного генератора потребует от вас подъема высоты плотины, и, как следствие, большого объема земляных и гидротехнических работ.
Вы сможете выяснить, стоит ли вам надеяться на получение электричества от энергии падающей воды.
Вот такие простые и, на первый взгляд, «детские» методы позволят вам понять, по какому пути стоит пойти в процессе получения автономного электричества для своего, построенного на отшибе, дома.
Автор: Анатолий Скрябин, 2014.
Собственная электроэнергия
Олег Казаков
Собственная электроэнергия в своём поместье
Обоснование необходимости
Начнём с того, что читающий эти строки, решил покинуть искусственные условия существования, созданные современной цивилизацией, отдалиться от них на разумное расстояние, построить собственное поместье, в условиях, близких к природным и жить, самостоятельно обеспечивая себя всем необходимым, по мере собственных сил и возможностей.
Будущий житель экологического поселения добровольно обязуется вести образ жизни, при котором не противопоставляются друг другу человек и окружающая его биосфера.
Поэтому, каждый из нас должен критично подойти к «достижениям цивилизации», которые хотелось бы «взять с собой» и к которым мы привыкли за свою жизнь. Например, — электрическая энергия.
Сейчас мало кто из нас задумывается, включая электроприбор, какой путь проходит электричество до того, как попасть на наш выключатель.
Его источник — большая электростанция, работающая на энергии воды, тепла или атома, как наиболее распространённых сегодня.
Любая из них — источник негативной антропогенной нагрузки на окружающую среду.
ГЭС образует гниющие водохранилища, ТЭЦ требует добычи угля или газа (невозобновляемых природных ресурсов), а АЭС провоцирует радиоактивное загрязнение, все последствия которого нам ещё, возможно, аукнутся через несколько поколений.
Доставка энергии потребителю ведётся через высоковольтные линии, распространяющие вокруг себя вредные излучения, а вторичная сеть электрораспределения существует вокруг нас, подобно паутине, в подземных кабелях и воздушных линиях, замурованная в стенах наших квартир.
Конечно, централизованное электроснабжение, это удобно, если не думать обо всём вышесказанном. Зашёл домой, повернул выключатель, — светло.
Никто из нас не готов отказаться от такого удобства. Но, в наших силах, отказаться от использования центральных сетей, чтобы не быть соучастниками глобального негативного воздействия на природу.
Кроме того, пользуясь услугами поставщиков электричества, мы ставим себя в зависимость от проводимой ими политики цен, порой, основанной на собственном обогащении, к тому же, они не слишком утруждают себя заботой о качестве своей работы и мы часто сидим в темноте по причине внезапного отключения. В общем, долой Чубайса!
Что нам дает автономное электроснабжение?
Во-первых, независимость от внешних источников, их руководителей и их бесхозяйственности.
Во-вторых, отсутствие затрат на оплату энергопотребления.
В-третьих, использование возобновляемых источников энергии: ветра и солнца.
В-четвёртых, что важно для людей, желающих гармонии существования с природой, автономное электроснабжение исключает ваше участие в глобальном негативном антропогенном факторе — разрушительном влиянии энергосистем на окружающий мир и здоровье живых существ, в том числе и самого человека.
О возобновляемых энергоресурсах Хабаровского края
Это — солнце и ветер. Они, конечно, есть везде, но не всегда в достаточном количестве. В этом отношении — нам повезло, в хабаровском крае достаточно и того и другого.
Климат у нас ветреный, мы на себе это чувствуем. По данным ветрового атласа России, Хабаровский край является перспективным в отношении использования энергии ветра, несмотря на то, что среднегодовая скорость здесь не превышает 5 м/с.
Современные ветрогенераторы работают, начиная с 3 м/с, при этом, не шумят, имеют малогабаритные размеры, симпатичный дизайн и приличный ресурс.
На рисунке — области России и средняя скорость ветра по областям.
Количество солнечных дней в году в Хабаровском крае превышает 300, что делает привлекательными солнечные модули для получения электроэнергии.
Конечно, у нас — не Ялта и длина светового дня зимой существенно ниже, чем летом. Кроме того, морозная дымка, влияет на количество светового потока.
Оптимальный угол наклона плоскости солнечного модуля на нашей широте составляет 52%, хотя никто не мешает сделать регулируемые крепления и менять угол для зимы и для лета.
Компоненты собственной электростанции
Солнце светит, в лучшем случае, только половину суток, а ветер дует не всегда, поэтому, рассчитывать на прямое питание электроприборов от солнечных модулей или ветрогенератора не стоит.
Электроэнергию надо накапливать и хранить. Возникает скользкий вопрос об эксплуатации аккумуляторных батарей, которые, как известно, весьма вредные устройства.
Однако, современные аккумуляторы имеют достаточно долгий срок эксплуатации — до 15 лет, а их вредные компоненты надёжно упрятаны в герметичный корпус, не боятся низких температур, не требуют обслуживания и не выделяют испарений.
Кроме того, отслужившие свой срок аккумуляторы перерабатываются на специализированных предприятиях, с которыми всегда можно заключить договор.
Бытовые приборы, в основном, рассчитаны на переменный ток напряжением 220 В. Ветрогенератор и солнечный модуль вырабатывают постоянный ток напряжением 12 В (можно 24 В, 48 В).
Поэтому, потребитель может найти приборы, питающиеся от источника постоянного тока, а может укомплектовать свою электростанцию инвертором, который хоть и увеличит общую стоимость, но избавит вас от поиска редкоиспользуемых 12 вольтовых устройств и от контроля за зарядом/разрядом аккумуляторов.
Таким образом, схематично, ваша электростанция выглядит следующим образом:
Для расчёта параметров каждого из компонентов необходимо знать несколько простых вещей:
электроэнергию ваши приборы потребляют не постоянно, а ограниченное время;
аккумуляторную батарею желательно иметь с запасом ёмкости;
не стоит бездумно тратить электричество, в условиях автономности этот вопрос, как никогда, актуален;
мощность вашей электростанции можно наращивать постепенно;
лучше иметь две малых системы, чем одну большую;
А теперь, перейдём к подробному анализу каждого из компонентов.
Нагрузка или потребляемая мощность ваших электроприборов
Можно сказать сразу — забудьте о мощной бытовой технике. Не планируйте применение 1,5 кВт электрочайников, фритюрниц, тостеров, электроплит, микроволновых печей и прочей ерунды, без которых вполне можно обойтись.
Кроме того, влияние на организм человека пищи, приготовленной в микроволновой печи, например, ещё далеко не изучено. Если у вас пылесос 1,5 кВт — лучше оставьте его родственникам и купите послабее.
Используйте вместо ламп накаливания экономичные-люм, дающие такую же силу света, но потребляющие в 3-4 раза меньше электроэнергии.
Стиральную машину-автомат приобретайте с возможностью подключения горячей и холодной воды, без нагревательного элемента, потому что горячую воду вы сможете получать иным способом, без электрозатрат. Составьте список электроприборов по степени убывания их важности.
Разделите список на группы, если будете наращивать мощность своей электростанции постепенно, т. е., сначала подключив самую важную группу, через пару месяцев — другую, после приобретения, к примеру, дополнительной солнечной батареи и аккумулятора и т. д. Например:
Группа-1
1. Осветительные приборы.
2. Утюг.
3. Стиральная машина.
4. Насос для воды .
Группа-2
5. Пылесос.
6. Телевизор.
7. Компьютер.
8. Холодильник.
Группа-3
9. Видеомагнитофон.
10. Электроинструмент.
11. Кофеварка.
Для кого телевизор важнее, чем насос для воды, поменяйте местами, или просто добавьте его в группу первой важности.
У каждого электроприбора есть паспортная потребляемая мощность, измеряемая в Ваттах (или в кВт, киловаттах).
Если люм-лампа, дающая свет, как 100-ваттная лампа накаливания, потребляет всего 30 Вт, то пользуясь ею 5 часов, вы потратите всего 150 Втч электроэнергии.
Если у вас в доме 20 лампочек, по 30 Вт каждая и вы, не заботясь об экономии, включите в 6 часов вечера сразу все и будете жечь их до 12 ночи, то потратите 3600 Втч или 3,6 кВтч, за 6 часов.
Но нужны ли были вам сразу все лампы всё время? Конечно, нет! Помните плакат: «Уходя, гасите свет!»
Не принимайте на веру слова «знающих» специалистов, которые ссылаются на нормы — думайте сами. Вполне возможно, что нормы рассчитаны не на вас.
Так что, если вам скажут, что надо считать, исходя из 1 кВт на человека, — усомнитесь, сядьте за калькулятор и пересчитайте.
Автономное энергообеспечение загородного дома — варианты
В небольших поселках и сельской местности случаются перебои с электричеством. Поговорим про разные варианты автономного энергообеспечения загородного дома.
Стоимость электроэнергии, поставляемой центральными сетями, из года в год растёт, при этом её качество лучше не становится. В сельской местности всё также случаются перебои с электричеством. И сегодня мы рассмотрим варианты автономного энергообеспечения загородного дома.
Свое электричество
- Способы энергообеспечения своего дома
- Невозобновляемые источники энергии
- Возобновляемые источники энергии
Если в черте города проблема с обеспечением своей жилплощади электроэнергией возникает лишь периодически, то с загородным домом всё куда сложнее — часто коммунальные сети повреждаются в результате природных явлений и действий охотников за цветным металлом.
Можно, конечно, вернуться к решениям начала прошлого века, а именно керосиновым лампам и лучинам, в конце концов, ложиться спать на закате солнца, но мы уже привыкли к благам цивилизации, неразрывно связанным с электроэнергией. Рассмотрим вопрос энергонезависимости загородного коттеджа от ненадёжных центральных коммуникаций.
Способы энергообеспечения своего дома
Владение домом в сельской местности, на значительном удалении от промышленных центров, привлекательно с позиции тишины, чистого воздуха в окружении естественной природы. Однако бывают ситуации, когда бытовые приборы в таком доме отказываются работать по причине более низкого или чрезмерно высокого напряжения в электросети, чем номинальное (220 В) — причём перепады могут превышать 10%, установленные ГОСТ 13109–97.
Проблема с недостатком напряжения кроется в значительной протяжённости проводных коммуникаций, по которым к домам поступает электрический ток — чем дальше от ТП (трансформаторной подстанции) находится коттедж, тем больше падает напряжение из-за сопротивления проводов.
В течение суток напряжение в сельской местности изменяется по отношению к номинальному по причине недостаточной мощности ТП и электросетей — оно ниже днём, т. к. в это время больше всего потребителей электроэнергии, ночью же резко растёт, поскольку в это время потребление минимально.
Скачки напряжения могут стать причиной выхода из строя бытовой техники — говоря проще, она сгорает. Современные бытовые приборы, в особенности европейского производства, рассчитаны на 10% перепады напряжения в электросети, но не более того, а в сельской местности вполне возможны 20–30% скачки.
Компенсировать перепады в электросети можно с помощью стабилизаторов, но в случае критического падения напряжения (более 45%) даже лучшие из них не помогут. Требуются приборы, способные обеспечить электропитание для бытовой техники при отсутствии электроэнергии от центральных сетей. Их выбор определяется целями, с которыми будет использовано оборудовани — резервное электроснабжение, дополнительное или основное.
Оборудование для резервного снабжения электроэнергией активируется автоматически или вручную его владельцем при прекращении подачи электропитания из центральной сети или при критическом падении в ней напряжения — оно способно поддерживать работу бытовой техники в течение ограниченного времени, до тех пор, пока подача энергии не возобновится.
Дополнительное (смешанное) электроснабжение необходимо в тех случаях, когда существующего напряжения в сети недостаточно, а домочадцы намерены пользоваться энергоёмкой бытовой техникой.
В случае, если коттедж невозможно подключить к центральным сетям, а также при постоянно низком качестве энергоснабжения, необходимо оборудование для автономного энергообеспечения, выступающее в роли основного поставщика электроэнергии.
Чтобы упростить задачу, возлагаемую на оборудование резервного и дополнительного электроснабжения, будет удобно разделить бытовую технику в доме на три группы:
- В первой будут электроприборы, бесперебойная работа которых не требуется и можно обойтись основным источником электроснабжения. К ним относятся системы отопления «тёплый пол» или настенные ИК-панели, электросауны, группы светильников, предназначенные для различных сценариев освещения и т.п.
- Во вторую группу включаются бытовые приборы, обеспечивающие комфортные условия проживания для домочадцев — основное освещение, кондиционеры, кухонные приборы, телевизоры, аудиотехника. Бытовой технике из этой группы необходимо резервное электропитание.
- Электроприборы, зачисленные в третью группу, относятся к жизненно важным — аварийное освещение, системы охранной и пожарной сигнализации, электронные замки, отопительные котлы, управляемые автоматикой, скважинные насосы и т. п. Полноценная работа техники из третьей группы возможно только при бесперебойном электропитании, обеспечиваемом дополнительными или резервными источниками в обязательном порядке.
Группирование бытовых потребителей электроэнергии позволит правильно подобрать мощность оборудования, вырабатывающего электричество, оценить действительные потребности и не переплатить за излишне мощную, или приобрести явно слабую модель.
Любое оборудование для автономного электроснабжения не способно производить электричество из ничего — ему требуются исходные ресурсы, которые подразделяются на возобновляемые и невозобновляемые. Исследуем типы приборов, генерирующих электроэнергию, в зависимости от потребляемых ресурсов.
Невозобновляемые источники энергии
Автономное энергообеспечение дома при помощи оборудования, потребляющего нефтепродукты или природный газ и вырабатывающего электричество, пользуется наибольшей популярностью среди владельцев загородной недвижимости по причине широкой известности. Однако популярны лишь генераторы на бензиновом или дизельном топливе, об остальных известно меньше.
Бензиновые электрогенераторы. Небольшие размеры и вес, стоят дешевле, чем дизельные. Но они не способны снабжать электроэнергией бесперебойно — их продолжительность работы не более 6 часов подряд (моторесурс около 4 месяцев), т. е. бензиновые генераторы предназначены для периодической работы и подходят в тех случаях, когда подача электроэнергии от основного поставщика прекращается на срок около 2–5 часов и лишь время от времени. Такие генераторы подойдут только в качестве резервного источника электроэнергии.
Дизельные генераторы. Массивны, габаритны и недёшевы, однако их мощность и рабочий ресурс значительно выше, чем у бензиновых моделей. Несмотря на значительную стоимость, в эксплуатации дизель-генераторы более выгодны, чем бензиновые — дешёвое дизельное топливо и бесперебойная работа свыше 2-х лет, т. е. данный электрогенератор способен работать сутки и месяцы напролёт, при условии своевременной дозаправки топливом. Генераторы на дизельном топливе подходят в качестве резервного, дополнительного и основного поставщика электроэнергии.
Газовые электрогенераторы. Их вес, размеры и стоимость близки к бензиновым установкам одинаковой мощности. Они работают на пропане, бутане и природном газе, но более производительны на первых двух типах газообразного топлива. Несмотря на схожий с бензиновыми генераторами срок непрерывной работы — не более 6 часов, газовые генераторы электроэнергии имеют больший моторесурс, составляющий в среднем около года. В качестве основного источника электроэнергии газовые генераторы подходят с большой оговоркой, но для резервного поставщика электротока — вполне.
Когенераторы или мини-ТЭЦ. Если сравнить их с описанными выше электрогенераторами, обладают двумя значительными преимуществами: способны производить не только электрическую, но и тепловую энергию; обладают продолжительным рабочим ресурсом при бесперебойном использовании, составляющем в среднем 4 года. В зависимости от модели, когенераторы работают на дизельном, газообразном и твёрдом топливе. Имея значительные габариты, массу и стоимость, мини-ТЭЦ не подойдут для энергообеспечения одного дома за городом, поскольку их электрическая мощность начинается от 70 кВт — благодаря одной такой установке можно полностью решить вопрос круглогодичного обеспечения электроэнергией и теплом посёлка из нескольких домов.
Источники бесперебойного питания на аккумуляторах. По большому счёту, они не относятся к генераторным установкам, т. к. не способны самостоятельно вырабатывать электроэнергию, лишь накапливать и отдавать её потребителю. Энергоёмкость ИБП определяется ёмкостью и количеством аккумуляторных батарей в комплексе, в зависимости от этого и количества потребителей электроэнергии срок автономной работы ИБП может составить от нескольких часов до нескольких суток. Срок службы одного комплекта ИБП — в среднем 6–8 лет.
В отношении генераторных установок нужно уточнить один момент — приведённый срок ресурса не означает, что после его выработки электрогенератор придётся утилизировать и покупать новый, необходимо лишь произвести капитальный ремонт и, несмотря на некоторую потерю мощности, его работоспособность восстановится. Также следует соблюдать правила ухода и эксплуатации генератора.
Возобновляемые источники энергии
В природной среде нашей планеты присутствуют постоянно или возникают периодически источники энергии, производство которой не связано с деятельностью человека — ветер, течение воды в реках, излучение солнца.
Ветрогенераторы. Способны преобразовывать энергию ветра в электричество, однако при довольно высокой стоимости КПД ветровых генераторов не превышает 30%. Срок службы ветрогенераторов — около 20 лет, непрерывность в выработке электроэнергии зависит от интенсивности ветра. Рассматривать данные установки в качестве полноценного источника электроснабжения можно лишь при условии их комплектации ИБП, а также резервным электрогенератором (бензиновым, дизельным) на случай безветрия.
Солнечные панели. Они поглощают энергию солнца и преобразуют её в электрическую. И если ветра дуют с непостоянной скоростью, то солнечные лучи освещают Землю в течение каждого светового дня. КПД солнечных панелей составляет около 20%, срок службы — 20 лет. Как и в случае ветрогенераторов, гелиоустановки необходимо комплектовать ИБП. Потребность в резервном генераторе зависит от интенсивности солнечного излучения в данной местности — в районах с достаточным числом солнечных дней дополнительный генератор не понадобится и их можно использовать как основной источник электроэнергии.
Мини-ГЭС. Энергия воды, по сравнению с ветровой и солнечной, значительно стабильнее — если первые два источника непостоянны (ночь, безветрие), то вода в ручьях и реках течёт в любое время года. Стоимость оборудования для мини-ГЭС выше, чем у ветрогенераторов и солнечных панелей, по причине более сложной конструкции, ведь водяной электрогенератор работает в агрессивных условиях. КПД мини-ГЭС составляет порядка 40–50%, срок службы — свыше 50 лет. Мини-ГЭС способна бесперебойно обеспечивать электроэнергией сразу несколько домов в течение полного года.
Ознакомившись с рекомендацией о разделении бытовой техники на группы по степени важности, остаётся лишь выяснить, как именно подобрать мощность электрогенератора под технику из одной или нескольких групп. Простейший способ — суммировать паспортную мощность бытовых приборов, к примеру: микроволновка — 0,9 кВт; миксер — 0,4 кВт; электрочайник — 2 кВт; стиральная машина — 2,2 кВт; энергосберегающая лампа — в среднем 0,02 кВт; телевизор — 0,15 кВт; спутниковая антенна — 0,03 кВт и т. д. Если сложить мощности перечисленных бытовых приборов, то получим энергопотребление 5,7 кВт/ч — означает ли это, что потребуется электрогенератор мощностью не менее 7,5 кВт (с 30% запасом мощности)?
Вовсе нет, ведь данная техника не работает постоянно, т. е. следует также учесть её примерное время работы, к примеру: стиральная машина — 3 часа в неделю; электрический чайник — 10 минут на каждое кипячение воды; микроволновая печь — 10 минут на разогрев одной порции пищи; миксер — 10 минут; энергосберегающая лампа — около 5 часов в сутки и т. д. Получается, что для обеспечения электроэнергией бытовых приборов, описанных в качестве примера, достаточно генератора мощностью около 3 кВт, необходимо лишь не включать технику одновременно, распределить возникающую на генератор нагрузку по времени.
Выбор того или иного типа электрогенератора, в особенности работающего от возобновляемых источников энергии, в первую очередь зависит от доступности исходных топливных ресурсов. К примеру, для газового генератора требуется стабильная поставка сжиженного природного газа, т. е. требуются баллоны или цистерна газгольдера, а для эффективного энергоснабжения при помощи солнечных панелей — достаточное число солнечных дней в году. опубликовано econet.ru
Подписывайтесь на наш канал Яндекс Дзен!
Если у вас возникли вопросы по этой теме, задайте их специалистам и читателям нашего проекта здесь.
P.S. И помните, всего лишь изменяя свое потребление — мы вместе изменяем мир! © econet
Автономное электроснабжение дома своими руками
Автономное электроснабжение дома – это обеспечение необходимого количества электроэнергии для жилого помещения или загородного участка без перебоев питания и перепадов подачи напряжения. Вопрос о самостоятельном создании автономной системы электроснабжения является актуальным для людей, проживающих вдали от городской жизни.
Такая потребность может возникнуть по целому ряду причин:
- сложность подключения к уже существующей сети электроснабжения;
- отсутствие стабильности подаваемого напряжения;
- перебои питания.
Электроэнергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности в загородном доме, должна вырабатываться бесконечно, независимо от внешних факторов. При выборе источника энергии предпочтение следует отдать возобновляемому и безвредному для окружающей среды и людей варианту.
Требования к автономному электроснабжению
Автономное электроснабжение частного дома зависит от суммарной мощности потребителей электроэнергии и характера их «потребностей». Чаще всего, к числу энергопотребителей относятся:
- система отопления дома;
- холодильное оборудование;
- кондиционирование;
- различная крупная и мелкая бытовая техника;
- насосное оборудование, обеспечивающее подачу воды от скважины или колодца.
Любой вид потребителя электроэнергии имеет свою мощность. Однако требования, предъявляемые к сети электропитания у всех одни. Это, в первую очередь, стабильность подаваемого напряжения и его частота. Для многих потребителей также важна синусоидальность формы переменного напряжения.
Следующим этапом является определение необходимой суммарной мощности, которую должно обеспечить автономное электроснабжение дома, а также технические характеристики электропитания. Специалисты рекомендуют завышать суммарную мощность на 15-30%. Это делается с целью обеспечения роста потребления электроэнергии в дальнейшем.
Далее следует определиться с техническими характеристиками, на основе которых будет строиться система автономного электроснабжения дома (САЭ). Они зависят от того, какую функцию будет выполнять САЭ: полностью автономное энергоснабжение или резервный источник питания. Если система играет роль «подстраховки» подачи энергоресурсов, необходимо установить длительность работы САЭ в период отсутствия централизованного энергоснабжения.
Немаловажным фактором при планировании системы автономного электроснабжения частного дома являются финансовые возможности домовладельца. Бюджет проекта определяет, насколько дорогим будет приобретаемое оборудование, и какая часть работ подлежит выполнению своими руками. Известно, что самостоятельное выполнение работ обойдется значительно дешевле, чем оплата услуг специалистов, привлекаемых со стороны. При этом стоит учитывать наличие необходимого оборудования и навыки работы с ним, а также уровень технического образования домовладельца.Достоинства
Одним из основных преимуществ САЭ является отсутствие платы за потребление энергии. Это весомая экономия в условиях загородной жизни. Автономное электроснабжение дома, в отличие от централизованного, не имеет каких-либо социальных норм потребления энергии.
Качество электроэнергии зависит от правильного подсчета суммарной мощности на стадии проектирования системы и введения нужного оборудования в эксплуатацию. Благодаря этому, не возникает риск перепадов напряжения или отключения электричества. Не стоит опасаться, что резкий скачок мощности выведет из строя домашнюю технику. Качество и количество электроэнергии будет именно таким, какое было запланировано изначально, а не таким, которое способна выделить ближайшая подстанция.
Оборудование САЭ достаточно надежное и редко выходит из строя. Данное преимущество сохраняется при должном уходе и правильной эксплуатации всех элементов системы.
Разрабатываются специальные программы, благодаря которым существует возможность продажи излишков электроэнергии государству. Однако об этом стоит подумать заранее (на стадии проектирования САЭ). Для этого придется подготовить разрешительную документацию, которая подтверждает, что оборудование вырабатывает электроэнергию заявленного качества и в определенном количестве.
Автономное электроснабжение дома имеет еще одно несомненное преимущество: полная независимость. Какова бы ни была стоимость потребляемого электричества, у домовладельца всегда будут собственные энергоресурсы.
Автономное электроснабжение загородного дома: недостатки
Несмотря на множество преимуществ, САЭ имеет ряд минусов, среди которых не только дорогостоящее оборудование, но и высокие расходы на его эксплуатацию. Перед выбором приборов и материалов следует тщательно все рассчитать, для того чтобы оборудование не вышло из строя раньше, чем успело окупиться.
Если автономное электроснабжение частного дома по каким-либо причинам перестало функционировать, не следует ждать дежурную бригаду электриков с местной подстанции. Обо всем придется позаботиться самостоятельно – вызвать специалистов и оплатить услуги по ремонту САЭ. Для того чтобы этого не произошло и оборудование прослужило как можно дольше, следует регулярно приглашать специалистов для профилактического осмотра и технического обслуживания автономного электроснабжения дома.
Выбор альтернативного источника энергии
Главная проблема автономного электроснабжения дома – выбор альтернативного источника энергии, которых на данный момент не так уж и много. Наиболее распространенными считаются следующие виды:
- бензиновые и дизельные генераторы;
- солнечные батареи;
- ветровая энергия;
- гидроэлектроэнергия;
- аккумуляторы.
Каждый из этих источников обладает определенными характеристиками и особенностями, с которыми следует внимательно ознакомиться.
Генераторы
Это наиболее простой и дешевый способ обеспечения дома необходимым количеством электроэнергии. Устройство работает по принципу сжигания топлива. Если речь идет про автономное электроснабжение дома, генератор предполагает создание достаточной базы для хранения топлива. В запасе должно находиться как минимум 200 л дизельного топлива, бензина или других горючих веществ. В данном случае выгодно отличаются газовые генераторы. Для их бесперебойной работы требуется подключение к газопроводу, и проблема с хранением топлива отпадает автоматически.
Солнечные элементы
Автономное электроснабжение дома на солнечных батареях — довольно распространенное явление в западных странах. Существует несколько методов преобразования солнечной энергии в электричество:
- Фото-вольтовые клетки – используются для концентрации солнечной энергии. С помощью специальных зеркал солнечные лучи генерируются в определенном направлении либо нагревают жидкость, проходящую через паровые турбины электрогенератора (теплового двигателя).
- Фото-ячейки – энергия, накопленная фотоэлементами на крыше дома, является постоянным током. Для того чтобы ее можно было использовать в домашнем хозяйстве, она подлежит обязательному преобразованию в переменный ток.
Автономное электроснабжение дома своими руками с использованием солнечных батарей является наиболее эффективным и экономичным вариантом. Данное оборудование служит около 40 лет. Однако в зависимости от погодных условий подача электричества в течение дня может прерываться.
Ветровая энергия
Если погодные условия не позволяют использовать солнечные батареи, альтернативным вариантом может стать энергия ветра. Она берется через турбины, расположенные на высоких башнях (от 3 м). Автономные ветряки преобразовывают энергию при помощи установленных инверторов. Главным условием является наличие постоянного ветра со скоростью не менее 14 км/ч.
Гидроэлектроэнергия
Если поблизости загородного дома расположена речка или озеро, можно воспользоваться водяными источниками энергии. Гидроэлектроэнергия в небольших масштабах является наиболее реальным и выгодным вариантом автономного электроснабжения дома. Использование одной турбины не считается экологически и социально опасным явлением. Микротурбины просты в эксплуатации и имеют долгий срок службы.
Аккумуляторы
Для полноценного электроснабжения дома данный вариант не подходит. Аккумуляторы используются в качестве аварийной подачи электроэнергии либо как дополнение к альтернативным источникам энергии. Принцип работы достаточно прост – пока в сети есть электричество, батареи заряжаются, если подача электроэнергии прерывается, аккумуляторы отдают энергию через специальный инвертер.
Схема автономного электроснабжения дома
Общая схема САЭ состоит из последовательно расположенных элементов:
- Первичного источника электроэнергии – могут быть использованы вышеописанные солнечные батареи, генераторы, работающие на различных видах топлива и другие.
- Зарядного устройства – преобразует напряжение от первичного источника до величин, необходимых для обеспечения нормальной работы аккумулятора.
- Аккумуляторной батареи – используется для накопления и отдачи энергии.
- Инвертора – предназначен для создания нужного напряжения.
Все эти элементы являются неотъемлемой частью автономного электроснабжения дома, и работать друг без друга не могут.
Монтаж САЭ
Выполнить автономное электроснабжение дома своими руками достаточно просто. Для этого понадобятся составляющие: несколько аккумуляторов, которые для увеличения емкости подключаются по параллельной схеме, зарядное устройство и инвертор. При наличии электроэнергии в сети, аккумуляторы накапливают энергию от зарядного устройства. Если электроэнергия отключается, аккумуляторы обеспечивают подачу электроресурсов посредством инвертора.
Производители предлагают широкий ассортимент инверторов, рассчитанных на потребителей с определенной мощностью. От этих показателей зависит количество электроприборов, которые могут работать от этого источника. Чем больше количество техники в доме, тем больше должна быть суммарная емкость аккумуляторов. При неправильном подборе емкости, батареи будут быстрее разряжаться.
Это наиболее распространенные варианты создания автономного электроснабжения дома. Стоимость таких систем достаточно большая, особенно если учитывать расходы на топливо для генераторов. Самыми приемлемыми в этом плане считаются бесплатные источники энергии, такие как солнце, ветер и вода. Стоит такое оборудование значительно дороже, однако оно быстро окупается и служит многие годы. Монтировать САЭ своими руками достаточно просто. Нужно четко следовать инструкции и придерживаться схемы.
Домашняя солнечная электростанция, отдающая энергию в сеть
Первый дом в России, отдающий электроэнергию в сеть
30 ноября 2015 года в сети была опубликована статья Сергея Рыжикова «Солнечная электростанция на западе России». С разрешения автора мы воспроизводим ее полностью на нашем сайте. Положительный опыт, приобретенный автором разработки солнечной электростанции для индивидуального дома, примечателен не только тем, что солнечные панели снабжают дом электричеством, но, в первую очередь тем, что автору удалось договориться с местными энергосетями о том, чтобы отдавать излишки электроэнергии в сеть. Впрочем, судите сами.
Солнечная электростанция на западе России
Сергей Рыжиков, 30 Ноября 2015
Сегодня исполняется год как я сделал солнечную электростанцию, научился обеспечивать себя электричеством и даже научился отдавать излишки в городскую электросеть, и официально крутить счетчик в обратную сторону 🙂 Поговаривают, что я первый в стране частный дом, который делится излишками энергии с соседями.
Однажды в FB под интересной статье Александра Чачавы про его опыт работы с Теслой я упомянул про солнечную электростанцию. Оказалось, что многим интересно и меня просили поделиться опытом. Делюсь 🙂
Мне казалось, что писать особенно будет не о чем и статья получится короткой. Но получилась много букв, картинок и ссылок.
Идея жить на солнечной энергии
Решил я сделать у себя в доме солнечную электростанцию и научиться полностью обеспечивать себя электричеством. Плана сэкономить или заработать, как делают это немцы, я себе не ставил. Мне просто понравилась идея жить на солнечной энергии 🙂 ну и проект показался мне интересным.
Дом у меня находится в городе. Перебоев с электричеством не случается, ну или крайне редко. Необходимости в резервном генераторе нет. Но ведь интересно попробовать, может ли дом жить полностью автономно на солнечной энергии в нашей полосе.
Начал собирать информацию. В тот момент, мне кажется, моя супруга еще не до конца поверила, что я это все серьезно затеваю 🙂 Да и я еще не знал, что из этого может получиться толк.
Первый поиск информации много ответов не дал. Живых проектов в России очень мало. Кто-то что-то делает, но только как дополнительные источники питания и на нескольких панелях. В основном солнечные электростанции создают компании или госструктуры, частных проектов очень мало в стране. Много проектов нашел в Украине. Но это сильно южнее и солнечнее.
В поездках по Германии я много видел домов, на крышах которых стояли солнечные панели. Сестра моей жены, Юлия, замужем за немцем и живет в Берлине. Ее муж, Кристоф, предприниматель и занимается альтернативной энергетикой. У Кристофа я подробно узнал, как это все устроено в Германии. Немцы чаще всего делают солнечные электростанции для выгоды. Они просто зарабатывают на государстве, которое платит особый высокий тариф за выработку солнечного электричества. Даже кредитные линии в банках под такие проекты были. Но самый главный вывод я для себя сделал. На широте Калининграда можно обеспечивать себя солнечной энергией. Я начал подбирать оборудование.
Выбор оборудования
Для реализации проекта в Калининграде я выбрал компанию АЭС-Центр http://aes-center.ru/ . Их сайт оказался на Битриксе. Я давно уже заметил, что это хороший индикатор адекватности руководства 🙂 Кстати, совершенно не ошибся. Ребята оказались профессиональными и честными. А еще, когда курс евро полез в гору в конце прошлого года, они сами предложили фиксировать низкий курс для завершения проекта. Спасибо Фетисову Виктору, директору компании АЭС-Центр за терпение со мной 🙂
Обычная схема подключения солнечной электростанции выглядит так: Пластина + инвертор = электричество.
Но эта схема не обеспечивает полной автономии. В ночное время электричество потребляется из городской сети. В дневное время избыток электричества скидывается в городскую сеть. Нет аккумуляторов для бесперебойной работы только на солнечной энергии. Но в своем рассказе я еще вернусь к этой схеме, как к одной из самый выгодных и простых в реализации.
Так как я хотел перевести дом полностью на солнечную энергию, к схеме добавились аккумуляторы и контроллер.
В процессе проектирования обсуждалось много разных схем включения электростанции в домашнюю сеть. Некоторых из них мне показались совсем неудобными для урбанизированного человека. В общем, я выбирал вариант подключения, который был бы совершенно незаметен для семьи, чтобы они вообще не должны были задумываться, откуда в розетке электричество и есть ли сейчас солнце 🙂
Солнечные батареи подключаются к Инвертору, который из постоянного напряжения делает переменные 220В. Инвертор подключается к Контроллеру. Контроллер выполняет ключевую распределительную роль. К нему подключается Инвертор от Солнечных батарей, к нему подключаются аккумуляторные батареи и к нему подключается городской электрический кабель. И именно Контроллер выдает в дом 220В для использования.
В общем, все запчасти подключаем к Контроллеру и пусть уже он думает, где брать электричество.
Логика работы такая. Если есть достаточное солнце, Контроллер использует солнце, если солнца нет или недостаточно, он добирает электричество из аккумуляторов, если они пусты, подключает городской источник электричества. Если солнца больше чем нужно дому, Контроллер направляет электричество на зарядку аккумуляторов. Если они заряжены, он направляет излишки электричества в город. В город? Ладно, этот вопрос я на тогда отложил. Фетисов сказал мне, что «Это нереально подключиться к городу, так что будем выкидывать излишки, не парься».
Так получилась схема подключения. Следующим шагом нужно было определиться с мощностью солнечной электростанции и числом солнечных батареи. Сколько брать пластин?
Дом в среднем потребляет 8-10 кВт*час в день. Вычислено делением счета за несколько месяцев на 30 🙂 не очень точный метод, но достаточно, чтобы прикинуть, что солнечная батарея должна бы выдать столько энергии за светлое время суток.
Фетисов предложил мне ограничиться 10 пластинами из расчета, что мы будем выдавать 2.5 кВт*час в солнечный день и заряжаться 4-5 часов. Но тут я засомневался. Очевидно, что выработка солнечной энергии напрямую зависит от погоды, от угла наклона пластин к солнцу и он КПД самих батарей. Поворачивать пластины я не смогу, а просто прикреплю их к крыше на южном склоне. Солнце в течение года тоже гуляет по высоте и наклону, погода частенько пасмурная… В общем, я ничего не придумал лучше, как увеличил число пластин до 20 с запасом в два раза от расчетного. И это было правильное решение, как показал потом опыт.
Итак, я выбрал 20 пластин. Разместить получилось 8 на южный склон, 2 на юго-восток и 10 на восточный склон. Можно было на западный, но я выбрал восток — решил, что утром больше солнца и если аккумуляторы разряжены за ночь, то зарядка начнется быстрее.
Потом начал выбирать производителя солнечных батарей. Солнечные батареи бывают двух типов: монокристаллы и поликристаллы. Они так же отличаются качеством произодства. Лучший Grade A. Монокристаллы получше работают в пасмурную погоду. Лидером на рынке является китайская компания Yingli. Они производят больше всего пластин в мире.
Я честно пытался найти российские пластины. Я же видел, что на космических станциях стоят наши 🙂 Делает НПО Квант Москва. Но сайт их на тот момент был ужасным, информацию я получить не смог, найти поставщиков тоже не смог. Так же я отверг все польские и немецкие варианты. По факту они оказались из китайского кремния или недостаточно эффективными. А кроме кремния в пластинах ничего умного нет.
После изучения кучи обзоров я выбрал Yingli YL270C-30b монокристалы Grade A с КПД 17.2%
Увеличение числа пластин привело к увеличению инвертора 🙂 странно, да. С инвертором я долго не выбирал. По совету Кристофа и Фетисова я выбрал лидира немецкого рынка компанию SMA и устройство Sunny Boy 5000TL.
Следующий шаг — Контроллер. Штука большая и сложная. По сути все программирование логики работы дома на солнце находится в ней. С фирмой я уже определился, это компания SMA. Первый вариант, который мне предложили, был модель SUNNY ISLAND 6.0H. 6.0 – это пиковая нагрузка кВт, которую устройство может держать минут 30, кажется. А нормальная нагрузка для нее порядка 4 кВт. Как понять, достаточно этого для дома или нет?
Я принялся считать пиковое потребление в доме. Весь дом я давно перевел на диодные ламы. Т.е. освещение берет очень мало, Если вообще все все включить в доме, то максимум 500 Вт будет. Далее большие потребители: электический чайник 2 кВт, электроплита 2Квт, стиралка, Сушилка по киловату. Я хотел, чтобы семья не задумывалась о потреблении и жила как на городоском электичестве. Как я не крутил, получалось, что утром мы можем поставить новую стиралку, ночную закинуть в сушилку, делать завтрак и кипятить воду для кофе. Это не очень частый сценарий, но вполне возможный. 🙂 Будет не очень хорошо, если дом отключится в этот момент аварийно. Я опять подстраховался и взял модель SUNNY ISLAND 8.0H на 8 кВт в пике и 6 в рабочем режиме. Пока дом ни разу не выключился аварийно из-за пикового потребления.
Аккумуляторы. С ними была еще так головоломка. Опять несколько обзоров, графики живучести и списки производителей. Помогли мои консультанты. Я выбрал гелевые аккумуляторы фирмы MHB модель MNG200-12.
Мое потребление 8-10 кВт*час в день. Я решил взять аккумуляторы из расчета на два дня без выработки солнца. Признаться, я тогда упустил один очень важный показатель. Долговечность аккумулятора напрямую зависит от глубины разрядки. Т.е. если разряжать его не более чем на 30%, то проживут они 1800 циклов, это примерно на 5 лет. Но если разряжать на 100%, то проживут они всего 350 циклов, считай год. Год это совсем немного.
Подключил восемь аккумуляторов и они накапливают примерно 20 кВт*час. Уже после запуска всего проекта у меня перегорал предохранитель перед домом и мы узнали об этом только через два дня. Так что расчет на автономное питание на два дня оправдался. А вот накопление при 30% зарядке обеспечивает всего 5-6Квт/час, что явно окажется потом недостаточным для эффективной работы в полностью автономном режиме.
Нужно отметить, что вообще проблема накопления солнечной энергии является сегодня самой сложной и дорогой в решении. Многие услышали про проект Элона Маска с аккумуляторами. Если его аккумуляторы реально будут жить 10 лет при 100% перезарядке, это будет прекрасно. Мне бы хватило трех таких. Но я пока не нашел никакой информации про число циклов.
В августе схема подключения была готова и оборудование выбрано. К сборке станции АЕС-Центр приступили в октябре. Приехали ребята с альпинистским оборудованием, забрались на крышу и начали монтаж. Собирали и монтировали почти месяц.
Внутри дома я выделил место на чердаке. Там установили Контроллер, Инвертор, шкаф для аккумуляторов (противопожарный). Я запросил поставить автоматическую систему пожаротушения и систему принудительной вентиляции с датчиком.
Так же у меня есть рубильник, которым я могу одним махом переключить весь дом на городскую линию и полностью обесточить солнечную электростанцию. Подстраховался 🙂
Когда все было смонтировано, в один день мы переключили рубильник, и дом отключился от городской электросети и подключился к солнечной электрической станции!
Первый опыт
Итак. Большую часть года я обеспечиваю себя солнечной энергией с большим запасом.
Вот май 2015 года. За месяц я выработал 745 кВт*час, потребил 300 кВт*час. Больше 0.5 Мегавата в плюс.
Вы видите, что в солнечный день станция выдает примерно 30-35 кВт*час, а потребляю я не больше 10 кВт*час. Т.е. летом я вырабатываю 300% необходимой мне энергии.
Вот так выглядит график солнечного дня 6 июня 2015 года. Станция начинает давать энергию уже 7 утра. Пиковая выработка 4+ кВт*час и до 19 часов вечера работает генерация.
Я пишу эту статью 29 ноября. Сегодня был пасмурный день, низкие облака. Выработка составила всего 4 кВт*час примерно 50% от необходимой мне энергии.
А вот весь ноябрь этого года. Я смог себя обеспечить себя солнечной энергией всего на 40%
Весь год выглядит вот так. В августе ошибка в данных. У меня барахлил интернет пока мы были в отпуске и данные не засчитались. Но выработка была лучше июля.
Как вы видите, я обеспечиваю себя на 100% во все месяцы кроме 4 месяцев с ноября февраль. В эти месяцы обеспечение составляет 30-70%.
Подключение к городской электросети
В течении дня основная выработка солнечной энергии приходится на середину дня. А основное потребление на утро и вечер. В течение года максимум генерации приходится на лето, а зимой генерация минимальная.
Накапливать солнечную энергию сложно и дорого. Даже в течение дня излишек энергии некуда накапливать. Не говорю уже о том, чтобы накопить на зиму.
Первоначально мы запрограммировали Контроллер таким образом, чтобы он для дома брал энергию или от солнца или от аккумуляторов при разрядке не больше 40%. В зимний период такой режим работы оказался крайне неэффективным. Да и в летний период такой режим использования аккумуляторов оказался не самым оптимальным. Я терял электроэнергию днем, гонял батареи лишними циклами.
И в этот момент я как-то физически осознал, на сколько это большая проблема с накоплением энергии. Но пока эта проблема не решена, я решил, что нужно попробовать подключиться к городской сети и научиться крутить счетчик в обе стороны.
Подключение к городской сети позволяет использовать город как неограниченный аккумулятор. Любой излишек скидывать в него в любое время и при необходимости забирать обратно.
Я написал в FB просьбу познакомить меня с кем-то из Электросвязи. И о чудо, мне дали контакты одного из директоров Янтарьэнерго Михайлова Леонида Александровича. И я пошел к нему с просьбой подключить мою солнечную Электростанцию к городской электросети и разрешить крутить счетчик в обратном направлении, когда я отдаю энергию городу.
Михайлов Леонид Александрович, директор филиала “Янтарьэнерго”- прекрасный человек и профессионал. Внимательно выслушал меня, удивился всему проекту, понял с чем я пришел. И он захотел мне помогать! Причем сразу объяснил, что будет сложно, структура большая, задача новая, но стоит попробовать. Я написал заявление на подключение и стал ждать. Леонид Александрович неоднократно звонил мне, объяснял где сейчас находится вопрос. Вообще, такого внимательного отношения не встретишь со стороны коммерческих структур, а для большой госкорпорации это вообще удивительно. Когда дело дошло до Энергосбыта, я познакомился еще с одним прекрасным человеком, Алексеем Капыловым. Он тоже приложил все усилия, чтобы подключить меня к городской сети.
Всего пять месяцев ушло на выработку тех. условий по подключению. И вот в августе на пороге моего дома появилась целая бригада Янтарьэнерго. Они сняли старый счетчик и подключили новый, сертифицированный крутиться в обе стороны.
Как выяснилось, переток в городскую сеть выполняется очень просто. В городской сети напряжение 220 В. Мой Контроллер излишки энергии отдает в сеть с напряжением больше 220В (237 В кажется) и электрончики перетекают из моей сети в городскую, как вода в сообщающихся сосудах. Оказалось, что не нужно менять оборудование на подстанциях или вообще в городской сети. (город может принимать энергию!) Просто поставили новый счетчик и размыкатель (защита на случай авариных отключений).
Представьте себе сцену. Восемь мужиков громко радуются и шумят перед домом, когда после подключения к городу счетчик закрутился в обратную сторону 🙂
Мне сказали, что у меня первый дом в России, который официально скидывает электроэнергию в городские сети. Странно, конечно, если это так. Но и радостно, если это так. Надеюсь, что мои тех. условия пригодятся и позволят других подключать значительно проще.
Пока нет еще утвержденных тарифов на покупку энергии у таких как я. А так как это все монополии, то утверждать тарифы сложно. Но я и не жду, что мне кто-то заплатит. Самое главное для меня случилось. Счетчик крутится в обе стороны и город стал моим вторым аккумулятором.
Еще раз хочу сказать спасибо Михайлову Леониду Александровичу. Прямо вот очень круто, что вы есть. 🙂
Из текущих проблем с подключеним к городской сети пока остался только курьезный момент 🙂 Я не могу занести в учетную системы энергосбыта актуальные значение счетчика. В акте на подключение в конце августа у меня было указано число 14011. Через пару месяцев уже было 13350, что говорит о том, что я генерировал энергии больше, чем потреблял. Но учетный софт не понимает уменьшение 🙂 и мне приходится вводить пока первоначальное значение счетчика, чтобы получать нулевые счета за электричество. Ну и счета еще не приходят с нулем, какая-то автоматика выставляет про запас. Тут есть еще над чем работать.
Оптимальная конфигурация
Возможность подключения к городской сети принципиально меняет стратегию проектирования солнечной электростанции.
После подключения к городской сети мы перепрограммировали Контроллер. Теперь я не использую аккумуляторы для накопления солнечной энергии. Избыток солнца сразу скидывается в городскую сеть. Когда солнца не хватает, энергия берется из городской сети. Аккумуляторы используются только на случай аварийных отключений электроэнергии. В таком режим ожидания они спокойно проработают 20 лет и не потребуют замены.
Оптимальная конфигурация при наличии технических условий подключения к городской сети будет включать в себя всего два компонента: солнечные панели и инвертор. Всего этого по идее достаточно, чтобы сделать солнечную электростанцию и жить на солнечной энергии. Инвертор сам умеет устраивать переток в городскую сеть. Стоимость всего проекта получится на 50-60% дешевле. Соответственно окупаемость проекта значительно ускорится. У такого подключения будет только один недостаток, он не будет обеспечивать дом бесперебойным и резервным энергоснабжением. Но в городской сети это не так важно, возможно.
Экономическая рентабельность
Меня неоднократно спрашивали, окупится ли когда-то мой проект или нет. Я думаю, что именно мой проект полностью не окупится никогда 🙂 Он сделан не для экономии. Ну и я местами сильно перезаложился от нехватки опыта. Хотя, по старому курсу покупки и в условиях подключения к городу, у него есть шанс окупиться за 10 лет.
Солнечные батареи рассчитаны на десятилетия. Потеря эффективности с возрастом незначительная. Надо только не забывать их протирать 🙂 я делаю это раз в год. На все оборудование гарантия так же лет десять. Аккумуляторы я научился экономно использовать благодаря подключению к городу.
Я уверен, что можно сделать экономически рентабельное подключение, особенно если скидывать энергию в город. Панели и инвертор, вот и все что нужно. 5-7 лет будет вполне достижимый цикл окупаемости.
Возможно в будущем появятся более эффективные солнечные пластины или более надежные аккумуляторы. Я так же уверен, что появятся готовые наборы для перевода дома на солнечную энергетику и можно будет осуществить такой проект и значительно дешевле и значительно быстрее.
В завершение
У меня теперь есть новая привычка. В командировках я открываю мобильное приложение, чтобы узнать был ли солнечным день в Калининграде или нет. И по выработке солнечной энергии и графику я уже представляю, было ли небо безоблачным, с редкими облаками или шел дождь. 🙂
В момент публикации этой статьи на улице солнечно и дом работает в плюс на 1.8 кВт. Минус, в данном случае означает плюс 🙂
Спасибо моей любимой жене за терпение 🙂 я испытывал его неоднократно. Особенно круто было зимой после подключения, я был в командировке, перегорел предохранитель на улице и дом, проработав два дня на аккумуляторах, выключился в 2 часа ночи при -20 градусах мороза.
Мне нравится, что мой дом работает на солнце и я больше отдаю энергии, чем потребляю. Возможно, это вообще главный принцип, которым нужно руководствоваться по жизни.
Если вам понравилась статья, создайте свой Битрикс24 🙂 не зря же она опубликована на этом замечательном сайте.
Примечание: Комментарии к статье вы можете просмотреть по ссылке на оригинал, указанной в начале публикации. Ну и здесь можете комментировать тоже.
Накопители электроэнергии для дома на случай отключения электричества
Содержание статьи:
Отключение электроснабжения — это довольно частое явление в новостройках, старых домах и особенно в частом секторе. Выходят из строя подстанции, происходит обрыв линий, не выдерживают предохранительные устройства. Современные накопители электрической энергии позволяют комфортно и без ущерба для бытовых приборов пережить эти неприятности.
Принцип работы
Источники бесперебойного питания для частного дома
Принцип работы состоит в том, что при наличии внешней электросети инвертор пропускает напряжение к потребителям, одновременно встроенное в нем зарядное устройство подзаряжает аккумуляторную батарею. При исчезновении электросети инвертор мгновенно переключается на работу от аккумуляторов и преобразует их постоянное напряжение в переменное.
По своему назначению накопители электричества подразделяются на 2 категории:
- источник бесперебойного питания (ИБП) для обеспечения работы домашних электроприборов;
- бесперебойник для дома на случай отключения электричества.
Изделия различаются по составу, размерам, мощности, стоимости и продолжительности разряда. Они могут располагаться как в здании, так и за его пределами в отдельных строениях.
Как выбрать аккумулятор для дома
ИБП для дачи мощностью 0,8 кВт
Если выключение света становится постоянным явлением, следует задуматься о приобретении накопителя электроэнергии для дома. Батарея для компьютера проблемы не решит, так как имеет ограниченный ресурс. Необходимы устройства, которые могут обеспечить нормальную жизнедеятельность людей на протяжении нескольких часов, а лучше — суток. Такая техническая рука помощи пригодится при масштабных авариях на линии.
Критерии выбора следующие
- сложность монтажа и ввода в строй;
- стоимость доставки и специального обслуживания;
- устойчивость к перепадам температуры и влажности;
- КПД, у современных устройств он достигает 98%;
- ресурс эксплуатации — 5000-10000 м/ч;
Источник бесперебойного питания SVEN RT-500
- перегрузочная способность (выдерживание нагрузки при запуске генератора) — 200-300 %;
- время автоматического включения — хороший накопитель энергии для дома при отключении электричества начинает процесс преобразования уже через 10 мс;
- способность работы на малых нагрузках;
- автономность — бак, рассчитанный на сутки работы двигателя;
- качество тока — качественные накопители электроэнергии выдают ток с отклонением от значений промышленного не более 2%;
- количество циклов заряд-разряд — не менее 500;
- мощность — из расчета потребителей с запасом 30%, но не менее 6 кв;
- производимый шум — инверторы работают бесшумно.
Современные накопители электрической энергии большой мощности могут обеспечивать дом энергией на протяжении 1-2 суток. При восстановлении электроснабжения их отключать не надо, все происходит в автоматическом режиме.
Большая домашняя батарейка
Большая домашняя батарейка
Большая домашняя батарейка российского производства Экомоторс является недорогим и эффективным аналогом накопителю Tesla PowerWall. Изделие используется для резервного питания частных домов, дач, офисов и прочих объектов, которые в любой момент могут отключить от электричества. Также его можно устанавливать в жилых фургонах, бытовках и передвижных столовых. Устройство накапливает энергию по низким тарифам в ночное время. Имеет компактные размеры, крепится на стене в вертикальном или горизонтальном положении.
Технические характеристики:
- емкость — 7,8 кВт/ч;
- напряжение батареи — 24 В;
- мощность — 7,2 кВт;
- размеры — 1000×500×250 мм;
- вес — 100 кг;
- количество циклов — 7000.
Контроль работы и состояния устройства осуществляется с помощью планшета Android с возможностью вывода информации на ПК или сотовый телефон.
Накопители электроэнергии для дома
Накопители энергии sess
Накопительные системы для частного дома способны обеспечить питанием на протяжении 24-48 ч. Этот показатель зависит от полноты зарядки, количества потребителей и емкости АКБ.
Используются такие типы батарей:
- Свинцово-кислотные. Недорогие, хорошо держат заряд и быстро выходят на полную мощность.
- Литий-ионные. Отличаются небольшим весом, низким саморазрядом и высокой емкостью.
Выбор определяется собственными потребностями и финансовыми возможностями.
Устройство накопителей
Накопители электроэнергии для дома и дачи представляют собой систему, состоящую из двух функциональных узлов, выполняющих определенную задачу:
- Аккумуляторный блок. Предназначен для накопления энергии от промышленной сети, топливного или ветрового генератора, солнечной панели или водяной турбины.
- Автономный инвертор. В режиме ожидания осуществляет подзарядку АКБ до заданного значения. При пропадании питания переключается в режим преобразователя постоянного напряжения в переменное (220 В или 380 В), подавая его во внутреннюю сеть жилья.
По месту расположения устройства подразделяются на встраиваемые, отдельно стоящие, напольные и настенные.
Типовое решение и модернизация
Инвертор МАП SIN Энергия 48-220 18 кВт HYBRID
В зависимости от потребностей и частоты отключения тока приобретается один или несколько элементов, которые соединяются последовательно или параллельно.
Для установки конструкции внутри помещения лучше брать модели AGM и гелевые. Они герметичны, хорошо переносят полный разряд и не требуют обслуживания.
Изделия с жидким электролитом выделяют пары кислоты, опасные для здоровья. Их можно устанавливать только вне жилых помещений. Такие модели при частых разрядах быстро изнашиваются.
Компания «Экомоторс» постоянно работает над усовершенствованием своей продукции. При этом она выпускается как серийно, так и под заказ.
Клиент может приобрести товар с такими модернизациями и характеристиками:
- мощность;
- емкость;
- сила тока;
- напряжение;
- продолжительность работы;
- количество фаз.
Исходя из внесенных изменений определяется конечная цена.
Применение накопителей электроэнергии
Источники бесперебойного питания для газовых котлов
Бытовые и промышленные накопители могут использоваться для повышения мощности, бесперебойного питания в аварийных ситуациях и автономного электроснабжения неподключенных к сети объектов.
Таковыми могут быть:
- дом;
- дача;
- кафе;
- мастерская;
- прорабская;
- котельная;
- водонапорная станция;
- склад;
- гараж.
Инверторные устройства не зависят от условий окружающей среды, но могут подзаряжаться от внешних источников, в том числе в процессе работы.