Без надежного электроснабжения невозможна нормальная работа коммуникаций и систем жизнеобеспечения частных домов. Особенно это касается насосных систем для подачи воды и другого оборудования. Однако далеко не везде возможно подключение центральной подачи электричества, поэтому многие хозяева предпочитают использовать автономное электроснабжение частного дома, с помощью которого решаются все проблемы. Автономные системы отличаются стабильным напряжением, отсутствием коротких замыканий, возможностью полного управления производством и подачей электроэнергии.
Требования к автономному электроснабжению
Одним из условий нормального жизнеобеспечения частного дома считается устойчивая, бесперебойная подача электроэнергии ко всем установленным бытовым приборам и оборудованию. Полностью этим требованиям соответствуют источники автономного электроснабжения, стабильно вырабатывающие электричество, независимо от каких-либо внешних факторов. При выборе того или иного варианта, необходимо учитывать степень влияния автономных систем на окружающую среду.
Окончательный выбор автономного источника электроэнергии осуществляется в соответствии с суммарной мощностью потребителей, находящихся в доме. Это системы тепло- и водоснабжения с насосным оборудованием, кондиционеры, различные виды крупной и мелкой бытовой техники. Независимо от мощности потребителей, к сети электропитания предъявляются общие требования.
В обязательном порядке предварительно определяется суммарная мощность, которая сравнивается с возможностями выбираемой системы автономного электроснабжения. Рекомендуется увеличить этот показатель примерно на 15-25%, чтобы в перспективе можно было увеличить потребление электроэнергии.
Требования к системе и ее технические характеристики полностью зависят от дальнейшего использования и возложенных задач. То есть, это может быть полностью автономное питание или только резервный источник электричества, функционирующий в период отключения центральной сети. Во втором случае обязательно устанавливается продолжительность работы дублирующей системы на время отсутствия основного электричества.
Выбор той или иной автономной системы нужно делать с учетом реальных финансовых возможностей хозяев дома. В бюджете проекта определяется стоимость приобретаемого оборудования, а также выполняемые работы. Многие пытаются создать автономное электроснабжение загородного дома своими руками, однако в этих случаях требуются специальные знания теории и практики, навыки работы с инструментом, наличие определенного опыта монтажа подобных систем. Некачественная сборка приведет к нестабильной работе дорогостоящего оборудования и его быстрому выходу из строя.
Достоинства и недостатки автономных систем
Достоинством большинства подобных систем считается бесплатная электроэнергия, полученная альтернативным путем. За счет этого получается существенная экономия денежных средств и полная независимость от централизованного снабжения.
Благодаря предварительным подсчетам и проектированию с учетом суммарной мощности потребителей, удается добиться высокого качества производимой электрической энергии. Полностью исключены перепады напряжения и неплановые отключения от сети. Само оборудование автономных систем отличается высоким качеством и очень редко ломается и выходит из строя.
Существует несколько специальных программ, в соответствии с которыми часть лишней электроэнергии может быть продана государству. Решение данного вопроса начинается еще на стадии проектирования автономного электроснабжения, где возможные излишки предусматриваются заранее. Кроме того, потребуется разрешительная документация, подтверждающая выработку электроэнергии установленного качества и в нужном количестве.
Тем не менее, у автономных систем имеются определенные недостатки, в первую очередь связанные с высокой стоимостью оборудования и значительными расходами по его эксплуатации. Поэтому при выборе основного оборудования и дополнительных материалов нужно учитывать все факторы, чтобы система проработала установленный срок и полностью окупила себя. С этой целью рекомендуется проводить регулярный профилактический осмотр и техническое обслуживание с привлечением квалифицированных специалистов.
Каждая система автономного электроснабжения обладает своими достоинствами и недостатками, которые наиболее ярко проявляются в конкретных условиях эксплуатации.
Бензиновые и дизельные генераторы
Любые виды генераторов могут использоваться в качестве основных или резервных источников питания. Во втором случае они применяются при отсутствии электроэнергии в центральной сети. Данные агрегаты получили широкое распространение на дачах и в загородных домах, где нередко случаются перебои с электричеством. С помощью генераторов возможно создать надежное автономное электроснабжение частного дома, позволяющее сохранить комфортные условия в любой ситуации. Современный рынок представляет большое количество бензиновых и дизельных генераторов, каждый из которых имеет определенные достоинства и недостатки.
Основными плюсами бензиновых агрегатов являются их сравнительно небольшие размеры, обеспечивающие компактность и мобильность. Они отличаются низким уровнем шума, экономичным расходом топлива, легким пуском двигателя в холодное время. Большое значение имеет сравнительно низкая цена. Некоторые бензогенераторы комплектуются топливными баками с увеличенным объемом, защитными кожухами от шума и непогоды, стартерами и системой автоматического ввода резерва.
В качестве недостатка можно отметить слабую мощность бензиновых генераторов, которая не превышает 15 кВт. Все приборы освещения, бытовая техника и оборудование должны иметь суммарную мощность, не превышающую параметры генератора. Бензиновые агрегаты могут непрерывно работать от 4 до 11 часов при 100% нагрузке. Если нагрузку уменьшить до 75%, то продолжительность работы увеличивается. При заранее известных высоких нагрузках, рекомендуется использование дизельного генератора.
Дизельные установки имеют более высокий моторесурс и мощность, они могут непрерывно эксплуатироваться в течение продолжительного времени. Одним из основных преимуществ считается экономный расход топлива. Однако по сравнению с бензиновыми, дизельные генераторы обладают большими габаритами и стоят значительно дороже. Для их запуска в холодное время требуется обязательный предварительный подогрев. Такие установки хорошо зарекомендовали себя в условиях непрерывной продолжительной эксплуатации, когда становится заметна существенная экономия дизельного топлива.
Поэтому при решении вопроса, какой генератор выбрать, бензиновый или дизельный, нужно в первую очередь учитывать конкретные условия эксплуатации. Если установка требуется от случая к случаю, можно вполне обойтись бензиновым агрегатом. Однако постоянное электроснабжение обеспечивается только дизельным генератором.
Плюсы и минусы солнечных батарей
Применение солнечных батарей возможно в любое время года. Тем не менее, максимально эффективно они могут работать лишь при ясном безоблачном небе и прямом попадании солнечных лучей на рабочую поверхность. В пасмурную погоду электрическая энергия продолжает вырабатываться, но уже не в таких количествах из-за резкого снижения производительности солнечных батарей.
После того как электрическая энергия оказалась произведенной, ее необходимо донести до потребителя. В связи с этим, кроме самих батарей потребуется специальное дополнительное оборудование:
- Инвертор. Данный прибор преобразует постоянный ток 12-24 В, вырабатываемый солнечными панелями, в переменный ток с частотой 50 Гц, пригодный для питания бытовых приборов и оборудования.
- Комплект аккумуляторов. Выработка солнечной энергии происходит не равномерно. В часы пик ее бывает слишком много, а в вечернее и ночное время электричество вообще не вырабатывается. Определенное количество электроэнергии накапливается в аккумуляторах в течение светлого времени суток, после чего в ночное время она отдается потребителям. Не рекомендуется пользоваться обыкновенными автомобильными аккумуляторами, которые выходят из строя через 2-3 года работы.
- Контроллер. Обеспечивает полноту зарядки аккумулятора, предупреждает его перезарядку и закипание.
Все составляющие вместе образуют своеобразную солнечную электростанцию. Выбор необходимого оборудования осуществляется в зависимости от потребностей и количества работающих электроприборов. Поэтому следует заранее определить их полный перечень, с учетом целесообразности использования каждого прибора и возможности альтернативной замены. Например, вместо электрического чайника можно использовать газовую плиту.
После определения минимального перечня нагрузок производится выбор солнечных батарей с соответствующей мощностью. Необходимо учитывать, что система автономного электроснабжения дома с их помощью не решает всех проблем электроснабжения. Солнечные батареи устанавливаются не для экономии энергоресурсов, а для обеспечения комфортного проживания при отсутствии централизованных поставок электричества. В связи с высокой стоимостью оборудования один киловатт выработанной энергии также стоит недешево и составляет примерно 25 рублей. Это в несколько раз выше стоимости электроэнергии, производимой централизованно. Снижение себестоимости возможно лишь при условии низких цен на оборудование, что в ближайшей перспективе пока невыполнимо.
Использование ветровых генераторов
До недавних пор ветровые генераторы в частных домах были скорее экзотикой, нежели постоянным источником энергоснабжения. Однако в настоящее время ветрогенераторы все чаще встречаются на загородных участках.
Принцип действия этих устройств заключается в следующем: за счет ветрового потока вращаются лопасти, установленные на валу генератора. В результате, происходит выработка переменного тока. Полученное электричество поступает в аккумуляторные батареи, где аккумулируется и сохраняется, а затем по необходимости подается к бытовой технике в качестве питания. Данная схема работы простая и очень условная, поскольку в реальных условиях необходимы приборы и оборудование, выполняющие преобразование электрического тока.
В электрической цепи после генератора устанавливается контроллер, участвующий в преобразовании переменного тока в постоянный, необходимый для зарядки аккумуляторов. Однако бытовая техника не может работать на постоянном токе, поэтому после батареи устанавливается инвертор, выполняющий обратную операцию по преобразованию постоянного тока в переменный, с напряжением 220 вольт. Данные преобразования приводят к потерям выработанной электроэнергии, в количестве 15-20%. Если же ветровой генератор используется в комплексе с другими устройствами, электрическая схема дополняется автоматическим вводом резерва, переключающим их между собой по мере необходимости.
Для получения максимальной мощности лопасти генератора должны размещаться вдоль ветрового потока по принципу работы флюгера. С этой целью вертикальная лопасть закрепляется на противоположном от лопастей конце. Под действием ветра она обеспечивает разворот генератора в нужную сторону. На установках повышенной мощности устанавливаются поворотные электромоторы.
Инверторы в частных домах
Инверторы могут быть использованы только в качестве дополнительного резервного источника питания при наличии централизованного электроснабжения. В случае отключения напряжения внешней сети все приборы и оборудование, установленные в доме переходят на работу от аккумуляторов источника бесперебойного питания. После восстановления подачи электроэнергии, все потребители вновь подключаются к внешней сети.
Комплексным источником бесперебойного питания служит инвертор, преобразующий постоянное напряжение аккумуляторов в переменное напряжение 220В. Сами батареи выдают напряжение 12 или 24 вольта. В период централизованного электроснабжения инвертор вновь переходит в режим зарядки аккумуляторов от внешней сети. Таким образом, он постоянно соблюдает дежурный режим и отслеживает падение внешнего напряжения. В случае отключения электричества, он практически мгновенно подхватывает падение нагрузки и предотвращает отключения приборов.
Инверторы могут заряжать аккумуляторы не только от внешней сети, но и от других источников питания генераторов, солнечных батарей, ветряных генераторов и других. Современные инверторные установки способны обеспечить электроэнергией любые домашние бытовые приборы. С их помощью поддерживается работоспособность систем освещения, водоснабжения и отопления. Осуществляется питание и различных коммуникаций интернета, телефона и других.
Для инверторов не требуются специальные помещения, оборудованные вентиляцией, они не создают шума, не требуют постоянного обслуживания. Они более устойчивы к перегрузкам во время переключения мощных приборов. Все эти преимущества обеспечивают устойчивую и безупречную работу всего подключаемого оборудования.