Автономное электроснабжение загородного дома своими руками

Автономное электроснабжение загородного дома своими руками

Автономное электроснабжение загородного дома своими руками
СОДЕРЖАНИЕ
0
9 просмотров
08 января 2021

Автономное электроснабжение дома: выбор альтернативного источника

Вся проблема автономного электроснабжения дома упирается в источники альтернативного электроснабжения, которых на сегодняшний день не так уж и много. Их можно сосчитать на пальцах – это дизельный, бензиновый или ветряной электрогенератор, солнечные батареи и аккумуляторы. Все эти источники обладают как преимуществами, так и недостатками, с которыми необходимо разобраться в первую очередь.

  1. Генераторы. Это самый простой и, можно сказать, дешевый способ обеспечить свой дом электроэнергией. Работа устройства основана на принципе сжигания топлива, поэтому если речь идет о такой системе бесперебойной подачи электроэнергии, то она подразумевает создание немалой базы для хранения топлива. Как минимум, в запасе должно находиться литров 200 ДТ, бензина или других горючих материалов. В этом отношении выгодно отличаются газовые электрогенераторы – если к строению подведен газопровод, то проблема с источником топлива решается автоматически. Также отличным решением для обеспечения дома бесперебойной подачей энергии является ветрогенератор, но у него имеется один большой недостаток – как правило, подобные установки имеют немалые размеры, и к тому же для их работы необходим целый комплекс дополнительного оборудования. Но об этом чуть позже, а пока рассмотрим другие источники резервного электроснабжения для дома.

  2. Солнечные элементы. В принципе, если подойти к вопросу, как сделать автономное электроснабжение дома, глобально, то с помощью так называемых солнечных батарей можно не только обеспечить энергией весь дом со всеми его коммуникациями, но еще и продавать электричество на сторону. Кстати, в западных странах такой подход является довольно распространенным явлением – излишки энергии продаются энергетическим компаниям, а их контроль осуществляется посредством специальных счетчиков. Нам до этого еще далеко. Если говорить о недостатках систем солнечного электроснабжения, то здесь можно выделить габариты (чтобы обеспечить дом электричеством, понадобится накрыть батареями всю крышу дома) и, как в случае с ветряным генератором, массу дополнительного оборудования, которое отвечает за накопление и преобразование небольших токов в необходимое для наших нужд напряжение. Как правило, для этого оборудования отводится специальное помещение площадью около 6кв.м.

  3. Аккумуляторные батареи. Только с их помощью полноценное электроснабжение дома не организуешь. Их можно использовать либо в качестве аварийного электроснабжения (временный вариант, призванный обеспечивать энергией дом в течение короткого времени), либо в качестве дополнения к альтернативным источникам электроэнергии (солнечным батареям, ветрогенераторам). Здесь идея простая – пока в сети присутствует электричество, батареи заряжаются, как только оно пропадает, аккумуляторы начинают отдавать энергию в дом через так называемый инвертер, в задачи которого входит повышение напряжения, например, с 12V до пригодных нам 220V.

Вот и все – с источниками более или менее разобрались, теперь проясним ситуацию с устройством систем автономного электроснабжения дома.

Как выбрать для квартиры, дома, дачи?

Выбрать подходящее автономное электроснабжение дома не так сложно, если учитывать некоторые параметры.

Первое на что нужно опираться — количество и характер систем, потребляющих энергию. Обычно к списку таких систем относятся кондиционирование, отопление, насосное водоснабжение из скважины. Также необходимо учитывать число часто пользуемых бытовых электроприборов и холодильное оборудование. Все перечисленное требует бесперебойного питания, что может предоставить любой независимый источник.

Вторым этапом выбора станет вычисление общей мощности. Показатели потребления каждого прибора складываются между собой. Итоговое автономное электроснабжение загородного дома, дачи или квартиры должно превышать полученную сумму на 20-30%.

На тип планируемой системы влияет и роль, отведенная ей: полное обеспечение или резервное питание. Не все источники могут длительно отдавать переработанное электричество без зависимости от внешних факторов.

Выделенный бюджет определит дороговизну системы, ее производителя, или натолкнет на мысль об изготовлении своими руками.

С бестопливными генераторами придется обратить внимание на окружающий ландшафт, климат. Идеальным вариантом является выбор сразу двух альтернативных подпиток разного вида

Тогда будет существовать подстраховка на все случаи жизни. Специалисты советуют держать генератор на горючем топливе (с запасом самого топлива) и один из инверторов, поглощающих природные силы ветра, солнца, воды или пара. Отдельное применение аккумуляторов практикуется редко из-за быстро расходуемого ресурса и невозможности перезарядки без непосредственно электричества. Однако, как еще один запасной вариант, это вполне подойдет для квартиры или частного дома с централизованной сетью

Идеальным вариантом является выбор сразу двух альтернативных подпиток разного вида. Тогда будет существовать подстраховка на все случаи жизни. Специалисты советуют держать генератор на горючем топливе (с запасом самого топлива) и один из инверторов, поглощающих природные силы ветра, солнца, воды или пара. Отдельное применение аккумуляторов практикуется редко из-за быстро расходуемого ресурса и невозможности перезарядки без непосредственно электричества. Однако, как еще один запасной вариант, это вполне подойдет для квартиры или частного дома с централизованной сетью.

Подробный рассказ о готовом комплекте

№1. Генератор для дачи: бензиновый, дизельный, газовый

Самый простой и популярный способ решить проблему электричества на земельном участке – это использовать топливный генератор электроэнергии. По сути, это миниатюрная электростанция, которая работает полностью автономно и превращает энергию сгорания топлива в электрическую. В качестве топлива используется бензин и дизель, реже газ. Для производства 1 кВт/час энергии в среднем потребуется от 0,25 до 0,5 л топлива.

С помощью генераторов электроснабжение дома организовать проще всего: купил, подключил и можно использовать, только не забывать вовремя доливать топливо. В этом и заключается основное преимущество. Главный минус – это необходимость постоянно покупать топливо, а если дом большой и электроприборов в нем немало, то расходы будут ощутимыми. К тому же, сам генератор также стоит денег, и чем его мощность выше, тем выше и цена. Но если сравнить с ветряком или солнечной панелью, то генератор, конечно же, выйдет дешевле.

Когда генератор является резервным источником энергии, важно, чтобы он не только вовремя включался в работу, но и своевременно отключался, чтобы не возникло столкновения двух встречных потоков заряженных электронов. Во избежание неприятностей уже давно разработан алгоритм включения генератора в общую систему

Если центральной сети электроснабжения нет, то рекомендуют использовать два генератора: один – основной, второй – резервный и включается в работу, когда в первом заканчивается топливо. Поочередная работа двух генераторов значительно увеличивает срок службы каждого.

От того, на каком топливе будет работать генератор, зависит его мощность, долговечность, шумность, а также расходы на эксплуатацию.

Дизельный генератор для дачи

Дизельные генераторы электроэнергии лучше всего подходят для постоянной работы. Длительное время беспрерывной работы обеспечивается наличием водяной системы охлаждения. Среди других его преимуществ:

  • высокий запрос прочности. По долговечности дизельный генератор выигрывает у бензинового;
  • среди дизельных двигателей есть намного более мощные модели, чем среди бензиновых, что позволяет использовать подобный источник энергии даже для снабжения больших загородных домов;
  • дизель – более дешевое топливо по сравнению с бензином.

Среди минусов:

  • цена;
  • высокий шум при работе, поэтому без отдельного помещения со звукоизоляций и вентиляцией будет сложно обойтись. Выхлопные газы есть и у бензинового генератора, но они не такие едкие. Лучше всего поставить дизельный генератор на некотором удалении от дома, но при этом придется позаботиться о навесе и системе запирания, чтобы защитить генератор от кражи;
  • запуск возможен при температуре не ниже -5С, хотя на данный момент появились дизельные генераторы в защитном кожухе, благодаря чему устройство можно поставить на улице и эксплуатировать при любых температурах.

Бензиновый генератор для дачи

Бензиновый генератор лучше подойдет в тех случаях, когда участок используется время от времени. Он также может работать в качестве резервного источника электропитания, когда участок подключен к общей сети. В условиях небольшой дачи с минимальным набором электроприборов бензиновый генератор показывает себя лучше всего. Мощность бензогенераторов обычно не выше 7-9 кВт (но можно найти модели и на 15, и даже 20 кВт), а работать дольше 8 часов беспрерывно они не могут – сильно нагреваются.

Преимущества:

  • низкая по сравнению с дизельным аналогом стоимость генератора. Цена, конечно же, зависит от мощности, но она, в среднем, в два раза ниже, чем на дизельные модели;
  • мобильность. Бензиновые генераторы легче и компактнее дизельных, поэтому при необходимости их несложно перемещать по участку;
  • уровень шума ниже, чем у дизельного аналога;
  • возможность работы при низких температурах.

Минусы:

  • невысокий КПД;
  • высокая стоимость бензина.

Уровень шума от дизельного и бензинового генератора зависит от типа корпуса и числа оборотов, на которых работает генератор: устройство с 1500 об/мин будет давать значительно боле низкий шум, чем аналогичное по мощности, но с 3000 об/мин, но и стоить будет дороже.

Газовый генератор для дачи

Газовые генераторы позволяют получать наиболее дешевую энергию, при этом КПД их работы высочайший, а шум минимальный. Мощность может достигать 24 кВт, генератор может функционировать круглосуточно, а газ обойдется дешевле бензина и дизельного топлива. Вот только пока такие устройства широкого распространения не приобрели, так как стоят немало, в эксплуатации сложны и требуют подключения к газопроводу, который есть не везде. Тем не менее, некоторые дачники подключают такие генераторы к газовым баллонам.

Разновидности источников электроэнергии

  • источниками бесперебойного питания (ИБП) в виде аккумуляторов;
  • солнечными батареями;
  • мини-электростанциями с ветряными, газовыми, дизельными и бензиновыми генераторами.

В нашей стране чаще всего используются генераторы, которые работают за счет тепловой энергии – газа, бензина и дизельного топлива.

Мини-электростанции или генераторы

Такие САЭ просты в использовании и относительно дешевы.

Преимущества генераторов:

  1. Работать мини-электростанция может достаточно долго. Для этого требуется только наличие топлива.
  2. Автозапуск генератора дает возможность использовать его в автономном режиме.
  3. Мини-электростанция с мощностью от 5–6 кВт способна обеспечить электричеством все электроприборы дома.
  4. Стоимость установки зависит от мощности генератора, качества исполнения и производителя.

К недостаткам такой установки относятся:

  1. Необходимость в постоянном техническом обслуживании. Нужно будет регулярно проверять уровень масла и наличие топлива.
  2. Генераторы являются достаточно шумными устройствами. Поэтому, если нет возможности установки их подальше от дома, то, даже при использовании глушителей, издаваемый ими шум делает применение установок не слишком комфортным.
  3. Не все автономные мини-электростанции на выходе способны выдавать стабильное напряжение и чистую синусоиду.
  4. Для генераторов требуется хорошая вентиляция и отдельно стоящее утепленное помещение.

Аккумуляторы или источники бесперебойного питания

Такие устройства заряжаются в то время, когда в сети есть электричество и во время перебоев с ним отдают электроэнергию.

  • ИБП нет необходимости постоянно контролировать. Нужно будет только следить за состоянием батареи.
  • Аккумуляторы не требуют отдельного помещения и много места.
  • Источник бесперебойного питания – это полностью автономная система, которая моментально включается в случае отключения в доме электроэнергии.
  • На выходе автономное устройство дает стабильное напряжение.
  • Работает ИБП бесшумно.

К минусам аккумуляторов можно отнести ограниченное время работы и относительно высокую стоимость. Время автономной работы ИБП напрямую зависит от емкости его батарей.

Такая установка будет правильным решением для многоквартирного дома с автономным отоплением.

Солнечные электрогенераторы

  • Такие электрогенераторы можно признать наиболее перспективным видом оборудования для достижения автономной электрификации дома.
  • В состав комплекта устройства входит набор аккумуляторов, который сохраняет электрический ток и подает его в ночное время суток.
  • К солнечным батареям прилагается специальный инвертор, способный преобразовывать ток из постоянного в переменный.
  • Устройства, оборудованные кремниевыми монокристаллами, являются самыми долговечными модулями. Они способны проработать в течение тридцати лет без снижения количества производимой энергии и эффективности.
  • Одна правильно подобранная солнечная батарея способна обеспечить весь дом необходимым количеством электроэнергии для работы всего бытового оборудования.

Энергия ветра или ветрогенераторные станции

  • Берется такая энергия через турбины, которые расположены на башнях от трех метров высотой.
  • Энергия преобразовывается с помощью инверторов, установленных в автономных ветряках. Главное условие – это наличие ветра со скоростью не менее четырнадцати километров в час.
  • В комплект генераторов также входит инверторная установка и аккумуляторы, накапливающие электричество.

Установка таких устройств невозможна в местах, где отсутствует природное движение воздуха. Это является существенным недостатком ветрогенераторных станций.

Портативные гидроэлектростанции для дома

Это устройство для автономной подачи электроэнергии приводятся в действие потоком воды. Применяться они могут только в домах, которые расположены недалеко от небольших речек и ручьев. Поэтому гидроэлектростанции являются наименее распространенными устройствами.

Особенности работы генераторов

Генератор – это самый быстрый и простой способ обеспечить частный дом электричеством. Для работы агрегат использует бензин или дизельное топливо и в результате его сжигания выдает необходимое количество энергии.

Главным преимуществом является полная независимость устройства от сезонных изменений и погодных колебаний. К недостаткам относится обязательное наличие на участке специально оборудованного хранилища для топлива, рассчитанного на объем от 200 литров.


Дизельная генераторная установка удобна и проста в эксплуатации, но для полноценного функционирования ей необходимо получать не менее 250 мл горючего в час. Мощные станции, способные обеспечить энергией небольшой частный домик с фактическим потреблением ресурса в несколько киловатт за сутки, будут «есть» примерно литр солярки в течение 60 минут

Чаще всего бензиновые и дизельные генераторные установки используют в качестве резервных или временных источников получения электроэнергии. Это обусловлено тем, что для полноценной работы приборы требуют значительных объемов горючего, стоимость которого постоянно увеличивается.


Мощный бензиновый или дизельный генератор способен при наличии нужного объема топлива обеспечить бесперебойную подачу электричества. Однако устройство в процессе работы производит очень много шума. Чтобы не страдать из-за нежелательных звуков, стоит разместить агрегат в одном из прилегающих хозяйственных помещений, расположенных на некотором расстоянии от собственного жилья и соседских домов

Само оборудование тоже имеет высокую цену и нуждается в профилактическом обслуживании. К более выгодным вариантам генераторных установок относят газовые агрегаты. Они не нуждаются в бесперебойных поставках горючего и не требуют наличия хранилища для топливных материалов.

Однако полноценную работу этих приборов обеспечивает такой пункт, как обязательное подключение к центральной газовой сети, что далеко не всегда является возможным и доступным.


Установка в доме газового генератора осуществляется только на основании пакета разрешительных документов и при обязательном участии в монтаже бригады мастеров из местного газораспределительного предприятия. Подключать к газопроводу прибор самостоятельно не рекомендуется во избежание потенциально возможных в будущем утечек и различных неполадок

Именно из-за этих сложностей генераторы редко выбирают в качестве основного источника для поставки электричества в частный дом.

Зато генераторы – идеальное решение для временного использования, к примеру, на время строительства загородного дома и оформления документов для его подключения:

На протяжении первых этапов строительства генератор послужит основным источником энергии, а после оформления документов и получения разрешений на подключение к общей энергосети, он станет резервным оборудованием и безусловно не раз пригодится.

Малогабаритная гидроэнергетика

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.

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.

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.

Особенности установки и эксплуатации автономных источников

Перед тем как приобретать и устанавливать любую из систем, нужно правильно произвести все необходимые расчеты ведь со временем количество потребителей электроэнергии в доме может увеличиться, к примеру вы решите установить систему обогрева кровли и водостоков и это нужно учесть в расчетах.

Рассмотрим для начала на примере солнечной системы.

Солнечная автономная система.

Все расчеты нужно начинать с подсчетов суммарного потребления электроэнергии в доме, то есть подсчитать мощность всех потребителей

При этом важно их разделить

Дело в том, что часть потребителей электроэнергии без проблем работают от сети с постоянным током и напряжением в 12 или 24 В. Такими потребителями могут быть те же светодиодные лампы, которые лучше установить вместо обычных ламп накаливания. Да и вообще, все работы следует начинать с оснащения дома экономичными потребителями электроэнергии.

Исходя из суммарной мощности потребления тока, производится подбор аккумуляторных батарей и инвертора. И только после этого переходят к подсчету количества солнечных панелей, а также подбора контроллера.

Можно и не заниматься вычислением площади солнечных панелей, емкостью АКБ и инвертора.

Многие производители предлагают уже готовые комплекты, включающие все необходимое оборудование. При приобретении такого комплекта достаточно знать только суммарное потребление электроэнергии.

Причем при выборе комплекта важно учитывать, чтобы у него имелся некий запас по мощности, чтобы вся система не работала на предельных значениях. Общая стоимость такой системы во многом зависит от ее мощности

Монтаж солнечной батареи несложен.

Достаточно правильно выбрать место установки панелей, контроллера, АКБ и инвертора. Затем следует все правильно подсоединить.

Что касается техники безопасности при использовании такой системы, то сводится она к правильности размещения АКБ. Они хоть и являются герметичными и необслуживаемыми, но для них лучше отвести отдельное помещение, причем вентилируемое.

Важно обратить внимание на надежность крепления всех составных элементов, использование соответствующей проводки и правильности подключения элементов в систему. Ветряная система

Ветряная система.

С расчетов начинается и установка ветрогенераторов. Все начинается с расчета суммарной мощности потребителей электроэнергии. Исходя из этого уже и подбирается комплект, включающий все необходимое – ветроэлектрическую установку (ВЭУ), контроллер, АКБ, инвертор и остальные комплектующие.

При использовании такой системы важно подобрать место установки ВЭУ. Ветряки при работе издают шум, хоть и несильный, поэтому рекомендуется их устанавливать на определенном удалении от дома

Что касается безопасности, то здесь все сводится к правильному монтажу мачты ВЭУ, поскольку она достаточно высокая.

Далее же безопасность сводится к правильному подключению и эксплуатации системы.

Топливные генераторные установки.

Генераторные установки – самые простейшие по монтажу. После подсчета суммарного потребления электроэнергии просто подбирается необходимая по мощности станция, работающая на предпочтительном для владельца дома топливе.

Оборудуются генераторно-аккумуляторные-инверторные системы.

Но обычно такие станции продаются отдельно, поэтому придется правильно подобрать контроллер, комплект АКБ и инвертор.

При использовании такой системы условия безопасности строже, чем у других систем.

Во-первых, генераторную установку необходимо устанавливать в отдельном помещении.

Во-вторых, должна быть организована система отвода отработанных газов.

В-третьих, должна соблюдаться правильность хранения горючих материалов.

Системы энергообеспечения, в которых используется гидроэлектростанции, рассматривать не будем, поскольку они применяются редко.

Комментировать
0
9 просмотров
Это интересно

Русские никогда не жили в избах Занимательные факты
197 комментариев