Май 29/16

Автономное электроснабжение: современный дом – энергонезависимый дом

В погоне за чистым воздухом и тишиной первозданной природы человек все дальше и дальше уходит от городской черты, оборудуя там загородные участки. И далеко не всегда в подобной местности присутствуют блага цивилизации – в частности, необходимая для обеспечения жизни человека энергия. Электричество в таких домах приходится вырабатывать самостоятельно – говоря по-простому, делать автономное электроснабжение.

В случае отключения электроэнергии основные привычки, такие как зарядка сотового телефона или включение небольшого вентилятора или космического обогревателя, становятся существенными. У большинства домовладельцев нет источника резервного питания, когда сетка опускается. Даже дома с солнечной энергией могут потерять электроэнергию в случае отключения сетки, если их система не включает в себя некоторую форму хранения энергии.

Работает ли солнечная батарея при отключении электроэнергии?

Есть две причины, по которым обычная сетчатая солнечная батарея не будет работать во время сбоя сетки. Первая - техническая причина, а вторая - проблема безопасности и регулирования. Прежде всего это техническая причина. Электроника, которая управляет солнечной электрической системой, постоянно регулирует напряжение и ток, чтобы поддерживать работу панелей в их наиболее эффективной и мощной рабочей точке в различных условиях солнечного света. Для этого система должна иметь возможность производить количество энергии, которая не зависит от того, насколько ваш дом фактически используется в то время.

Систем, позволяющих решить вопрос электрификации дома, достаточно много, и все они вполне сносно справляются со своими задачами. Устроены они по одному принципу, но различаются первоначальным источником энергии, на котором и следует сосредоточиться при выборе подобных систем. Опять же, говоря простым языком, некоторые системы автономного электроснабжения требуют постоянного вложения средств в покупку топлива, а некоторые, называемые условно «вечными двигателями», в этом не нуждаются. Так называемые даровые источники энергии, к которым можно отнести солнце и ветер, являются оптимальным вариантом для любого дома. О них, а вернее о том, как на их базе организовать автономное электроснабжение дома, и пойдет разговор в данной статье – вместе с сайтом Дом Мечты мы разберемся с устройством и принципом работы подобных систем электроснабжения и изучим основы их самостоятельного изготовления.

В системе, подключенной к сетке, эта избыточная мощность возвращается обратно в сетку для использования другими, и ваша утилита дает вам кредит на счет за эту мощность. Выход солнечной энергии напрямую зависит от уровня солнечного света. Таким образом, даже если вы игнорируете необходимость в эффективности, подключение этого переменного ресурса непосредственно к электрической системе вашего дома приведет к тому, что ваши огни будут мигать, повредить ваш холодильник и нанести ущерб вашим компьютерам и телевизору.

Вторая причина, по которой солнечная энергия отключается во время отключения электроэнергии, - это безопасность. Во время отключения электроэнергии энергоснабжающая компания отправляет ремонтные бригады, чтобы найти и исправить точки отказа. Линейные и женщины могут быть поставлены под угрозу, если местный энергетический генератор просачивается на линии сетки. Поэтому правила коммунальных услуг предусматривают, что в случае отключения электроэнергии солнечные батареи должны автоматически выключаться.

Автономное электроснабжение частного дома фото

Автономное электроснабжение: устройство и принцип работы системы

По большому счету, системы автономного электроснабжения частного дома устроены весьма просто – как правило, они состоят из трех основных узлов.

Автономный источник электроснабжения: что лучше, солнце или ветер

Вопрос, какую автономную электростанцию выбрать, весьма важный, и многие люди серьезно задумываются над ним – каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки. Обращают внимание на стоимость, эффективность работы и прочие показатели экономичности, которые, по сути, являются несущественными. А все потому, что присутствует один фактор, который сводит все эти моменты на «нет», и делает их второстепенными – это периодичность погоды. Сегодня ветрено, а завтра солнечно, а послезавтра может не оказаться ни того, ни другого. Даже река, если говорить о гидроэлектростанции, зимой замерзает, хотя это и поправимое дело.

Солнечные системы имеют детекторы, которые понимают, идет ли мощность через сетку, и всякий раз, когда мощность сети падает, они автоматически закрываются, чтобы защитить работников коммунальных служб. Самый большой аргумент «за» заключается в том, что при резервном питании от батареи ваш дом или бизнес могут питаться во время отключения электроэнергии. Самый большой «против» аккумуляторного хранилища - это стоимость, которая может удвоить стоимость вашей чистой энергетической системы. Батареи также ставят под угрозу «чистую энергию» в отношении солнечной энергии - они токсичны и очень дороги, чтобы отказаться, когда они больше не полезны.

Система автономного электроснабжения дома фото

В принципе, ответ на вопрос, какую автономную систему электроснабжения сделать, ясен – комбинированную. Именно она в состоянии бесперебойно обеспечивать дом электричеством, невзирая на погодные условия. Как правило, грамотно разработанное автономное электроснабжение частного дома предусматривает использование и энергии солнца, и энергии ветра. Перестраховщикам ко всему этому можно добавить небольшой дизель-электрогенератор или водяную мельницу, если рядом протекает река.

Новые инверторы предлагают некоторую солнечную энергию при затемнении

Батареи имеют относительно короткий срок службы по сравнению с другими компонентами солнечной системы; они также очень тяжелые и громоздкие, и требуют большого количества обслуживания для выполнения в лучшем виде. Суть в том, что новая технология, подключенная к сети солнечная батарея может доставлять ограниченное количество электроэнергии в ваш дом или бизнес во время отключения электроэнергии.

Изготовление системы своими руками

Эти новые инверторы касаются как технических, так и проблем безопасности, создавая небольшую независимую схему, полностью отключенную от сети. Инвертор управляет электрическим выходом солнечной панели в качестве альтернативы отправке переменных уровней мощности.

Автономное солнечное электроснабжение: принцип сборки системы

Несмотря на все тонкости и нюансы, без которых не обходится монтаж ни одной более или менее сложной системы, в целом сборка автономной электростанции производится не так уж и сложно. Условно весь этот процесс можно разбить на несколько этапов.

С инвертора электричество подается на стандартный распределительный щиток, которым оборудуется любой современный дом или квартира. Уже непосредственно от щитка электричество раздается потребителям. Если система предусматривает подключение сразу нескольких источников энергии, то они подсоединяются друг к другу параллельно все через тот же контроллер. Здесь имеется один нюанс – чтобы ток не шел от одного источника к другому и не заставлял один из них работать в качестве электродвигателя, при подсоединении их в пару применяются диоды Шоттки. Они пропускают ток только в одном направлении и не позволяют течь ему в сторону источников энергии, когда они не вырабатывают электричество.

Способность генерировать и использовать ограниченное количество чистой солнечной энергии во время затемнения добавляет к другим преимуществам перехода солнечной энергии. Солнечные панели и установка связаны с высокими первоначальными затратами, но эти затраты вскоре компенсируются экономией на счетах за электроэнергию. Благодаря сетевому соединению и правилам сетевого измерения ваша солнечная энергетическая система может генерировать чистую энергию и делиться ею с сеткой. Солнечные энергетические системы безопасны, надежны и долговечны - панели имеют гарантию на 25 лет.

В долгосрочной перспективе солнечная энергия экономична.
Федеральные налоговые льготы могут компенсировать 30% ваших инвестиций.

Когда ваши первоначальные инвестиции в солнечную энергию будут погашены, топливо будет бесплатным.

В заключение темы про автономное электроснабжение скажу несколько слов по поводу такого момента, как технология сборки. Создавая подобные системы, лучше всего использовать предназначенные для них комплектующие – даже провода нужно устанавливать специальные. Все эти части разрабатываются с учетом особенностей систем и рассчитаны на максимальную эффективность работы. Никто вам не запретит применять стандартное электрооборудование, но в таком случае вы должны быть готовы пожертвовать долей энергии, которая попусту будет вылетать в трубу.

По прогнозам, ожидается, что затраты на ископаемое топливо и тарифы на коммунальные услуги вырастут, солнечная энергия может стать хорошим способом блокировки долгосрочных сбережений. Выбор правильного количества и типа батарей, соответствующих вашим потребностям, имеет важное значение. Вот несколько ключевых моментов, которые вам нужно знать, прежде чем начинать калибровку батареи.

Первая часть информации, которую вам нужно знать, - это то, сколько энергии вы потребляете ежедневно или еженедельно. Самый простой способ узнать ваше потребление энергии - посмотреть ежемесячный счет за электроэнергию и оценить ежедневное потребление. Вы также можете рассчитать потребление энергии, зная, какие энергетические ресурсы вы используете.

Повсеместная доступность электрических сетей, простота и дешевизна подключения к ним, отсутствие "естественного" монополизма... является нормой в цивилизованных странах, где понимают, что доступная электрическая энергия является залогом поступательного экономического развития страны. В таких странах вопросы автономного электроснабжения дома актуальны, пожалуй, только для горных и лесных домиков для отдыха вдали от электрических сетей. Но есть страны, где недоступность и "неофициальная" дороговизна подключения к централизованному электроснабжению , даже при наличии электрических сетей в непосредственной близости от дома, делает вопрос автономного электроснабжения весьма насущным для более широкого круга людей - владельцев домов и дач, спотыкающихся об всевозможные "суверенные административные барьеры".

Вторая информация, которую вам нужно знать, - это потенциальные дни автономии. Это количество дней, когда выработка электроэнергии невозможна из-за облаков или дождя, несмотря на то, что вы продолжаете потреблять энергию. В обычный день вы можете рассчитывать на 5 часов солнца; Однако вы все равно можете потреблять энергию 24 часа в сутки. Два дня автономности означают, что ваши батареи будут достаточно большими, чтобы обеспечить непрерывную энергию в течение двух дней без зарядки.

В качестве стандарта принято считать от трех до пяти дней автономности. Чем больше у вас система, тем выше напряжение, которое вы должны иметь. Это нормально, чтобы соответствовать 12-вольтовому аккумулятору к силовой системе мощностью 400 Вт. Система 5 кВт будет работать наиболее подходящим образом с помощью системы проводки 48 В, чтобы уменьшить ток в проводах.

Как же можно оранизовать автономное энергоснабжение дома? Рассмотрим пример автономного дома для отдыха в горах Норвегии. В качестве источника электроэнергии в норвежском автономном доме используются солнечные батареи. В дополнение к ним можно установить и ветрогенератор. Норвежская компания SunWind продает готовые комплекты солнечных батарей для автономного дома. Полученная с помощью солнечных батарей и ветроэлектрогенератора электроэнергия сохраняется в аккумуляторах. Для резервного питания и подзарядки аккумуляторов в автономном доме установлен бензо- или дизельный электрогенератор. Инвертор 12-230V позволяет подключить к сети маломощные электронные приборы, такие как зарядные устройства, ноутбук и телевизор. Используя для освещения маломощные LED лампы (по 2Вт), с помощью такой автономной системы электроснабжения можно полноценно освещать дом, пользоваться электронными приборами, держать постоянно включенный холодильник и подавать воду в систему водоснабжения. Нагрев воды такого автономного дома целесообразнее осуществлять с помощью газового водонагревателя. Если вы собираетесь использовать только солнечные батареи, то примерную стоимость комплектов оборудования в Норвегии для автономного дома исходя из электрической мощности можно посмотреть в таблице:

Автономное электроснабжение: устройство и принцип работы системы

Если вы подключаете батареи последовательно, напряжение складывается. Чтобы создать 48-вольтовую систему, вы можете использовать восемь батарей на 6 В, подключив их последовательно. Важное значение имеет выбор количества батарей, соответствующих вашим потребностям. Вот несколько ключевых моментов, которые вам нужны, прежде чем вы начнете калибровку батарейного блока.

Солнечные батареи показаны на видео

Первая часть информации, которая вам нужна, - это знать, сколько энергии вы потребляете ежедневно или еженедельно. Например, если лампочка мощностью 20 Вт потребляет 20 Втч за один час. Ноутбук с потребностью в 70 Вт потреблял бы 140 Втч за два часа и так далее.

Для сравнения цена на комплект мощностью 1600Вт в США, включающий ветроэлектрогенератор и солнечные батареи составлет 190 000 руб. Вероятно, в американских комплектах энергоснабжения автономного дома используются более дешевые азиатские компоненты. Комплект автономного электроснабжения на солнечных батареях для освещения дома LED лампами 12V (до 100Вт) стоит порядка 30 000 рублей.

В обычный день вы можете рассчитывать на 5 часов солнца, однако вам придется потреблять энергию в течение 24 часов. Автономность от трех до пяти дней принимается как обычная калибровка батареи. Это нормально, чтобы соответствовать 12-вольтовой аккумуляторной системе для 400 Вт энергосистемы. Чтобы создать систему 48 В, вы можете использовать 8, 6 В батареи, подключив их последовательно.

Вы можете увеличить емкость вашей системы, подключив батареи параллельно. Предположим, вы используете батарею. Подключение двух из этих батарей означает, что у вас все еще есть система 12 В, однако емкость аккумулятора увеличена до 184 Ач. Пожалуйста, также прочитайте «Как размер банка батарей - часть 2».

Примерная компоновка элементов автономного дома показана на схеме:


Использование системы автономного дома позволяет получить необходимый для проживания комфорт в самых удаленных от цивилизации уголках планеты. Солнечные батареи размещаются на южной стене здания. На солнечные панели не должна падать тень от деревьев, а зимой их не должен скрывать снег. Солнечные батареи не требуют обслуживания, кроме как периодической очистки поверхности и мытья ее со средствами для чистки стекла.		Солнечные панели BP являются одними из лучших в мире. Порог начала выработки электроэнергии у панелей BP на 5% ниже, чем у большинства солнечных панелей на рынке. Поэтому солнечные батареи BP могут использоваться и в северных широтах. В течение первых 10 лет солнечная панель вырабатывает не менее 90% заяленной мощности, и в течение еще 25 лет не менее 80% мощности. Весь срок эксплуатации составляет около 40 лет. Гарантия на солнечные панели - 25 лет. Подулючаются панели кабелем с сечением 2,5 мм 2 . Количество ячеек у всех солнечных панелей объединеных в батарею должно быть одинаковым. Прочтите «Характеристики батарей», а затем выберите подходящую батарею для своих нужд. Заполните таблицу размеров батарей. Первое решение, которое вам нужно сделать, - это объем хранения, который вы хотели бы предоставить вашему банку батарей. Часто это выражается как «дни автономности», потому что оно основано на количестве дней, в течение которых вы ожидаете, что ваша система будет обеспечивать питание без получения входного заряда от солнечной батареи. В дополнение к дням автономии, вы также должны рассмотреть свою схему использования и критичность вашего приложения.

Контроллер солнечных батарей SunWind предупреждает обратный ток из аккумуляторов в ночное время, когда солнечные батареи неактивны. Также контроллер солнечных батарей осуществляет постоянный мониторнг напряжения (заряда) аккумуляторных батарей и не допускает их перезаряда. При почти польном заряде контроллер автоматически переходит на импульсный режим зарядки, вместо постоянного. Контроллер также регулирует заряд аккумуляторов в зависимости от комнатной температуры (чем ниже температура, тем выше ток зарядки). Контроллер также выполняет функции защиты сети от перегрузки и позволяет вести заряд батарей при полном оключении нагрузки при отъезде из дома. Слева на снимке контроллер на две солнечных батареи, справа - на три солнечнх батареи (16 000 руб).		Необслуживаемые аккумуляторы Rolls емкостью от 126 до 503 Ач с помощью контроллера никогда не разряжаются ниже 50%. Нельзя использовать аккумуляторы с разрядом боле 15%. Отсутствие глубокого разряда позволяет продлить срок службы аккумуляторов для солнечных батарей: 10 лет гарантийный срок и 15 лет - срок службы таких аккумуляторов. Если вы устанавливаете систему на выходные, вам может потребоваться более крупный аккумуляторный банк, потому что ваша система будет всю неделю заряжать и хранить энергию. Батареи чувствительны к экстремальным температурам, и вы не можете потреблять столько энергии из холодного аккумулятора, как теплый. Используйте диаграмму на рабочем листе батареи, чтобы исправить температурные эффекты. Хотя вы можете получить более высокую мощность от горячей батареи, работа при высоких температурах сократит срок службы батареи. Старайтесь держать батареи рядом с комнатной температурой. Контроллеры зарядки можно приобрести с возможностью компенсации температуры, чтобы оптимизировать цикл зарядки при различных температурах и продлить срок службы батареи. Глубина разряда - это процентная доля номинальной емкости аккумулятора, которая выводится из аккумулятора. Способность батареи выдерживать разрядки зависит от ее конструкции. Для описания батарей обычно используются два термина, мелкосерийный цикл и глубокий цикл. Аккумуляторы с мелким циклом легче, дешевле и имеют короткий срок службы. Стоимость одного такого аккумулятора емкостью 503 Ач составлет 88 000 руб. Для соединения батарей используется кабель с сечением 6 мм 2 . Контроллер устанавливается в помещении с батареями, чтобы отслеживать температуру воздуха в помещении и регулировать заряд от солнечных батарей.

Victron - силовой блок автономной системы электроснабжения дома: комбинированное зарядное устройство для аккумуляторов, контроллер пуска генератора и инвертор 12V-230V. Прибор осуществляет бесперебойное переключение между источниками питания автоматически. К инвертору Victron можно подключить 3 трехфазных потребителя или 6 однофазных. По этой причине мы не продаем батареи с мелким циклом. Эти устройства имеют более толстые пластины, и большинство из них выдерживают ежедневные разряды до 80% от их номинальной мощности. Большинство аккумуляторов с глубоким циклом представляют собой затопленный электролит, который означает, что пластины покрыты электролитом, и уровень жидкости должен контролироваться, а дистиллированная вода периодически добавляется, чтобы плиты были полностью закрыты. Мы также предлагаем герметичные свинцово-кислотные батареи, которые не требуют жидких заправок. Стоимость силового блока Victron составляет 66 000 рублей.		Пусковое реле регулятор Schrack обеспечивает пуск и выключение генератора при заданых параметрах тока.

Для экономии электроэнергии и небольших мощностях солнечных батарей, система водоснабжения автономного дома может использовать маломощные, но эффективные компонеты, работающие от 12V. Такие компоненты обычно используются в мобильных домах и караванах.

Простейшая система автономного горячего водоснабжения на привозной воде из канистр или накопительного бака с водой (можно использовать систему сбора дождевой воды). Питание насоса осуществляется от обычных автомобильных аккумуляторов, подключенных через контроллер, или от системы автномного электроснабжения на солнечных батареях.


В условиях экономии электроэнергии нагрев воды целесообразно доверить проточному газовому водонагревателю.		Газовый баллон с пропаном подключается с помощью редуктора и морозостойкого газового шланга. О том, какие газовые редукторы лучше использовать, можно прочитать Существуют и другие типы аккумуляторов с глубоким циклом, такие как никель-кадмий, используемые в специальных применениях. Максимальная глубина разряда, используемая для калибровки, должна быть наихудшим разрядом, который будет испытывать аккумулятор. Системный контроль должен быть установлен для предотвращения разряда ниже этого уровня. Ампер-часовая емкость батареи обычно указывается вместе с некоторыми стандартными часами, например, десять или двадцать часов. Например, предположим, что аккумулятор рассчитан на 100 ампер-часов и задана 20-часовая ссылка. Это означает, что аккумулятор полностью заряжен и будет подавать ток 5 ампер в течение 20 часов. Если ток разряда ниже, например, 5 ампер, то мощность будет идти до 110 ампер-часов. Связь между емкостью аккумулятора и током нагрузки может быть найдена в литературе производителя.

При необходимости можно подключить несколько газовых баллонов через газовую рампу.		Если вы будете держать газовый баллон в доме (что, мягко говоря, не рекомендуется) установите газоанализатор, который известит (разбудит) вас в случае неконтролируемой утечки газа.

В системе водоснабжения автономного дома используется американский водяной насос 12V SHURflo - от ведущего производителя компонентов для мобильных домов и караванов. Этот небольшой насос способен создавать давление 3,1 атомосферы, перекачивая от 5,6 до 11 литров в минуту, потребляя ток от 2,5 до 6,5А. Насос имеет реле давления, встроенный обратный клапан и защиту от сухого хода. Максимальная высота подъема воды насосом 3,5 метра.		Обязательный компонент системы автономного водоснабжения - гидроаккумулятор (мембарнный бак). SHURflo. Он сглаживает броски давления при пуске насоса и поддерживает постоянное давление в системе водоснабжения. Также благодаря использованию гидроаккумулятора снижается шум в водопроводной системе и экономится электроэнергия при более редких пусках насоса.

Гидроаккумулятор системы автономного водоснабжения может подключаться как в линию водоснабжения, так и через тройник.		Питание насоса 12V осуществляется от аккумуляторов через влгозащищенный контроллер (блок питания/контроллер заряда батарей) для мобильных домов CTEK (Швеция). В России зарядное устройство CTEK multi 25000 продается по цене около 14 000 рублей. Цена в Европе - около 10 000 рублей. (есть модели от 4 000 руб)

Ну и, наконец, о таком элементе автономного дома, как автономный туалет. Основным видом автономного экологичного туалета в Скандинавии является компостирующий туалет. Стоимость компостирующего туалета в Норвегии 22 000 руб.		Компостирующий туалет устанавливается в доме или в отельном строении. Наполняется он торфом или травой, листьями - любым природным субстратом, который вкупе с содержимым туалета создаст ценное удобрение - компост. Этот цикл абсолютно экологичен. Компостирующий туалет вентилируется и практически не имеет запаха при правильном использовании.

Компостирующий туалет с баком большого объема можно установить в отдельном домике.		Емкости бака с компостом хватит на все лето для большой семьи, а к весне будет готово прекрасное удобрение для сада или огорода.

В компост можно класть любые растительные органические отходы и нельзя бросать неразлагающийся мусор.		Схема установки и использования автномного компостирующего туалета.