Тема создания и использования систем автономного электроснабжения наиболее актуальна для владельцев частных домов и коттеджей, расположенных в местах, удаленных от городов и благоустроенных поселков. Потребность в получении электрической энергии нестандартным способом также возникает при нестабильной подаче напряжения, сложностях подключения к существующим сетям. Основное требование к автономным источникам питания – постоянная подача электричества, вне зависимости от влияния внешних факторов.
Особенности расчета мощности домашних автономных систем
Круглогодичная подача электричества необходима для обеспечения должного уровня комфорта. Перед приобретением и установкой дорогостоящего оборудования рекомендуется провести тщательный расчет необходимого количества энергии с учетом суммарной мощности всех электрических потребителей:
- Отопительной системы.
- Холодильной техники.
- Сплит систем и агрегатов, осуществляющих кондиционирование воздуха.
- Бытовых приборов как больших, так и малых габаритов.
- Насосного комплекса, ответственного за поставку воды из скважины или колодца.
- Электрических инструментов различного назначения.
Сведения о базовой мощности каждого прибора размещены в сопроводительной документации, приложенной к конкретному агрегату. Независимо от потребляемой мощности, каждый прибор нуждается в стабильной подаче электричества с соответствующими показателями напряжения и частоты. Автономная система должна ежедневно вырабатывать электричество в количестве, превышающем суммарную мощность потребителей на 20 – 30%. Это необходимо для создания запаса энергии с учетом увеличения ее потребления. При этом создаются наилучшие условия для работы сложного электрооборудования, сетей коммуникации, приборов бытовой техники.
Достоинства и недостатки независимых систем
Для выработки электричества используются самые разнообразные ресурсы. Автономные системы обладают основным преимуществом – при их установке отсутствуют нормативы потребления и необходимость оплаты счетов за потребленное электричество.
Преимущества автономного электроснабжения:
- обеспечение стабильной подачи электричества без перепадов напряжения;
- сведение к минимуму вероятности преждевременного выхода из строя электрооборудования, приборов бытовой техники;
- получение дополнительного дохода от продажи государству излишков электричества.
Некоторые минусы систем:
- сравнительно высокая стоимость готового оборудования;
- большие затраты материальных средств на его эксплуатацию и ремонтно-восстановительные работы.
Разновидности автономных систем Перед выбором наиболее подходящего источника электричества необходимо ознакомиться с существующими вариантами. Большой популярностью среди пользователей пользуются самые распространенные виды автономного электроснабжения САЭ:
- Генераторы, использующие в работе бензин или дизтопливо.
- Солнечные коллекторы, батареи.
- Крупногабаритные аккумуляторы повышенной мощности.
- Гидросистемы.
- Преобразователи энергии ветра.
Все источники, представленные в списке, отличаются конструктивными особенностями, техническими характеристиками и прочими параметрами.
Особенности использования дизель- и бензогенераторов
Данное устройство считается самым простым и экономичным решением по обеспечению частного дома электричеством. Принцип работы генератора основан на сжигании топлива. С целью создания необходимых условий для стабильной работы оборудования, на территории участка обустраивается специальное хранилище топлива объемом не менее 200 литров. Интересно: в отличие от бензиновых и дизельных моделей, газовые устройства подключаются к центральной магистрали. Если условия позволяют брать топливо непосредственно из газовой сети, отпадает необходимость оборудовать место для хранения запасов топлива. Основное достоинство генераторных установок – стабильная работа, независимо от смены времен года, перемены погодных условий.
Минусы генераторов:
- сравнительно высокая стоимость оборудования;
- постоянный рост цен на бензин, дизельное топливо;
- материальные затраты на профилактику и регулярное техобслуживание;
- в процессе работы устройства издают много шума.
Гелиосистемы на основе солнечных батарей
В странах западной Европы пользуется популярностью автономное электроснабжение от солнечных элементов. Солнечная энергия преобразуется в электрическую одним из следующих методов:
- Использование специальных оптических устройств, концентрирующих солнечную энергию при помощи особенных зеркал. Полученное тепло применяется для нагрева жидкости паровых турбин генератора.
- Получение постоянного тока при помощи энергии, накопленной фото-ячейками (набор полупроводниковых элементов), установленными на крышах домов. Далее, постоянное напряжение преобразовывают в переменное для использования электричества в домашнем хозяйстве.
САЭ с использованием солнечных элементов считаются наиболее экономичными эффективными устройствами. Преимущества гелиосистем состоят в следующем:
- очень большой эксплуатационный срок оборудования, который часто достигает уровня в 20–45 лет;
- нет необходимости в накоплении запасов топлива;
- элементы не нуждаются в сложном обслуживании и уходе, нужно иногда протирать рабочие поверхности от пыли и удалять накопившийся мусор (обломки веток, опавшая листва деревьев и пр.);
- автоматическое включение/выключение;
- скапливание выработанной энергии в аккумуляторных блоках, что очень удобно для пользования электричеством в любое время суток по желанию хозяев дома.
Рекомендации по установке батарей:
- Солнечные элементы размещаются на площадках вдали от высоких зданий, деревьев, способных отбрасывать тень.
- Принимающие поверхности обращаются к югу под определенным углом.
Основные недостатки солнечного оборудования:
- сравнительно высокая стоимость готовых устройств;
- хрупкость, большой вес солнечных панелей;
- повышенные требования к надежности кровельных балок, качеству креплений;
- нецелесообразность применения на территориях, занятых высокими лесами, в частности на участках, расположенных в Среднерусской полосе. Вследствие метеорологических особенностей данного региона, гелиосистемы здесь работают с малой эффективностью.
Использование энергии ветра
В качестве автономного электроснабжения часто применяются ветрогенераторы в комплекте с блоком аккумуляторов. Ветряные генераторы представляют собой турбины, установленные на специальных устройствах высотой, более 3 метров от земли. Принцип действия ветровых турбин состоит в следующем:
- Улавливание кинетической энергии вихревых потоков.
- Преобразование энергии движения воздушных масс в механическую при помощи вращения ротора.
- Использование электрогенераторов для превращения механической энергии в электрическую.
Такие установки обладают многочисленными плюсами:
- высокая надежность;
- экологичность (отсутствие вредных воздействий на окружающую среду);
- отсутствие различных отходов.
Основное условие для их работы – наличие постоянного ветра, скорость которого не должна быть меньше 14 км/час. Совет: при использовании ветрового оборудования рекомендуется предусмотреть запасной вариант в виде бензинового или дизельного генератора, чтобы включать его в период отсутствия ветра.
Гидравлические электросистемы
Водяные источники энергии нашли широкое применение в местах близкого расположения озера, речки. Гидроэлектроэнергия добывается при помощи установленных микротурбин. Такой вид получения электричества считается выгодным решением. Микротурбины просты в эксплуатации, отличаются высокой эффективностью, экологичностью, длительным сроком службы.