У цій статті: причини нестабільного енергопостачання в сільській місцевості; чим небезпечні скачки напруги в електромережі; види автономного енергозабезпечення - основне, резервне і додаткове; для вибору потужності електрогенератора необхідно визначити споживачів електроенергії, їм виробленої; генератори на невідновлюваних енергетичних ресурсах; відновлювальна енергія та генератори, здатні її перетворювати в електрику.
- Способи енергозабезпечення свого будинку
- Чи не поновлювані джерела енергії
- Поновлювані джерела енергії
- На завершення
Якщо в межах міста проблема із забезпеченням своєї житлоплощі електроенергією виникає лише періодично, то з заміським будинком все куди складніше - проти, причому із завидною регулярністю, виступають комунальні мережі, що ушкоджуються в результаті природних явищ і дій мисливців за кольоровим металом. Можна, звичайно, повернутися до рішень початку минулого століття, а саме гасових ламп і лучину, врешті-решт, лягати спати на заході сонця, але навіщо це потрібно - ми адже звикли до благ цивілізації, нерозривно пов'язаним з електроенергією. Розглянемо питання енергонезалежності заміського котеджу від ненадійних центральних комунікацій.
Способи енергозабезпечення свого будинкуВолодіння будинком всельском місцевості, на значній відстані від промислових центрів, привабливо з позиції тиші, чистого повітря в оточенні природної природи. Однак ситуація, коли побутові прилади в такому будинку відмовляються працювати через більш низького або надмірно високої напруги в електромережі, ніж номінальна (220 В) - причому перепади напруги можуть перевищувати 10%, встановлені ГОСТ 13109-97, відома кожному власнику заміської нерухомості.
Проблема з браком напруги криється в значній протяжності провідних комунікацій, за якими до будинків надходить електричний струм - чим далі від ТП (трансформаторної підстанції) знаходиться котедж, тим більше падає напруга струму через опір алюмінію в проводах. Протягом доби напруга в сільській місцевості змінюється по відношенню до номінального через недостатню потужність ТП і електромереж - воно нижче днем, тому що в цей час найбільше споживачів електроенергії, вночі ж різко зростає, оскільки в цей час споживання електроенергії мінімально.
Стрибки напруги можуть стати причиною виходу з ладу побутової техніки - кажучи простіше, вона згорає. Сучасні побутові прилади, особливо європейського виробництва, розраховані на 10% перепади напруги в електромережі, але не більше того, а в сільській місцевості цілком можливі 20-30% стрибки напруги по відношенню до номінального.
Компенсувати перепади в електромережі можна за допомогою стабілізаторів, але в разі критичного падіння напруги (понад 45%) навіть кращі з них не допоможуть. Потрібні прилади, здатні забезпечити електроживлення для побутової техніки при відсутності електроенергії від центральних мереж. Їх вибір визначається цілями, з якими буде використано обладнання - резервне електропостачання, додаткове або основне.
Устаткування для резервного постачання електроенергією активується автоматично або вручну, його власником, при припиненні подачі електроживлення з центральної мережі або при критичному падінні в ній напруги - воно здатне підтримувати роботу побутової техніки протягом обмеженого часу, до тих пір, поки подача енергії не відновиться.
Додаткове (змішане) електропостачання необхідно в тих випадках, коли існує напруги в мережі недостатньо, а домочадці мають намір користуватися енергоємної побутовою технікою.
У разі, якщо котедж неможливо підключити до мереж центрального постачання електроенергією, а також при постійно низьку якість центрального енергопостачання, необхідне устаткування для автономного енергопостачання, яка виступає в ролі основного постачальника електроенергії.
Щоб спростити завдання, покладену на обладнання резервного і додаткового електропостачання, буде зручно розділити побутову техніку в будинку на три групи:
- в першій будуть електроприлади, безперебійна робота яких не потрібно і можна обійтися основним джерелом електропостачання. До них відносяться системи опалення «тепла підлога» або настінні ІЧ-панелі, електросауна, групи світильників, призначені для різних сценаріїв освітлення і т.п .;
- до другої групи включаються побутові прилади, що забезпечують комфортні умови проживання для домочадців - основне освітлення, кондиціонери, кухонні прилади, телевізори, аудіотехніка. Побутової техніки з цієї групи необхідно резервне електроживлення;
- електроприлади, зараховані до третьої групи, належать до життєво важливим - аварійне освітлення, системи охоронної та пожежної сигналізації, електронні замки, опалювальні котли, керовані автоматикою, насоси свердловин і т.п. Повноцінна робота техніки з третьої групи можливо тільки при безперебійному електроживленні, яке забезпечується додатковими або резервними джерелами в обов'язковому порядку.
Групування побутових споживачів електроенергії дозволить правильно підібрати потужність устаткування, який виробляє електрику, оцінити дійсні потреби і не переплатити за надмірно потужну, або придбати явно слабку модель.
Будь-яке обладнання для автономного електропостачання не здатна виробляти електрику з нічого - йому потрібні вихідні ресурси, які поділяються на поновлювані і не поновлювані. Досліджуємо типи генеруючих електроенергію приладів в залежності від ресурсів, їм необхідних.
Чи не поновлювані джерела енергіїАвтономне енергозабезпечення будинку за допомогою обладнання, яке споживає нафтопродукти або природний газ і виробляє електрику, користується найбільшою популярністю серед власників заміської нерухомості через широкої популярності. Однак популярні лише генератори на бензиновому або дизельному паливі, про решту відомо менше.
Бензинові електрогенератори. Невеликі розміри і вага, коштують дешевше, ніж дизельні. Але вони не здатні постачати електроенергію споживачам безперебійно - їх тривалість роботи не більше 6 годин поспіль (моторесурс близько 4 місяців), тобто бензинові генератори призначені для періодичної роботи і підходять в тих випадках, коли подача електроенергії від основного постачальника припиняється на термін близько 2-5 годин і лише час від часу. Такі генератори підійдуть тільки в якості резервного джерела електроенергії.
Дизельні генератори. Масивні, габаритні і недешеві, проте їх потужність і робочий ресурс значно вище, ніж у бензинових моделей. Незважаючи на значну вартість, в експлуатації дизель-генератори більш вигідні, ніж бензинові - дешеве дизельне паливо і безперебійна робота понад 2-х років, тобто даний електрогенератор здатний працювати добу і місяці безперервно, за умови своєчасної дозаправки паливом. Генератори на дизельному паливі підходять в якості резервного, додаткового і основного постачальника електроенергії.
Газові електрогенератори. Їх вага, розміри і вартість, близькі до бензиновим установкам однакової потужності. Вони працюють на пропані, бутані і природному газі, але більш продуктивні на перших двох типах газоподібного палива. Незважаючи на схожий з бензиновими генераторами термін безперервної роботи - не більше 6 годин, газові генератори електроенергії мають більший моторесурс, що становить в середньому близько року. В якості основного джерела електроенергії газові генератори підходять з великим застереженням, але для резервного постачальника електроструму - цілком.
Когенератори або міні ТЕЦ. Якщо порівняти їх з описаними вище електрогенераторами, володіють двома значними перевагами: здатні виробляти не тільки електричну, а й теплову енергію; мають тривалим робочим ресурсом при безперебійному (щодобовому) використанні, що становить в середньому 4 роки. Залежно від моделі когенератори працюють на дизельному, газоподібному і твердому паливі. Маючи значні габарити, масу і вартість, міні ТЕЦ не підійдуть для енергозабезпечення одного будинку за містом, оскільки їх електрична потужність починається від 70 кВт - завдяки одній такій установці можна повністю вирішити питання цілорічного забезпечення електроенергією і теплом селища з декількох будинків.
Джерела безперебійного живлення на акумуляторах. За великим рахунком вони не відносяться до генераторним установкам, тому що не здатні самостійно виробляти електроенергію, лише накопичувати і віддавати її споживачеві при відсутності подачі електричної енергії від основного постачальника, найчастіше - центральної електромережі. Енергоємність ДБЖ визначається ємністю однієї акумуляційної батареї і кількості таких батарей в комплексі, в залежності від цього і кількості споживачів електроенергії термін автономної роботи ДБЖ може скласти від декількох годин до декількох діб. Термін служби одного комплекту ДБЖ - в середньому 6-8 років.
Відносно генераторних установок потрібно уточнити один момент - наведений термін ресурсу не означає, що після його вироблення електрогенератор доведеться утилізувати і купувати новий, необхідно лише провести капітальний ремонт генератора і, незважаючи на деяку втрату потужності, його працездатність відновиться.
Поновлювані джерела енергіїУ природному середовищі нашої планети присутні постійно або виникають періодично джерела енергії, виробництво якої не пов'язані з діяльністю людини - вітер, течія води в річках, випромінювання сонця і т.п.
Вітрогенератори. Здатні перетворювати енергію вітру в електрику, однак при їх досить високу вартість - близько 35000 руб. за 1 кВт модель - ККД вітрових генераторів не перевищує 30%. Термін служби вітрогенераторів - близько 20 років, безперервність у виробленні електроенергії залежить від інтенсивності вітру. Розглядати дані установки в якості повноцінного джерела електропостачання можна лише за умови їх комплектації ДБЖ, а також резервним електрогенератором (бензиновим, дизельним) на випадок затишності.
Сонячні панелі. Вони поглинають енергію сонця і перетворюють її в електроенергію, поставляючи енергію споживачам більш стабільно, ніж вітрогенератори - якщо вітри дмуть з непостійною швидкістю, то сонячні промені освітлюють Землю протягом кожного світлового дня. ККД сонячних панелей складає близько 20%, термін служби - 20 років. Як і в разі вітрогенераторів, геліоустановки необхідно комплектувати ДБЖ. Потреба в резервному генераторі залежить від інтенсивності сонячного випромінювання в даній місцевості - в районах з достатнім числом сонячних днів додатковий генератор не знадобиться і кілька сонячних панелей з достатньою загальною площею можна використовувати, як основне джерело електроенергії.
Міні ГЕС. Енергія води, в порівнянні з вітрової та сонячної, значно стабільніше - якщо перші два джерела непостійні (ніч, затишність), то вода в струмках і річках тече в будь-який час року. Вартість обладнання для мініГЕС вище, ніж у вітрогенераторів і сонячних панелей, через більш складної конструкції, адже водяний електрогенератор працює в агресивних умовах. ККД мініГЕС становить близько 40-50%, термін служби - понад 50 років. МініГЕС здатна безперебійно забезпечувати електроенергією відразу кілька будинків протягом повного року.
На завершенняОзнайомившись з рекомендацією про поділ побутової техніки на групи за ступенем важливості, залишається лише з'ясувати, як саме підібрати потужність електрогенератора під техніку з однієї або декількох груп. Найпростіший спосіб - підсумовувати паспортну потужність побутових приладів, наприклад: мікрохвильовка - 0,9 кВт; міксер - 0,4 кВт; електрочайник - 2 кВт; пральна машина - 2,2 кВт; енергозберігаюча лампа - в середньому 0,02 кВт; телевізор - 0,15 кВт; супутникова антена - 0,03 кВт і т.д. Якщо скласти потужності перерахованих побутових приладів, то отримаємо енергоспоживання за годину, що дорівнює 5,7 кВт - чи означає це, що потрібно електрогенератор потужністю не менше 7,5 кВт (з 30% запасом потужності)? Зовсім ні, адже наведена техніка не працює постійно, тобто слід також врахувати її приблизний час роботи, наприклад: пральна машина - 3 години на тиждень; електричний чайник - 10 хвилин на кожне кип'ятіння води; мікрохвильова піч - 10 хвилин на розігрів однієї порції їжі; міксер - 10 хвилин; енергозберігаюча лампа - близько 5 годин на добу і т.д. Виходить, що для забезпечення електроенергією побутових приладів, описаних в якості прикладу, досить генератора потужністю близько 3 кВт, необхідно лише не включати техніку одночасно, тобто розподілити виникає на генератор навантаження за часом.
Вибір того чи іншого типу електрогенератора, особливо працюючого від поновлюваних джерел енергії, в першу чергу залежить від доступності вихідних паливних ресурсів. Наприклад, для газового електрогенератора потрібно стабільне постачання зрідженого природного газу, тобто потрібні балони з ним або цистерна газгольдера, а для ефективного енергопостачання за допомогою сонячних панелей - достатня кількість сонячних днів в році.
Вартість електроенергії, що поставляється центральними комунікаційними мережами, з року в рік зростає, при цьому її якість не змінюється на краще. Даний матеріал відкриває цикл статей, присвячених автономному енергозабезпечення заміського будинку, в яких будуть детально розглянуті існуючі типи електрогенераторів, детально досліджено питання їх вибору і експлуатації.
