Автономное электроснабжение загородного дома: готовые решения

Постоянный рост тарифов на услуги поставщиков электроэнергии ведет к неоправданному увеличению расходов на содержание частного жилья. Автономное электроснабжение дома, организованное одним из многочисленных, существующих на данный момент способов, поможет эффективно решить эту проблему и обрести независимость от централизованных энергосетей

Требования к автономным системам электроснабжения

Чтобы автономное электроснабжение частного коттеджа оправдало вложенные в его организацию средства, надежно функционировало в течение длительного периода времени с обеспечением должного уровня безопасности, необходимо, чтобы оно соответствовало целому ряду требований:

1. Неукоснительное соответствие эксплуатируемого оборудования нормам пожарной и электробезопасности
2. Невысокий уровень шумов или наличие соответствующей звукоизоляции
3. Возможность работы энергосистемы без вмешательства человека в течение длительного периода времени
4. Экономичность за счет низкого потребления энергоносителей
5. Ремонтопригодность и несложное эксплуатационное обслуживание
6. Надежная работа независимо от времен года и погодных условий
7. Экологическая безопасность устанавливаемого оборудования

Но главным требованием является бесперебойность и устойчивость электропитания всех энергопотребителей и электрооборудования, составляющего систему жизнеобеспечения вашего жилища.

Монтажу независимой системы должен предшествовать этап создания проекта электрики с предварительными расчетами всех необходимых параметров.

Более подробно о требуемых характеристиках можно прочесть в ПУЭ, а так же других действующих нормативах, регламентирующих данную область деятельности.

Плюсы и минусы автономного электроснабжения

Современные достижения науки и техники позволяют применять в автономных схемах электроснабжения самые разнообразные энергоресурсы и способы преобразования энергии. Все они имеют, как свои преимущества, так и недостатки.

Плюсы независимых энергосистем

• Возможность организации полноценного энергоснабжения коттеджа в удаленных и малонаселенных пунктах с отсутствием доступа к централизованной подаче электроэнергии
• Отсутствие необходимости платить за услуги поставки электричества и соблюдать социальные нормы потребления энергии
• Независимость качества и бесперебойности электрики от внешних факторов и энергопоставляющих компаний
• Отсутствие риска выхода из строя бытового электрооборудования из-за внезапных скачков напряжения (при правильных предварительных расчетах и соблюдении эксплуатационных норм для используемых систем)
• Возможность получения дополнительного дохода от продажи излишков электроэнергии государственным структурам в рамках одной из действующих экспериментальных программ

Минусы:

• Оборудование независимых систем электропитания является дорогостоящим
• Независимое энергоснабжение имеет длительный срок самоокупаемости
• Все расходы на ремонт и обслуживание ложатся на плечи домовладельца
• Необходимость самостоятельного регулярного ухода и обслуживания установленного оборудования

Виды и выбор источников энергии

Проблема выбора того или иного вида независимого электроснабжения для загородного коттеджа сводится к поиску доступного и недорогого источника энергии. К таковым относятся топливные электрогенераторы, работающие на бензине, солярке, других нефтепроизводных и природном газе.

Наиболее дешевым топливом считается природный газ. Но, чтобы такая энергосистема работала бесперебойно, необходимо наличие газификации.

Генераторы, использующие дизельное топливо, бензин и пр., потребуют наличия специальной емкости для хранения горючих жидкостей с необходимостью регулярного пополнения их запасов.

Среди автономных систем, преобразующих общедоступные природные виды бесплатной энергии, наибольшее распространение сегодня получили:

• Полупроводниковые панели, преобразующие солнечную энергию в электрическую – солнечные батареи
• Ветровые генераторы, вращаемые энергией ветра
• Небольшие гидроэлектростанции

Выбирая тот или иной вид электроснабжения для своего коттеджа, необходимо учесть все его технические характеристики, плюсы и минусы, имеющиеся потребности в электроэнергии, а также экономическую составляющую вопроса.

Далее рассмотрим более подробно каждую из перечисленных независимых энергетических систем в плане использования их на практике.

Готовые решения – какие бывают?

В настоящее время промышленность предлагает множество вариантов по организации независимого электроснабжения частных домов. В зависимости от поставленных целей, а так же имеющегося бюджета, Вы можете выбрать для себя одно из них. А предоставленная ниже информация поможет сориентироваться в достоинствах и недостатках каждого из вариантов и определиться с выбором.

Генераторы, работающие на жидком горючем

Это наиболее распространенные виды электрогенерирующих установок. Они позволяют быстро организовать независимое снабжение электричества Вашего коттеджа и участка, обладают для этого достаточной мощностью и надежностью.

Главным преимуществом жидкотопливных генераторов является их независимость от внешних погодных и других условий. Однако, из-за дороговизны дизельного топлива, бензина и других нефтепроизводных, данные системы получили распространение только в качестве резервных, используемых при отключении централизованной подачи электроэнергии. Мало кто может себе позволить сжигать от 0,25 до 1 литра топлива в час круглосуточно и ежедневно. Да и требующееся регулярное техническое обслуживание подобных агрегатов обходится недешево.

Еще один недостаток жидкотопливных энергетических установок – это высокий уровень шумов и повышенные требования безопасности. По этим причинам под дизельный или бензиновый генератор приходится оборудовать отдельное помещение, включая установку отдельной емкости для хранения запасов топлива.

Газовые электрогенераторы

Еще один вариант, с помощью которого можно реализовать автономное электроснабжение загородного дома – готовые решения с использованием оборудования, работающего на природном газе. Данные установки считаются экономически более выгодными в сравнении с жидкотопливными генераторами.

Однако их монтаж требует большого количества разрешительной документации, а так же профессиональных монтажных работ, выполняемых специалистами газовой компании. Также, при выборе данного варианта необходимо заказать проекта установки и последующего его согласование со всеми заинтересованными инстанциями.

Солнечные батареи

Солнечные батареи состоят из множества полупроводниковых элементов, в которых происходит преобразование световой энергии солнца в электричество.

Солнечная домашняя электростанция не требует никакого дополнительного топлива. А расходной частью при ее обустройстве является лишь стоимость закупаемого оборудования (солнечные панели, аккумуляторные батареи, инверторы, контроллеры, прочая аппаратура и материалы).

Эксплуатационное обслуживание солнечных батарей заключается в их правильной ориентации относительно солнца, а так же в регулярном протирании панелей от пыли, грязи, посторонних предметов, включая уборку снега в зимний период. Впрочем, установка панелей под определенным углом (около 70° относительно поверхности), препятствует скоплению на них снежных масс.

Возможность круглосуточного использования солнечной энергии обеспечивают накапливающие ее в течение дня аккумуляторы. При этом солнечная электростанция абсолютно бесшумна и экологически безвредна.

Заявленная производителем мощность солнечных батарей сохраняется в течение первых 20-25 лет эксплуатации. Затем уровень вырабатываемой электроэнергии снижается примерно на 20% и сохраняется в течение следующих 20 лет.

Облачность и другие погодные условия незначительно снижают производительность такого энергогенерирующего комплекса. Серьезно повлиять на эффективность солнечных панелей может только искусственная затененность и неправильное расположение их относительно солнца. Как правило, батареи должны «смотреть» на юг своей лицевой частью, где и расположены полупроводниковые элементы.

При размещении солнечных батарей на крыше коттеджа стоит позаботиться о дополнительном креплении кровли. Панели имеют немалый вес, что может пагубно сказаться на прочности не усиленных несущих конструкций.

Мощность солнечной электростанции можно наращивать в широких пределах, добавляя дополнительные панели и аккумуляторные банки, в зависимости от имеющихся энергетических потребностей.

Ветровые генераторы

Еще один источник альтернативной энергии – ветрогенератор. Он позволяет организовать экологически чистое автономное электроснабжение частного коттеджа за счет бесплатной энергии ветра.

Технически устройство представляет собой турбину, вращаемую атмосферными воздушными потоками. Ветряки располагают обычно на крышах зданий, а так же на стойках, мачтах и башнях высотой более 3 м.

В подобных генераторах происходит преобразование кинетической энергии вихревых воздушных потоков в механическую энергию вращающегося ротора, который и вырабатывает электричество для бытовых целей.

Чтобы определить целесообразность монтажа ветровой установки и ее будущую эффективность, необходимо тщательно изучить статистические данные метеослужб о силе и направлении ветров в районе проживания. Это надо сделать хотя бы за последние пару десятков лет. Подобную информацию можно почерпнуть в интернете, на сайтах погодной тематики.

Оптимальным условием для полноценной работы ветрового электрогенератора считается наличие постоянных ветров со скоростью 14 км/ч и более. Иначе, дорогостоящий агрегат просто не будет справляться со своими функциями, и вырабатывать достаточно электроэнергии для нужд вашего жилища.

К дополнительным достоинствам ветровых электрогенераторов можно отнести высокую надежность, отсутствие вредных выбросов и отходов, загрязняющих атмосферу и окружающую среду.

Бытовые гидроэлектростанции

Использование бесплатной энергии воды в целях вырабатывания электрической энергии требует наличия вблизи коттеджа естественного водоема. Системы переработки гидроэнергии в электрическую обладают высоким КПД, отличными показателями безопасности и экологичности.

Современные гидравлические турбогенераторы имеют высокую степень автоматизации и обеспечивают надлежащее качество вырабатываемой электроэнергии – стабильные показатели по частоте и напряжению.

Установка подобного агрегата в личных целях требует наличия проекта, согласованного с ведомством, управляющим водными ресурсами данной местности, а также иной разрешительной документации.

Как сделать автономную электростанцию своими руками

Полноценную систему независимого электроснабжения коттеджа можно сегодня собрать самостоятельно. Для этого необходимо обладать определенным опытом, техническими навыками, а так же знаниями о составе и принципе действия независимых энергетических комплексов.

В состав любой альтернативной схемы снабжения коттеджа электроэнергией входят следующие компоненты:

1. Исходный источник электрической энергии – топливный генератор или один из альтернативных источников, описанных выше (солнечные батареи, ветровая или гидравлическая турбина)
2. Блок заряда аккумуляторов, преобразующий параметры электроэнергии от первичного источника для передачи и накопления ее в аккумуляторных батареях
3. Накапливающие электроэнергию аккумуляторные батареи
4. Инверторное устройство, преобразующее напряжение аккумуляторов до необходимых параметров бытовой электросети (220 В, 50 Гц)
5. Кабели и провода электропроводки, выключатели, автоматы, розетки, распределительные щитки и т.д.

Подобрать и приобрести необходимые составляющие не составит труда. Все упирается лишь в финансовые возможности и существующие потребности в электроэнергии.

Эффективность будущей энергосистемы будет зависеть от правильности первоначальных расчетов, качества подобранного электрооборудования и ваших умелых действия как монтажника.

Поскольку стоимость большей части необходимых устройств довольно велика, если Вы не уверены в своих навыках и умениях, лучше обратиться за советом и помощью в монтаже к профессионалам. Только так Вы получите гарантию эффективности и окупаемости своей независимой системы энергоснабжения.

Читайте другие статьи по данной тематике

Автономное электроснабжение загородного дома: как правильно выбрать систему энергоснабжения.

Если ваш загородный дом или дача находится в обжитом районе застройки, то скорее всего вам у вас не будет проблем с подключением к электросетям. Но что делать если вы выбрали место в новом районе или в зеленом, чистом месте, далеком от «благ цивилизации»? Как совместить комфорт проживания в городе и загородную жизнь на свежем воздухе? Это можно сделать только установив автономный источник электрической энергии, т.к. прокладка линии электропередач стоит очень дорого для обычного человека.

Установка автономного и независимого электропитания – единственная альтернатива тогда, когда подключаться к централизованной сети долго, невыгодно изначально, проблематично или вовсе невозможно. Это удобнейший вариант для деревень и отдельных зданий, построенных на некотором удалении от цивилизации. Это также комплексное решение, которое, при правильном подходе, оборачивается отсутствием перепадов напряжения, коротких замыканий и других аварийных ситуаций.

Требования к автономному электроснабжению загородного дома и дачи

Система энергообеспечения должна быть надежной и безопасной в течение всего периода эксплуатации и не требовать больших первоначальных и эксплуатационных затрат. Для этого необходимо, чтобы она отвечала целому ряду критериев, в числе которых:

* полное и постоянное соответствие оборудования всем актуальным нормам пожарной и электрической безопасности

* экономичность, достигаемая благодаря малому потреблению ресурсов

* соответствие мощности для питания ваших потребителей

* долговечность работы или высокий ресурс

* низкий уровень шума и/или качественное поглощение за счет изоляции

* отсутствие обслуживания или его простота

* возможность длительной самостоятельной работы (то есть без участия человека или сервисного инженера)

* надежность, сохраняющаяся в любое время года и при каких угодно климатических условиях (за исключением чрезвычайных ситуаций).

Бесперебойность и стабильность подачи питания является глобальным требованием к системе автономного электропитания, но она при этом не должна быть дорогой при первоначальных затратах или последующем обслуживания. Отдельно отметим, что монтаж батарей, генераторов и сопутствующей аппаратуры должен осуществляться строго по действующим нормам.

Какие бывают системы автономного энергообеспечения частного дома

Автономный источник электропитания может получать электрическую энергию от следующих основных источников:

* генераторы на основе двигателей внутреннего сгорания (ДВС) – дизельный, бензиновый или газовый

* комбинация всех вышеперечисленных источников

Сложность и конфигурация решения для именно вашего дома зависит от того, какие электрические приборы будут потреблять электричество и в каком количестве. Это может быть освещение, насосы отопления и водоснабжения, холодильник, мелкие бытовые потребители, а зачастую и кондиционеры. При этом для обеспечения надежности, номинальная мощность питания и объем энергии должны быть «с запасом» — 20-30% выше рассчитанной. Ради надежности необходимо продумать и вопрос подстраховки. Чтобы выбрать наиболее подходящий тип автономного источника, подробнее рассмотрим перечисленные ранее варианты и особенности их работы.

Топливные электрогенераторы на основе ДВС

Сегодня в эту группу входят установки различной мощности, функционирующие благодаря сжиганию горючего — бензина, дизеля или газа. Они достаточно надежны, производят электроэнергию сравнительно быстро и не зависят от погодных условий и других внешних факторов. К тому же на рынке есть много моделей — что называется «на любой цвет и кошелек». С другой стороны, при монтаже любого из них необходимо предусмотреть свободное место (а еще лучше – отдельное помещение с хорошей приточно-вытяжной вентиляцией) для самого генератора и отдельное помещение для установки топливного хранилища – емкости объемом от 200л и более. Добавьте сюда повышенный уровень шума, необходимость отвода выхлопных газов с высокой температурой (вплоть до 350С !), регулярное техническое обслуживание с заменой масла, фильтров и пр. К тому же постоянный расход топлива на уровне 1-3 литра в час вне зависимости от уровня потребления энергии в данный момент — даже если генератор работает на «холостом» ходу. Результирующая стоимость электроэнергии может составить от 30-40 до 70-80 рублей за каждый киловатт*час. Решение на основе ДВС-электрогенератора недостаточно экономичное, чтобы стать основным источником питания, но в роли временного или аварийного будет уместно.

По своей сути — это электрогенератор, который крутиться благодаря преобразованию силы ветра определенной скорости в механическую. Они экологичны, достаточно надежны и просты по конструкции, но все равно требуют регулярного технического обслуживания из-за наличия механических узлов вращения. Основной минус ветрогенератора в том, что для его работы требуется наличия в месте установки постоянного ламинарного потока ветра со скоростью не менее 7-9 метров/секунду и высокой мачты для его установки. Даже если в вашей местности бывают постоянно такие ветровые условия, но при этом любое препятствие в месте установки — большое дерево, здание, холм — делает поток ветра неламинарным, прерывистым. Это снижает поток ветра и приводит к недостаточной выработке электро-энергии. Самыми лучшими местами для установки ветрогенераторов являются сте-пи, побережье морей и океанов. К примеру, в России 97% нашей территории непригодно для использования ветрогенераторов.

Солнечные батареи состоят из полупроводниковых элементов, поглощающих световое излучение и преобразующих его в электрическую энергию. Для выбора в их пользу сегодня есть целый ряд предпосылок:

* Не требуют никаких расходов в течение всего срока эксплуатации — а это как минимум 25-40 лет.

* Легкая установка — достаточно ориентировать батареи на юг так, чтобы они как можно меньше затенялись окружающими предметами. При этом они не тяжелые — их можно установить на любой крыше или на недорогих конструкциях.

* Обслуживание такой системы сравнительно простое – время от времени очищать с поверхности грязь, пыль и всяческие посторонние предметы (например, листья или снег).

* Эффективность очень медленно снижается при эксплуатации и за 25 лет не будет ниже чем на 20% от первоначальной.

* Мощность массива солнечных батарей можно практически неограниченно наращивать — если у вас есть достаточно места под них.

Выгодно или нет автономное электроснабжение от солна и ветра?

По сравнению с электросетью, затраты на электроэнергию при автономном электроснабжении будут выше — это связано с непостоянством выработки энергии от генератора, ветра или солнца и необходимостью установки аккумуляторов электроэнергии. На данный момент стоимость АКБ составляет 50-70% от стоимости всей автономной системы. Но по сравнению со стоимостью прокладки линии электропередач и/или затрат на топливо для ДВС-генераторов, автономное электроснабжение на солнечных батареях и ветрогенераторах многократно окупается. Если вся система грамотно спроектирована и реализована, то ее можно будет надежно и выгодно эксплуатировать десятилетиями, эффективно и безопасно.

Изготовление системы автономного электроснабжения для частного дома

Да, при наличии базовых технических навыков ее можно спроектировать и реализовать самостоятельно. В общих чертах нужно:

1. Провести расчет необходимой мощности исходя из того, какие приборы будут функционировать в вашем доме. Добавить «запас» в 20-30% к полученной величине.

2. Подобрать основной источник питания. Для большей надежности подобрать резервный источник. Убедиться, что производительности источников достаточна.

3. Подобрать компоненты — для этого рекомендуем обратиться к специалистам, т.к. постоянно выходят все более новые и качественные товары для таких систем.

4. Рассчитать необходимое место для установки и подготовить его.

5. Соединить все компоненты согласно приложенным инструкциям и схемам. Это самый ответственный этап монтажа, т.к. от качества его выполнения зависит надежность системы в целом.