Инверторные системы электроснабжения для коттеджа

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. Само оборудование тоже имеет высокую цену и нуждается в профилактическом обслуживании.

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

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.

Автономное электроснабжение загородного дома: недостатки

Несмотря на множество преимуществ, САЭ имеет ряд минусов, среди которых не только дорогостоящее оборудование, но и высокие расходы на его эксплуатацию. Перед выбором приборов и материалов следует тщательно все рассчитать, для того чтобы оборудование не вышло из строя раньше, чем успело окупиться.

Если автономное электроснабжение частного дома по каким-либо причинам перестало функционировать, не следует ждать дежурную бригаду электриков с местной подстанции. Обо всем придется позаботиться самостоятельно – вызвать специалистов и оплатить услуги по ремонту САЭ. Для того чтобы этого не произошло и оборудование прослужило как можно дольше, следует регулярно приглашать специалистов для профилактического осмотра и технического обслуживания автономного электроснабжения дома.

Особенности способов экономии энергии

В первую очередь речь, действительно, идет об экономии, но многие оценили не только этот аспект. Дело в том, что современным людям нравится не зависеть от кого-то даже в вопросе электрического снабжения жилого помещения.

Наверно все знакомы с неприятными визитами различных специалистов, требующих доступ к счетчику, проверяющих пломбы – зачем все это, если можно использовать альтернативные источники энергии. Многих притягивает именно эта сторона, хотя и экономичность со временем тоже ощущается.

Рассмотрим различные версии способов собственного электрического снабжения для дома:

Выгодно или нет?

Выгода автономных ресурсов энергоснабжения для личного пользования проявляется при установке только качественного оборудования.

Дешевые хлипкие комплекты могут сломаться быстрее, чем оправдают половину своей стоимости. Если же проектировка, расчеты, сборка и монтаж выполнены по правилам, система уже в первые годы продемонстрирует свои плюсы:

1. отсутствие каких-либо социальных норм потребления электричества;
2. безопасность для систем и приборов ввиду отсутствия скачков напряжения;
3. уверенность в качестве и количестве планируемой энергии;
4. длительный эксплуатационный срок;
5. независимость от роста тарифов;
6. наличие ресурсов даже при местных авариях на подстанциях.

Отталкивающим фактором при всей выгоде может стать необходимость регулярной чистки комплекса, иногда замена элементов.

Пример готового решения

Автономное электричество без перебоев

Одна из главных проблем частных домохозяйств – перебои в работе поставщиков электроэнергии. Именно они заставляют многих задуматься об автономном электроснабжении дачного дома.

На стабильности поставок электроэнергии сказывается износ электрической инфраструктуры, а иногда и форс-мажорные ситуации. Последствия бурь и снегопадов за городом устраняют медленнее, чем в городах. Да и качество электроэнергии в частном секторе нередко оставляет желать лучшего.

Стабилизаторы напряжения, нормализующие параметры электрического тока, давно уже стали нормой в коттеджах, не подключенных к новым подстанциям.

В такой ситуации универсальным решением многим видится подключение автономной мини-электростанции для частного дома.

Состав систем автономного электроснабжения

Система автономного электроснабжения (САЭ) может включать в себя:

1. источник электроэнергии: например: газо-, бензо- дизельную электростанцию или генератор, обязательно с электростартером, а также автономные источники питания от солнца или ветра
2. систему преобразования электроэнергии: инвертор (обычно двунаправленный), служит для преобразования постоянного тока в переменный (220/380 В), а также для подзарядки батарей
3. систему автоматического пуска генератора (САП): (также называется: «устройство автоматического пуска», система автозапуска генератора) — прибор для запуска генератора при пропадании внешней сети, либо по команде;
4. блок коммутации: автоматика управления и слежения за системой;
5. аккумуляторные батареи: для накопления электрической энергии
6. подвод внешней электроэнергии из сети;
7. стабилизатор напряжения.

Ограниченные САЭ

Для работы САЭ не обязательно наличие всех её подсистем, при этом работа возможна (с ограничениями):

• при отсутствии стабилизатора — не обеспечивается форма синусоиды напряжения для потребителей электроэнергии;
• при отсутствии генератора и блока его запуска, при отсутствии блока коммутации — время работы ограничивается объёмом энергии, накопленной в батареях; работает аналогично ИБП;
• при отсутствии инвертора и блока батарей — между отключением электричества и запуском генератора проходит значительный промежуток времени (от 10 секунд до нескольких минут); время работы системы ограничивается временем непрерывной работы генератора (обычно от 6 до 12 часов);
• при отсутствии внешней электрической сети — вся электроэнергия вырабатывается генератором.

Аккумуляторные батареи

Аккумуляторы используются для накопления электрической энергии, которая впоследствии используется для питания нагрузки. Для систем автономного электроснабжения рекомендуется применять типы аккумуляторов с увеличенным циклическим ресурсом, поскольку они способны дольше служить при ежедневных циклах заряда и разряда. В зависимости от типа аккумуляторов, желательно ограничить глубину разряда при помощи функционала в источнике бесперебойного питания или инвертора.

Солнечные элементы

Автономное электроснабжение дома на солнечных батареях — довольно распространенное явление в западных странах. Существует несколько методов преобразования солнечной энергии в электричество:

1. Фото-вольтовые клетки – используются для концентрации солнечной энергии. С помощью специальных зеркал солнечные лучи генерируются в определенном направлении либо нагревают жидкость, проходящую через паровые турбины электрогенератора (теплового двигателя).
2. Фото-ячейки – энергия, накопленная фотоэлементами на крыше дома, является постоянным током. Для того чтобы ее можно было использовать в домашнем хозяйстве, она подлежит обязательному преобразованию в переменный ток.

Автономное электроснабжение дома своими руками с использованием солнечных батарей является наиболее эффективным и экономичным вариантом. Данное оборудование служит около 40 лет. Однако в зависимости от погодных условий подача электричества в течение дня может прерываться.

Ветрогенераторные установки

Энергия ветра используется с давних пор. Наглядным примером являются парусные корабли и ветряные мельницы, оставшиеся далеко в прошлом. В настоящее время ветровая энергия стала вновь использоваться для совершения полезной работы.

Типичным представителем этих устройств считается ветрогенератор. Принцип работы агрегата основа на вращении воздушным потоком лопастей ротора, закрепленного на валу генератора. В результате вращения в обмотках генератора создается переменный ток. Он может расходоваться напрямую или накапливаться в аккумуляторах и использоваться в дальнейшем по мере необходимости. Таким образом, обеспечивается автономное электроснабжение объекта.

Кроме генератора, в рабочей цепи имеется контроллер, выполняющий функцию преобразования трехфазного переменного тока в постоянный. Преобразованный ток направляется на зарядку аккумуляторов. Бытовые приборы не могут работать от постоянного тока, поэтому для его дальнейшего преобразования используется инвертор. С его помощью происходит обратное превращение постоянного тока в переменный бытовой ток на 220 вольт. В результате всех преобразований расходуется примерно 15-20% от первоначально выработанной электроэнергии.

Совместно с ветровыми установками могут использоваться солнечные батареи, а также бензиновые или дизельные генераторы. В этих случаях в схему дополнительно включается автоматический ввод резерва (АВР), который производит активацию резервного источника тока, если основной отключается.

Для того чтобы получить максимальную мощность, расположение ветряного генератора должно быть вдоль по направлению ветрового потока. Наиболее простые системы оборудуются специальными флюгерами, закрепляемыми на противоположном конце генератора. Флюгер представляет собой вертикальную лопасть, которая разворачивает все устройство навстречу ветру. В более сложных и мощных установках эта функция выполняется поворотным электромотором, под управлением датчика направления.

Автономное электроснабжение загородного дома своими руками

Инверторные системы электроснабжения для коттеджа

Автономные электрогенераторы

Резервное электроснабжение

Категории электроснабжения

Электроснабжение промышленных предприятий

Локальные системы гидроэнергии

Использование гидротурбины для обеспечения жилого дома электричеством – вполне реальный и выгодный вариант, но лишь в том случае, когда вблизи строений располагаются речка или озеро. Небольшая система, работающая на энергии воды, абсолютно безопасна как в экологическом, так и в социальном плане, очень проста в эксплуатации и имеет хороший КПД.

Малые гидротурбины полностью автоматизированы и не требуют участия в своей работе человека. Качество вырабатываемой ими энергии соответствует всем требованиям ГОСТа как по частоте, так и по уровню напряжения

Полный ресурс работы оборудования превышает 40 лет. Для корректного функционирования система не нуждается в крупных водохранилищах и не требует затопления больших территорий. Перед установкой необходимо составить проект монтажа и получить соответствующие разрешительные документы.

Два способа автономного электроснабжения дома

Установить мини-электростанцию для частного дома можно на любом этапе строительства и эксплуатации коттеджа.

Вариант 1. Жидкотопливный или газовый электрогенератор

Иногда дом начинают строить еще до подключения участка к электроснабжению. И в этом случае электрогенератор – универсальное решение для подачи автономного электричества.

Пригодится мини-электростанция и для резервного электроснабжения дома на случай отключения электроэнергии.

В частном секторе чаще всего используют такие устройства:

Портативные бензиновые генераторы

Мощностью до 5-8 кВт пользуются наибольшим спросом. Они способны обеспечить автономное электроснабжение дома на непродолжительное время и подходят на роль резервной мини-электростанции в случае форс-мажора.

Устройства обычно представляют собой металлическую раму с 4-тактным двигателем, питающим генератор переменного тока. Моторесурс популярных моделей бензиновых генераторов обычно ограничен значением в 1500-2000 часов.

Приспособления позволяют подключить 2-4 потребителя однофазного тока на 220 В. В продаже есть и 3-фазные генераторы на 380 В. Некоторые модели оснащены автоматическим запуском.

Дизельные и газовые мини-электростанции

Они заняли на рынке нишу более дорогих и мощных электростанций. Их покупают не для ситуативного, а для долговременного автономного электроснабжения дома. Мощность популярных моделей составляет от 5-6 до 30 кВт, а моторесурс в разы превышает возможности портативных бензиновых генераторов.

Многие газовые и дизельные мини-электростанции оснащены всепогодным металлическим кожухом, что позволяет стационарно устанавливать их на улице.

Причем стационарные газовые генераторы можно подключить не только к газовому баллону или подземному газгольдеру, но и к газопроводу, что позволяет не заботиться об их дозаправке.

Такие установки дороже дизельных моделей, но работают тише и с меньшим расходом масла и комплектующих.

Электростанция для дома: выбор мощности электрогенератора

Мощность генератора для автономного электроснабжения дома подбирают, ориентируясь на суммарную мощность оборудования, которое нужно зарезервировать.

При этом как минимум закладывают 20%-ный запас на случай пиковых нагрузок. В идеале суммируют не рабочую, а стартовую мощность устройств, которая у большинства оборудования превышает нормативное энергопотребление.

Условно для автономного электроснабжения дома можно рекомендовать 2 типа электрогенераторов.

Однофазные мини-электростанции мощностью 3-5 кВт способны обеспечить резервное электроснабжение всей критически важной техники

Для серьезного электроинструмента и мощной техники (такой как электроплита) понадобится однофазный или трехфазный генератор мощностью 5-7 кВт и более. Стоимость подобных устройств начинается с 10-15 тысяч гривен.

Оформление двора частного дома своими руками: фото лучших идей

Применение инверторов в автономном электроснабжении

При использовании инверторных систем в стандартном варианте, зарядка аккумуляторных батарей производится от домашней электрической сети, когда все оборудование работает в штатном режиме. Однако такая схема не будет работать, если центральное электроснабжение полностью отсутствует. В этих случаях инверторные установки могут использоваться совместно с альтернативными источниками энергии – генераторами, солнечными батареями, ветровыми установками и т.д.

При создании автономных систем чаще всего используются электрогенераторы. Они обеспечивают энергией весь объект при отсутствии электричества и одновременно заряжают аккумуляторы, входящие в инверторную систему. После того как зарядка батарей достигнет 100%, генератор автоматически выключается.

Однако бесперебойное электроснабжение с помощью генераторной установки обойдется значительно дороже, чем от обычного инвертора. Процесс эксплуатации сопровождается постоянными материальными затратами. Например, в холодное время года генератор нужно обеспечить теплым помещением, постоянно приобретать топливо. Для защиты от шума потребуется специальная защита, а также система вывода отработанных газов. Техническое обслуживание генераторной установки тоже связано с материальными затратами.

Существуют и другие, более дешевые резервные источники электроснабжения, такие как солнечные батареи. Они имеют целый ряд преимуществ по сравнению с генераторами и единственный недостаток – слишком высокую цену. Преобразователи солнечной энергии также работают с инверторными системами. В дневное время они заряжают аккумуляторные батареи, а ночью отдают накопленную энергию потребителям.

Одной из составляющих системы бесперебойного питания служат стабилизаторы напряжения. При всех своих достоинствах инверторы не могут выполнять функции этих устройств. Именно стабилизатор гарантирует продолжительный срок эксплуатации бытовых приборов и оборудования, обеспечивая им работу от стабильного напряжения 220В. При работе электросварки у соседей, свет в своем доме не будет моргать, лампочки останутся целыми, телевизоры, компьютеры и другая техника будут работать устойчиво и надежно.

Таким образом, использование инверторных систем в коттедже по стандартной схеме эксплуатации является наиболее оптимальным вариантом домашнего электроснабжения. Они имеют возможность наращивать мощность до нужного уровня и абсолютно безопасны в работе. В аварийных ситуациях эти устройства могут обеспечивать питание отдельных приборов. Использование инверторов считается невыгодным лишь при наличии в доме электрической системы отопления.

Свое электричество и своя вода

Живя за городом, и имея рядом со своим домом или дачей, небольшую речку или ручей, всегда можно обеспечить себя не только водой, но и своим электричеством.
Конечно можно приобрести комплект микро – ГЭС, которое достаточно широко представлены на отечественном рынке, но можно изготовить подобное устройство и своими руками.
Конструкция может быть простой или сложной, все зависит от потребности в электрической энергии, а также от вида водоема, т.е. способности воды создавать напор в заданном направлении.

Для изготовления простейшей конструкции потребуется автомобильный генератор, велосипедное или иное колесо, пара шкивов разного диаметра или звездочек, а также металлический профиль (уголок), какой есть в наличии.

Из металлического профиля изготавливается конструкция крепления колеса и генератора. Колесо можно расположить параллельно или перпендикулярно плоскости воды, это зависит от вида водоема. На колесе крепятся лопасти, изготавливаемые из металла, пластика, фанеры или иного материала. На ось колеса крепится шкив (звездочка) большего диаметра.

Монтируется генератор, на его вал крепится шкив (звездочка) меньшего диаметра. Шкивы соединяются посредством ременной передачи, звездочки – посредством цепи. К выводам генератора подсоединяются провода. Колесо помещается в воду. Установка готова к работе.

Что такое атмосферное электричество

Первым всерьез занялся проблемой гениальный Никола Тесла. Источником появления свободной электрической энергии Тесла считал энергию Солнца. Созданный им прибор получал электроэнергию из воздуха и земли. Тесла планировал разработку способа передачи полученной энергии на большие расстояния. Патент на изобретение описывал предложенный прибор, как использующий энергию излучения.

Устройство Теслы было революционным для своего времени, но объем получаемой им электроэнергии был небольшим, и рассматривать атмосферное электричество как альтернативный источник энергии, было неверно. Совсем недавно изобретатель Стивен Марк запатентовал прибор, производящий электричество в больших объемах. Его тороидальный генератор может подавать электричество для ламп накаливания и более сложных бытовых приборов. Он работает длительное время, не требуя внешней подпитки. Работа этого прибора основана на резонансных частотах, магнитных вихрях и токовых ударах в металле.

На фото рабочий образец тороидального генератора Стивена Марка

Бензиновые и дизельные генераторы

Любые виды генераторов могут использоваться в качестве основных или резервных источников питания. Во втором случае они применяются при отсутствии электроэнергии в центральной сети. Данные агрегаты получили широкое распространение на дачах и в загородных домах, где нередко случаются перебои с электричеством. С помощью генераторов возможно создать надежное автономное электроснабжение частного дома, позволяющее сохранить комфортные условия в любой ситуации. Современный рынок представляет большое количество бензиновых и дизельных генераторов, каждый из которых имеет определенные достоинства и недостатки.

Основными плюсами бензиновых агрегатов являются их сравнительно небольшие размеры, обеспечивающие компактность и мобильность. Они отличаются низким уровнем шума, экономичным расходом топлива, легким пуском двигателя в холодное время. Большое значение имеет сравнительно низкая цена. Некоторые бензогенераторы комплектуются топливными баками с увеличенным объемом, защитными кожухами от шума и непогоды, стартерами и системой автоматического ввода резерва.

В качестве недостатка можно отметить слабую мощность бензиновых генераторов, которая не превышает 15 кВт. Все приборы освещения, бытовая техника и оборудование должны иметь суммарную мощность, не превышающую параметры генератора. Бензиновые агрегаты могут непрерывно работать от 4 до 11 часов при 100% нагрузке. Если нагрузку уменьшить до 75%, то продолжительность работы увеличивается. При заранее известных высоких нагрузках, рекомендуется использование дизельного генератора.

Дизельные установки имеют более высокий моторесурс и мощность, они могут непрерывно эксплуатироваться в течение продолжительного времени. Одним из основных преимуществ считается экономный расход топлива. Однако по сравнению с бензиновыми, дизельные генераторы обладают большими габаритами и стоят значительно дороже. Для их запуска в холодное время требуется обязательный предварительный подогрев. Такие установки хорошо зарекомендовали себя в условиях непрерывной продолжительной эксплуатации, когда становится заметна существенная экономия дизельного топлива.

Поэтому при решении вопроса, какой генератор выбрать, бензиновый или дизельный, нужно в первую очередь учитывать конкретные условия эксплуатации. Если установка требуется от случая к случаю, можно вполне обойтись бензиновым агрегатом. Однако постоянное электроснабжение обеспечивается только дизельным генератором.

Солнечная батарея

Для рассмотренных технологий автономного электроснабжения загородного дома нужна подпитка извне (бензин и электричество). Солнечная батарея выгодна тем, что берет энергию прямо на месте. Ей не нужна дозаправка топливом и перезарядка аккумуляторов. Она не отравляет воздух выхлопными газами и не создает шума.

Гарантийный срок эксплуатации современных солнечных панелей составляет 25 лет. Этого вполне хватает для полной окупаемости расходов и снижения стоимости киловатт часа.

Рассмотрим подробнее, что может дать солнечное автономное электричество дачному дому и насколько выгодно его использование.

Стоимость солнечных батарей нельзя назвать низкой. Так за монокристаллическую гелиопанель, которая вырабатывает в час 150 Ватт электричества, придется заплатить от 11 000 рублей.

В практическом плане использования солнечной энергии нужно говорить не об одной батарее, а о комплектной фотоэлектрической станции. Она состоит из 4-х солнечных панелей, двух мощных аккумуляторов емкостью по 200 А*ч каждый, инвертора напряжения (преобразует постоянный ток 12 вольт в переменный 220 Вольт) и контроллера.

За один солнечный день такая система выдает 2,5 кВт/ч электричества. Этого вполне хватает для электроснабжения небольшого дачного дома. Принимая в расчет пасмурные дни, будем считать, что средняя выработка энергии составляет 1,5 кВт/ч в сутки.

При средней стоимости «солнечного» комплекта в 130 тысяч рублей он проработает не менее 25 лет. Аккумуляторы столько не живут, поэтому за это время нам придется поменять их 2 раза. Стоимость аккумуляторов составляет 30 000 рублей. Расходы на весь период эксплуатации гелиоустановки составят: 130 000 +(30 000х2 = 60 000) = 190 000 рублей.

За 25 лет станция сгенерирует нам 1,5 кВт/ч *365 дней*25 лет = 13688 кВт/ч. Разделив стоимость расходов на солнечную станцию на общее количество полученного электричества, мы получаем 13,9 рублей за один киловатт. Это в 2,75 раза дороже сетевого тарифа, но зато гарантирует пользователю полную энергонезависимость.

Если учесть тот факт, что солнечные технологии не стоят на месте, то в скором времени мы получим более емкие и дешевые аккумуляторы, а также батареи с повышенным КПД и сроком службы.

Подводя итог нашего мини-исследования, выставим оценки рассмотренным вариантам. Итак, наибольшая стоимость автономного электричества получается у бензинового генератора (в 6 раз дороже сетевого). На втором месте стоят сразу две установки: газовый генератор и солнечная станция.

Формально пальму первенства придется отдать аккумуляторному преобразователю, поскольку у него цена энергии самая низкая (10,12 руб). Однако, с ним может поспорить солнечная батарея. Она полностью автономна и не загрязняет воздух вредными выбросами.

Результат

Электричество от земли и нулевого провода

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.

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.

Принципы выбора

Заключение

Заключение

Заключение

В результате проведенных действий, к отрицательному полюсу подключение производится путем заземления, а к положительному — при помощи проводника, конвективного тока (то есть того же электрического, но в котором перенос заряженных частиц происходит упорядоченно).

Получается, что такой источник является простым и удобным в устройстве и эксплуатации, экологически чистым и исключительно дешевым.

Конечно, он подвержен колебаниям, в зависимости от времени года и погодных условий. Но обычно эти природные явления составляют не более 30% от средних показателей. В любом случае, как альтернативный источник энергии, электричество из земли представляется очень перспективным.