Система автономного электроснабжения (САЭ) обеспечивает электропитанием отдельно от основной сети и активно используется в загородных домах и коттеджах.

Система автономного электроснабжения состоит из:

1. Источника электропитания, который должен получать какую-либо энергию для преобразования ее в электрическую. Разные виды генераторов способны работать на разных видах газообразного либо жидкого топлива, на энергии солнца или ветра;
2. Системы, которая преобразует постоянный ток в переменный;
3. Автоматического механизма запуска работы генератора;
4. Механизма наблюдения за работой устройства – блока коммутации;
5. Батареи для накопления выработанной электроэнергии;
6. Проводки для передачи энергии из основной сети;
7. Механизма для стабилизации напряжения.

Ограниченные автономные системы электроснабжения

Для функционирования ограниченных автономных систем необходимо присутствие только необходимых подсистем и устройств. Работа с ограничениями будет возможна:

• Без стабилизатора, но не будет определенного вида тока;
• Генератор не обязателен, как и система автоматического запуска. Может отсутствовать и блок коммутации, однако придется пользоваться только электричеством, накопленным в аккумуляторах;
• Без батарей и инвертора – временной промежуток между работой генератора составляет несколько минут, а период работы несколько часов;
• Автономная работа генератора дает возможность получать электроэнергию без подключения к сети

Принцип работы автономной системы питания

Система автономного электроснабжения генерирует электричество из других видов энергии. Блок батарей приобретает заряд.

При отключении от внешней сети инвертор в ту же секунду начинает потреблять электроэнергию от заряженного аккумулятора. Контролирует этот процесс блок коммутации.

Режим генератора обеспечивает включение тока через источник электричества. Электричество начинает заряжать аккумулятор вновь, батареи приобретают заряд.

Если система перегрелась и генератор больше не может выполнять свои функции, пока не остынет, либо если аккумулятор уже зарядился на 100% и нет смысла продолжать его наполнение электроэнергией, то система выключается, и энергия больше не идет от генератора.

Особенным плюсом устройства является то, что время его работы может быть неограниченным. Обычный генератор имеет лимит периода рабочего процесса до двенадцати часов.

Но САЭ ограничена максимальным количеством заряда, который зависит от емкости батарей. Когда заряд исчерпан, то ток прекращается и устройство нуждается в дополнительной подзарядке.

Современные прогрессивные устройства автономной генерации электроэнергии

Современные прогрессивные устройства различают по принципу пропорциональности:

• Номинальная мощность инвертора должна быть такой же, как и у устройства стабилизатора. Наибольшую кратковременную мощность можно узнать по нагрузке, которую они выдерживают одновременно.
• Генератор должен быть мощнее по номинальному показателю минимум в два раза. Его номинальная мощность должна обязательно быть выше средней.

По принципу совмещения:

• Система включения генератора не только работает автоматически, но и встроена в пуск коммуникации, что дает компактность и удобство эксплуатации.
• Генератор электрической энергии совмещен с батарейным блоком и устройством инвертора. Таким образом, отсутствует лишнее преобразование тока с постоянного в переменный и с переменного в постоянный.

Особенно популярны в последние годы устройства генерации электроэнергии, которые работают на газе. При этом может использоваться и природный газ и сжиженный. Этот вариант получил наибольшее распространение среди потребителей благодаря своей экономичности и широко представлен в выставочных экспозициях.

Отпускная цена генератора, работающего на газообразном топливе, значительно ниже, чем устройств, которые работают на бензине или дизеле. Иногда она выгоднее в десять раз.

Электрогенераторы систем электроснабжения

Электрогенераторы для питания систем электроснабжения: бензиновые, дизельные, газовые – изготавливаются многими компаниями, почти все из них закупают движки на стороне и на их базе изготовляют электростанции.

Свойства электрогенераторов:

• Производитель мотора. Более высококачественными считают Honda, причём движки «по технологии Honda», «аналог Honda» такими не считаются.
• Расположение цилиндров желательно рядное, месторасположение клапанов — верхнее (обозначается OHV).
• Мощность электростанции. Более значительный параметр. Для системы самостоятельного электроснабжения рекомендовано взыскивать двукратную мощность от номинальной потребляемой. Это даст, не изменяя числа покупателей, заряжать батареи, формируя запас времени для замораживания электродвигателя. Предельная номинальная мощность мотора зависит от суммы потребляемой мощности и от предельного тока зарядки. К примеру, при потребляемой мощности 1200 ВА, при наивысшем токе зарядки 50 А и напряжении зарядки 14 В, нужно производить 1900 ВА.
• Тип горючего. Более долговременными считаются дизельные генераторы, далее идут газовые, потом — бензиновые. Ресурс дизельных в полтора раза больше, чем бензиновых. Цена на 1 кВт*ч ниже всего у газовых электрических станций. Причём цена 1 кВт*ч у станций, работающих от природного газа невысокого давления, приблизительно в 10 раз ниже, чем у поставщиков городской электросети.
• Тип самого генератора. Синхронный генератор разрешает краткосрочно производить мощность в 2-4 раза больше номинальной и подходит для питания электроприборов с высочайшими стартерными токами. Асинхронный не имеет возможности выдавать мощность больше номинальной, но содержит ресурс и не чувствителен к замыканию.
• Для бензиновых электродвигателей принципиальна численность цилиндров. Если цилиндр только один, высока возможность залива свечки, в результате чего он не заведётся.
• Для газовых электрогенераторов аннотация на русском языке должна быть в обязательном порядке, газогенераторы без памятки на русском языке к перепродаже запрещены.
• Электростартер обязателен. Как правило, производятся синхронные генераторы, работающие в режиме стартера.
• Стоимость электричества. Как правило, с повышением номинальной мощности цена сокращается, но малое употребление горючего электрогенератором нельзя не принимать во внимание.
• Ёмкость бака и потребляемый объем горючего.
• Уровень шума. Высококачественные электрогенераторы снабжаются глушителями с небольшим уровнем шума. Дополнительно понизить шум могут помочь звукопоглощающие кожухи.
• Вес генератора, присутствие колес для комфортной транспортировки.
• Счетчик моточасов. Нужен для актуального технического обслуживания.
• Наличие встроенного автомата пуска (САП).

Особенности автономные систем электроснабжения

Автономные энергоустановки пользуются большим спросом как у частных лиц – владельцев загородных домов, дач, коттеджей, так и у представителей бизнеса – начиная от небольших станций техобслуживания, кафе, магазинов и заканчивая крупными промышленными предприятиями, строительными компаниями, инфраструктурными объектами.

Главная цель автономных систем электроснабжения – обеспечение независимости объекта (здания, сооружения, комплекса) от центральных энергоснабжающих систем или возможность энергоснабжения объектов в тех районах, где отсутствует возможность подключения к электрическим сетям.

Применение автономных систем электроснабжения

Автономные энергосистемы применяются на таких объектах, как:

• коттеджные и дачные поселки, новые микрорайоны;
• производственные предприятия, для которых имеет решающее значение непрерывность производственного процесса;
• военные объекты;
• учреждения здравоохранения;
• телекоммуникационные объекты;
• ЦОДы;
• объекты торговли и оказания услуг, расположенные в неэлектрифицированных районах;
• частные дома, коттеджи, дачи;
• временные объекты – кемпинги, пляжные и рекреационные зоны, площадки проведения мероприятий (спортивных, общественных, музыкальных и т.д.);
• сельскохозяйственные объекты.

Представленный перечень далеко не полный – сегодня возможность иметь автономный источник энергии привлекает потребителей из самых разных сфер деятельности.

Виды генераторов для автономных систем электроснабжения

Для автономного электроснабжения применяются различные источники энергии. Наиболее востребованы – электрогенераторы. Такие генераторы являются полноценными автономными электростанциями, состоят они из двигателя и непосредственно генератора электрического тока.

Электрогенераторы различаются по типу топлива, которое используется для работы двигателя, и бывают бензиновыми, дизельными и газовыми.

Бензиновые автономные системы электроснабжения просты в использовании, компактны и недорого стоят, но расходуют много топлива, поэтому их целесообразно использовать в качестве резервного источника тока.

Дизельные электростанции стоят дороже бензиновых, их конструкция сложнее, но в эксплуатации они более экономичны и требуют меньше затрат. Такие установки используются для организации полнофункциональных автономных систем электроснабжения на различных объектах.

Газовые системы используются на крупных промышленных и инфраструктурных объектах. Они отличаются большими габаритами и высокой ценой, при этом производят энергию с очень низкой себестоимостью и имеют очень длительный срок службы.

Альтернативные системы и источники энергии

Наряду с электрогенераторами для организации автономных систем электроснабжения может быть использовано оборудование, работающее на альтернативных источниках энергии.

Наиболее распространенным является энергия ветра – такие установки успешно используются в горных районах Алтая, Урала и Хакасии, а также в северных прибрежных районах России, а за рубежом использование энергии ветра уже давно позволяет экономить на энергоресурсах огромные суммы.

Менее распространено в нашей стране использование солнечного света для получения энергии – это связано с неравномерным световым днем в ряде регионов и с высокой стоимостью внедрения таких систем. Тем не менее, частные коттеджи используют солнечные панели уже давно для организации автономного электропитания.

В то же время в зарубежных странах, климатические особенности которых предполагают большое количество солнечных дней, использование энергии солнца развито очень широко. Например, в странах ЮВА солнечная энергия – один из главных источников получения электричества. Панели там стоят недорого, они просты в монтаже и обслуживании и позволяют производить электроэнергию в необходимом количестве для любых объектов.

Солнечные и ветряные электростанции имеют два важных преимущества перед станциями, работающими на топливе – во-первых, они используют возобновляемые ресурсы, во-вторых, не приносят вреда экологии.

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