В работе электроснабжения коттеджа или загородного дома нередко случаются перебои в электропитании, особенно при большом удалении от мегаполисов. Для обеспечения автономного резервного электроснабжения сегодня предлагается немало эффективных приборов и схем, которые защищают чувствительную к перепадам напряжения бытовую технику и высокотехнологичное оборудование. Несложно представить себе, как чувствуют себя в глубинке хозяева домов в холодное время года при отключении электричества, особенно если на нем работает система автономного отопления и все электроприборы. Чтобы решить эту проблему, стоит установить в доме резервное электроснабжение.
Способы устранения перебоев в системе подачи электроэнергии
Выключение линии электропередач несет немало неудобства, и чтобы предотвратить многие проблемы, связанные с отключением электричества, разработано немало вариантов. Специалисты рекомендуют не отказывать себе во всех благах цивилизации, тем более, что ничего не надо изобретать - приборы для резервного электроснабжения дома есть в продаже. Они призваны стать альтернативным источником, который будет обеспечивать электричеством в том объеме, который длительное время будет обеспечивать работу основных электроприборов:
- охранных и противопожарных систем;
- принудительную вентиляцию и кондиционирование;
- запуск твердотопливного котла;
- насосы для работы водоснабжения и канализации;
- бытовые электроприборы и другое оборудование.
Все они не могут работать без электросети, поэтому так важна эффективная схема резервного электроснабжения. У многих загородных построек не всегда гарантируется надежная работа централизованной подачи электричества. Из-за нестабильных характеристик напряжения в сети и частых неплановых отключений электроснабжения на несколько часов, а то и суток, такие системы или чувствительные электроприборы выходят из строя. Загородный дом не должен быть местом решения постоянных проблем, а отличным местом для отдыха. Бесперебойное автономное электроснабжение коттеджа или загородного домовладения должно функционировать стабильно - для работы всех систем жизнеобеспечения.
Существует несколько вариантов решения проблемы с перебоями электропитания. Например, монтаж автономного резервного источника электроснабжения бесперебойного типа, который можно приобрести вместе с комплектом АКБ (аккумуляторных батарей). Они способны работать автономно некоторое время, в зависимости от их мощности и общей нагрузки.
Аккумуляторы для резервной системы питания гарантирует бесперебойное снабжение электроэнергией потребителей при длительных отключениях сети или при отсутствии внешних электросетей в удаленных районах.
Проект резервного электроснабжения
В проект резервного электроснабжения входит вся документация, где учитывается суммарная мощность всех автономных источников. В систему резервного автономного энергоснабжения загородного дома могут входить и ультрасовременные мини-электростанции, и традиционные источники электричества. Чем больше предполагается источников питания сети, тем больше эффективность. Однако, в такой проект должны быть внесены все показатели мощности генераторов и емкости аккумуляторов.
Проектная мощность автономного резервного электроснабжения, включая инвертор, рассчитывается так - суммарная мощность работающих устройств плюсуется и умножается на 3. Это вызвано тем, что при запуске техника тянет максимальное количество энергии. Данный показатель учитывается для того, чтобы автономная сеть справлялась с максимально возможной нагрузкой по проектной мощности. В расчеты входят потребности электропитания питаемых схемой приборов:
- активные нагревательные (плита и электрочайник, лампочки накаливания);
- индуктивные (холодильник, стиральная машина, телевизор, микроволновка и пр.)
Их потребляемую мощность суммируют (по таблице или согласно прилагаемой инструкции) и добавляют 20-25% от максимальной величины, на тот случай, если все электроприборы будут работать одновременно. То есть, небольшая дача с минимальным освещением, телевизором и холодильником будет работать по схеме резервного электроснабжения загородного дома при мощности в 2 кВт. Если пользоваться электроинструментом и другими приборами, то прибавляем еще 5-6 кВт.
Разновидности генераторов
Сегодня наиболее распространенные автономные резервные источники электроснабжения:
- станция бесперебойного питания;
- дизельный генератор;
- ветряной генератор;
- бензиновый генератор;
- инвертор.
1. Бензиновый электрогенератор считается одним из наиболее эффективных, хотя экономичным его не назовешь. Но для его достаточно при потребляемой мощности порядка 6 кВт. Такие источники энергии уместны там, где нет другой альтернативы, а бензин можно транспортировать без проблем. Например, если загородный дом стоит где-то у трассы или недалеко от бензоколонки.
Основные преимущества:
- почти бесшумная работа;
- хорошо запускается в зимний период;
- может использоваться как резервный источник.
2. В большом домовладении потребление энергии довольно больше, особенно если много осветительных приборов и нет другого отопления, кроме электрокаминов. При потребляемой мощности более 6 кВт специалисты рекомендуют приобрести дизельный генератор. Однако тут тоже не обойдется без значительных финансовых вложений. Зато он работает практические в любых условиях.
3. Ветряной генератор, или в просторечии «ветряк», довольно эффективен, но он может быть установлен в местности, где всегда дуют довольно сильные ветра или тянут по гонному ущелью сезонные сквозняки.
4. Среди резервных источников электроснабжения нового поколения также нередко используются импульсные конденсаторы (ИКЭ). Прекрасная альтернатива другим системам автономного электропитания, практически инновационное оборудование, которое можно приобрести в готовом виде. Эти портативные модели предлагают улучшенные характеристики бесперебойного питания, которые могут работать автономно или в системе резервного электроснабжения. Они предполагают такой комплект:
- преобразователь напряжения;
- реле переключения от сети к аккумулятору;
- зарядное устройство.
При подключении к схеме инвертора и автономных аккумуляторных батарей тоже получается мини-электростанция с достаточной мощностью.
Инверторная система на основе солнечных панелей
Во всем мире установка на крышу солнечных панелей - не новинка, а привычное дело. Правда стоит это дорого, но инвестиции через время окупаются. Энергия солнца легко преобразуется в переменный ток, однако не в каждом регионе ее достаточно для зарядки мощных батарей и полноценного обеспечения целого жилого дома.
В летнее время для зарядки аккумулятора для резервного электроснабжения этого может быть вполне достаточно, чтобы накапливать его для работы электросети в вечернее время - в течение нескольких часов. С дрогой стороны, такие панели оправданы, когда есть второй источник автономного электроснабжения, такой как дизельный генератор или инвертор.
Основное оборудование для работы по схеме получения энергии солнца и преобразования в электричество:
- солнечные панели, монтируемые на крыше дома или в другом месте;
- контроллер электрической зарядки;
- автоматическая защита постоянного/переменного тока;
- набор аккумуляторных батарей большой емкости;
- инверторный блок требуемой мощности.
Получается небольшая домашняя электростанция на территории удаленного больших городов коттеджа. Она может быть дополнена эффективной схемой инверторного типа, где источники энергии призваны эффективно дополнять друг друга.
Система инверторного типа идеально подходит для обеспечения бесперебойного питания в комплексе с солнечными панелями. Генератор можно отключать, пока работает аккумулятор, заряжаемый от энергии солнца, существенно увеличивая срок его работы.
Инвертор
Инвертор - важная составляющая автономного электроснабжения загородного дома или коттеджа. Он дает возможность периодически отключать генератор, чтобы минимизировать расходы топлива. За рубежом, как альтернативная схема обеспечения электричеством, инверторы считаются неотъемлемой частью автономного электропитания. Они универсальны и в том случае, когда нет возможности использовать энергию ветра и солнца.
Этот аппарат сверхнадежен, функционирует по схеме «включи и забудь». Современные инверторы гарантируют бесперебойное резервное питание не только объектов недвижимости, но и «мобильного» жилья типа вагончики, яхты и авто-трейлеры и пр.
Для защиты от перебоев электропитания при отключении электричества хорошо справляется инвертор для резервного электроснабжения дома. При напряжении 220В он способен обеспечить снабжение электроэнергией, при минимальных затратах на обслуживание. При этом он предоставляет возможность подключать аккумуляторные батареи, дающие длительное резервное снабжение электричеством. Инверторы относят к линейке наиболее выносливых ИБП для использования домашних электроприборов и чувствительной к перепадам напряжения технике.
Важные плюсы инвертора:
- бесшумное функционирование;
- возможность установки в любом помещении;
- минимальный уход и обслуживание;
- высокая надежность;
- длительная гарантия производителя;
- отменное качество;
- стабильная подача электричества;
- автоматический переход с подключением на схему резервного электроснабжения.
Инвертор при отключении питания линии электропередач на улице или в поселке сроком до суток - вне конкуренции. Бесперебойное электроснабжение дачи или загородного участка с помощью инвертора при частом отключении выгоднее схемы работы с генератором.
Совет: Как вариант - генератор плюс инвертор. Тут суммируются их «плюсы» и нивелируются «минусы». Инвертор способен запустить генератор если разряжены аккумуляторы, а потом отключится без необходимости. Генератор шумит, поэтому целесообразно включать его днём, пока находиться на работе или вне дома, а вечером переходить на бесшумный инвертор.
Особенности работы электрогенератора
Электрические генераторы работают на разных источниках энергии и вырабатывают:
- 1-фазный ток - для питания приборов на 220 Вт;
- 3-фазный ток - на 380 Вт.
Генератор для резервного электроснабжения очень эффективен, а его мощность может превышать 16 кВт, поэтому вполне подходит для полноценного автономного обеспечения загородного дома. Как вариант - для поддержки бесперебойного питания при частых отключениях электричества.
Генератор открытого исполнения идет в комплекте с:
- автоматической системой вентиляции;
- щитом для обеспечения работы;
- системой газоотведения выхлопов;
- модулем автоматической топливной дозаправки;
- системой автоматического тушения пламени (противопожарные меры).
Минусы генератора:
Без смены фильтров, свечей и масла генератор выходит из строя, а также ему требуется:
- помещение с вентиляцией;
- канистры для транспортировки дизельного топлива или качественной зимней солярки для работы в холодное время года;
- фоновый шум и претензии соседей при несогласованных включениях;
- запах перерабатываемого дизтоплива;
- потребность в периодическом облуживании, заправке и контроле работы;
- соблюдение графика замены расходных материалов.
Хотя этих проблем не так много, чтобы отказаться от возможности его использования, но это нарушает покой и нормальный отдых в загородном доме. И хотя он гарантирует резервное электроснабжение и бесперебойное питание дома, его лучше использовать в комплексе с другими системами и в отсутствие хозяев дома.
Именно по этой причине дизельные электрогенераторы чаще всего применяется как резервный источник обеспечения электричеством. Сегодня на отечественном рынке предлагается немало разновидностей дизель-генераторов, используемых для резервного электроснабжения загородных домов, а также для отопления и подачи воды. Современные дизельные электростанции идут в модульном и классическом (открытом) варианте.
В зависимости от конкретных условий в качестве источников питания используют:
энергосистему;
собственные электростанции, работающие параллельно с энергосистемой;
электростанции и генераторные агрегаты, не предназначенные для параллельной работы с энергосистемой;
статические источники (электрохимические, фотоэлектрические и др.).
Местные источники электроэнергии, не работающие параллельно с энергосистемой, используются в основном:
в качестве резервных источников питания на случай прекращения подачи электроэнергии от централизованных источников, к которым относят указанные выше два первых источника питания;
в составе установок гарантированного бесперебойного электроснабжения;
при значительной удаленности предприятия от энергосистемы и др.
В связи с увеличением на промышленных предприятиях с повышенными требованиями к надежности питания потребность в местных источниках питания в настоящее время возрастает. В России их доля в производстве электроэнергии составляла в 1990 г. более 10 %, а в некоторых странах Западной Европы - превышала 20 %.
Типы собственных электростанций выбирают с учетом требуемой мощности, режима работы, требований к быстроте пуска и другим эксплуатационным показателям на основании технико-экономических расчетов.
Так, например, если мощность электростанции должна быть не менее нескольких мегаватт при длительной работе в качестве основного источника питания, то по соображениям надежности, долговечности и техническим параметрам выбирают паротурбинную заводскую ТЭЦ. При быстронарастающей нагрузке могут потребоваться быстрозапускающиеся паротурбинные агрегаты, а также дизельные агрегаты.
На промышленных предприятиях могут иметь место электроприемники, не допускающие даже кратковременных перерывов электроснабжения (их относят к особой группе I категории электроприемников по требуемой надежности питания). Такими электроприемниками являются: компьютеры, устройства автоматизированной обработки информации, устройства автоматизированного управления технологическим процессом производства и др.
Кратковременные перерывы в электроснабжении могут возникнуть при восстановлении питания устройствами автоматического повторного включения (АПВ) и автоматического включения резерва (АВР). Поэтому для электроприемников, не допускающих вообще перерывов питания, применяют высоконадежные автономные местные источники.
При малых требуемых мощностях электроприемников используют встраиваемые в них источники в виде гальванических элементов или малогабаритных аккумуляторов, при больших мощностях - установки гарантированного бесперебойного питания .
При очень жестких требованиях к надежности электроснабжения предусматривают параллельную работу двух одинаковых агрегатов, каждый из которых может на время отключения другого покрывать всю расчетную нагрузку. цеховые трансформаторные подстанции (ЦТП) . Число трансформаторов на ЦТП выбирают один или два, причем одно-трансформаторные подстанции применяют в следующих случаях:
для электроприемников, допускающих питание от одного нерезервированного источника (III категория по надежности питания);
для электроприемников II и I категорий при наличии резервных перемычек, связывающих данную однотрансформаторную ЦТП с другой или другими ЦТП на вторичном напряжении.
Двухтрансформаторные ЦТП применяют для питания электроприемников I
или II категорий, не имеющих на вторичном напряжении связи с другими подстанциями. Чтобы оба трансформатора надежно резервировали друг друга, их питают от независимых источников, а мощность каждого трансформатора выбирают одинаковой. Применяют также трехтрансформаторные ЦТП вместо двух двухтрансформаторных, где это оказывается целесообразно.
Принципы построения схем электропитания объектов
- Максимальное приближение источников высокого напряжения к потребителям;
- Сокращение ступеней трансформации;
- Повышение напряжения электропитающих сетей;
- Использование минимального количества электрооборудования;
- Раздельная работа линий и трансформаторов;
- Резервирование питания для отдельных категорий потребителей;
- Секционирование всех звеньев распределения энергии с применением устройств АВР при преобладании потребителей I и II категорий.
Что нужно знать о резервном электроснабжении частного дома? Советы потребителю
Снабжение частных домов электропитанием обычно обеспечивается централизованно, по основному электрическому вводу
. При пропадании (отсутствии) электропитания на основном вводе, все потребители электрической энергии отключаются. При этом, в отличие от квартиры, в частном доме отключаются также и все системы жизнеобеспечения, включая отопление и водоснабжение. И, если без «света» можно прожить, то без отопления (особенно зимой) затруднительно. Т.е., для частного дома постоянное наличие электропитания
является практически задачей жизнеобеспечения
.
Для целей обеспечения постоянного электропитания дома (особенно систем жизнеобеспечения) при отсутствии («пропадании») централизованного электроснабжения (основной ввод), предназначено резервное электроснабжение
.
Резервное электроснабжение представляет собой систему из одного или нескольких вспомогательных источников электричества, в качестве которых может использоваться и дополнительный ввод центральной сети (резервный ввод). Для частных домов, в которых предусматривается только один (основной) ввод электричества, резервное электроснабжение обеспечивается дополнительными источниками электроэнергии, независимыми от основной сети (автономными ).
В качестве автономных источников
резервного электроснабжения, в настоящее время могут использоваться следующие устройства.
Бензиновый генератор
– устройство, преобразующее механическую энергию, образующуюся в двигателе внутреннего сгорания при сжигании бензинового топлива, в электрическую.
Достоинства
: возможность работать при минусовых температурах (размещение на улице), невысокий шум при работе (50-70 дб), доступность топлива, менее сложное (чем у дизельного генератора) техническое обслуживание, наличие мобильных моделей, более простая и компактная конструкция, меньший вес, стоимость генератора.
Недостатки
: наличие выхлопных газов, взрывоопасность топлива и его высокая стоимость, небольшой моторесурс и время непрерывной работы (обычно 5–7 часов из-за возможности перегрева двигателя, нужен перерыв в работе минимум 1 час), низкий КПД (на 20-30% ниже дизельного генератора) и, вследствие этого, большой расход топлива. Для реализации функции автоматического ввода резерва (АВР) требуются дополнительные затраты, в базовый комплект поставки не входит.
или дизель-генераторная установка (ДГУ) преобразует, соответственно, механическую энергию, образующуюся в двигателе при сжигании дизельного топлива, в электрическую.
Достоинства
: возможность работы в любых погодных условиях (на улице), значительный моторесурс и время непрерывной работы (промышленные ДГУ предназначены для постоянной работы), доступность топлива (которое взрывобезопасно), более высокий КПД и экономичность (расход топлива в 1,2 – 1,5 раз меньше, чем у бензиновых генераторов). Наличие больших мощностей (до 200 кВт) – тоже достоинство, однако малозначимое для бытового использования (в частных домах).
Недостатки
: наличие выхлопных газов, значительный шум при работе (70-110 дб), сложная конструкция, требующая более квалифицированного (и дорогого) технического обслуживания, значительный вес, высокая цена (в 1,5-2 раза выше, чем у бензиновых генераторов). Кроме того, запуск ДГУ более зависим от наружной температуры, что требует принятия дополнительных мер (комплектация системами подогрева) при размещении генератора на улице. АВР, как и для всех генераторов – приобретается дополнительно.
Газовый генератор
или газовая электростанция преобразует механическую энергию, образующуюся в двигателе при сжигании газового топлива, в электрическую.
Достоинства
: возможность размещения как в доме, так и на улице, значительный моторесурс и самое высокое (из генераторов) время непрерывной работы (для газовых электростанций постоянного типа с жидкостным охлаждением), менее вредные выбросы в атмосферу (наименьшее из всех генераторов наличие в выхлопных газах токсичных веществ и сажи), малошумная работа, высокий КПД.
Недостатки
: менее доступный вид топлива (особенно магистральный газ), высокая стоимость (для станций с водяным охлаждением). При этом есть недорогие модели с воздушным охлаждением и временем непрерывной работы, сравнимым с бензиновыми генераторами.
Источник бесперебойного питания (ИБП)
обеспечивает резервное электропитание за счет дополнительных накопительных источников – аккумуляторных батарей. Кроме резервирования, выполняют также функцию улучшения качества электропитания, обеспечивая его характеристики в заданных пределах.
Достоинства
: функция автоматического включения встроена (не требуются дополнительные затраты на ее реализацию), экологическая чистота, стабилизация питающего напряжения, защита от «скачков» напряжения (по основному вводу), фильтрация помех электросети. Функции стабилизации и фильтрации предусмотрены не у всех моделей, а только у линейно-интерактивных (Smart UPS), On-Line и с двойным преобразованием (наиболее качественные, используются для питания серверов).
Недостатки
: ограничение времени работы десятками минут (для моделей до 20 кВт), размещение – только в технических (из-за шума и необходимости охлаждения) помещениях, шум при работе (от вентилятора охлаждения), значительная стоимость. Невозможно размещать на улице, или в неотапливаемых помещениях.
Инверторный источник питания (инвертор)
так же, как ИБП, использует для обеспечения резервного электропитания аккумуляторные батареи (АКБ).
Достоинства
: автоматическое включение, размещение в любых отапливаемых помещениях, бесшумность работы, экологическая чистота, простая стабилизация питающего напряжения, несложное обслуживание, стоимость.
Недостатки
: ограничение по мощности 5 кВт, необходимость замены аккумуляторов каждые 3-5 лет, ограниченное время автономной работы – около 24 часов (но значительно больше, чем у ИБП аналогичной мощности). Невозможно размещать на улице, или в «холодных» помещениях.
Солнечная электростанция
- комплекс устройств, который преобразует солнечную энергию в электрическую. Состоит из солнечных модулей, контроллера заряда, аккумуляторных батарей и инверторного блока.
Достоинства
: неограниченное время автономной работы, постоянное включение, доступность и бесплатность топлива, не требуется частое обслуживание, бесшумность, экологическая чистота.
Недостатки
: зависимость производительности от климатических условий и времени суток, требуется площадь (кровли) для размещения солнечных модулей, высокая цена. Зависимость от времени суток полностью компенсируется использованием аккумуляторных батарей, которые требуется менять каждые 3-5 лет.
Одной из задач
, решаемых в нашей компании при разработке проекта электрики
, является подбор источников резервного электропитания
, оптимально соответствующих потребностям Заказчика, в зависимости от его пожеланий и реальных условий электроснабжения конкретного дома. Под реальными условиями
электроснабжения понимаем известную (из разных источников, включая Интернет, знакомых и соседей) статистику наличия/отсутствия централизованного электропитания в той или иной местности или поселке.
Опыт проектирования и монтажа систем электроснабжения
, указывает на наличие следующих факторов
, определяющих подбор источников резервного электроснабжения
:
- время
, на которое возможно отключение электропитание по основному вводу, определяющее показатели автономной работы резервного источника;
- мощность
электрооборудования, требующего наличие бесперебойного электроснабжения, определяющая, соответственно, мощность источника резервного электропитания;
- тип напряжения
(220 или 380В);
- возможности объекта
(частного дома, участка, дополнительных сооружений на нем) по размещению оборудования, включая сам источник электропитания, дополнительное оснащение, АКБ, топливные баки и т.п.;
- необходимость автоматического запуска
/останова резервного источника электроснабжения;
- стоимость
источника резервного электроснабжения. Немаловажный фактор, хоть и не является полностью самостоятельным, поскольку зависит от всех перечисленных выше условий.
Из приведенных факторов, к реальным условиям эксплуатации можно отнести только возможное время перерывов в электропитании, которое не зависит от выбора Заказчика. Остальные факторы, хоть и являются частично объективными, допускают субъективный выбор:
- мощность резервного питания можно ограничить минимальным набором оборудования жизнеобеспечения (0,8-2 кВт), а можно подключить и весь дом (на всю выделенную мощность, например 15 кВт);
- то же касается напряжения резервного питания, необходимости автоматического запуска, места размещения и стоимости – все эти параметры определяются пожеланиями Заказчика (даже место размещения при желании можно «найти»).
В зависимости от наличия и действия перечисленных факторов, задача обеспечения дома резервным электропитанием
может быть решена различными способами.
Время автономной работы источника бесперебойного электропитания.
1. Для компенсации краткосрочных перебоев
электропитания основной сети (десятки минут, часы), достаточно использовать инвертор (часы) или ИБП (десятки минут) с минимальным комплектом аккумуляторных батарей. Использование всех остальных источников тоже «не запрещено», только затраты на них будут менее рациональными (о затратах – ниже).
2. При перебоях электропитания средней длительности
, до 18-24 часов, также можно применять инверторы, но с комплектом аккумуляторных батарей, рассчитанных на требуемое время (максимально допустимый для выбранной модели комплект). Применение остальных резервных источников (кроме бензиновых генераторов) также допустимо, особенно на больших мощностях. При их использовании следует учитывать стоимость и экологическую чистоту.
3. Длительные
(более суток) перерывы электропитания потребуют использования дизельных или газовых генераторов электроэнергии. Встроенный в дизельный генератор бак обычно рассчитан на 6-15 часов непрерывной работы (в зависимости от модели), поэтому для обеспечения более длительной работы дизельных генераторов следует предусматривать дополнительные емкости для хранения топлива. Газовые генераторы (электростанции) необходимо использовать постоянного типа с жидкостным охлаждением. При работе на сжиженном газе также потребуется резервуар для топлива соответствующего объема.
Альтернативные источники
резервного электропитания – солнечные электростанции, допустимо использовать во всех перечисленных случаях, поскольку они не имеют ограничений по длительности автономной работы
. Основными ограничениями, при выборе этого источника, будет небольшая мощность (одна стандартная солнечная панель – 250 Вт), зависимость
производительности от климатических условий
, а также стоимость.
Мощность источника резервного электроснабжения.
Требуемая мощность источника (или источников) резервного электропитания определяется нагрузками подключаемого оборудования. Перечень потребителей, которые требуется обеспечить резервным питанием, обсуждается нашими специалистами на этапе составления задания на проект электрики, при заполнении опросного листа
.
Перечень потребителей может включать всех, имеющихся в доме, однако существует минимальный «комплект»
, который необходимо обеспечивать бесперебойным электропитанием, если оно вообще предусматривается. К такому минимальному перечню оборудования можно отнести:
- котел отопления (за исключением электрического);
- насосное оборудование отопления и водоснабжения (канализации, если есть насосные станции);
- септик (если энергозависимый);
- домофон, другие устройства доступа в дом (исключая въездные ворота, которые можно открыть и вручную);
- холодильник (не обязательно, но полезно).
Минимальная потребная мощность источника резервного электропитания для домов средней площади 150-300 м.кв.
, может составить 0,8-2,0 кВт
(с холодильником).
Для указанной небольшой мощности
, в качестве источника резервного электропитания оптимально применить инвертор (или ИБП), который можно использовать для мощностей вплоть до 5 кВт
. ИБП применяются и для более высоких мощностей, но время их автономной работы, как описано выше, существенно меньше. Также можно применять солнечные станции, такое решение будет наиболее дорогостоящим (об этом ниже), но неограниченно по времени автономной работы.
Тип напряжения.
Возможно использование однофазных, либо трехфазных (220 или 380В) источников резервного электропитания. Выбор определяется не типом основного ввода в дом, а типом потребителя электричества. Соответственно, если есть хотя бы один трехфазный потребитель резервного питания, его источник должен быть на 380В. Такие источники обычно используются на мощностях выше средней – от 9-10 кВт.
Возможности объекта по размещению источника резервного электроснабжения.
Параметры места (помещения, строения, участка), которое можно использовать для размещения источника резервного электроснабжения, оказывают значительное влияние на возможные варианты реализации системы бесперебойного электропитания.
На участке
. При размещении источника резервного электроснабжения на участке, возможно использование только генераторов электроэнергии. Для генераторов необходимо предусмотреть дополнительные защитные мероприятия (от воздействия внешней среды), среди которых:
- оснащение дополнительным оборудованием: всепогодным шумозащитным кожухом, системой подогрева антифриза для зимнего периода, системой контроля заряда аккумулятора;
- прокладка в грунте электрических кабелей от генератора до щита резервного питания в доме, а также кабели управления от автоматики ввода резерва (если такая предусмотрена).
Дополнительные топливные баки рекомендуется устанавливать в отапливаемых помещениях.
Большинство газовых электростанций с жидкостным охлаждением, предназначенных для установки на территории в базовой комплектации исполняются во всепогодном шумозащитном кожухе. К такому генератору, кроме электрической проводки, должна быть проложена подводка газоснабжения (от центральной магистрали или газгольдера).
В отдельном строении
могут размещаться любые источники резервного электроснабжения (модели газогенераторов для помещений), при условии, что это строение отапливается. При размещении генератора
, в данном случае, должен быть выполнен ряд требований:
- обеспечен отвод из помещения отработанных газов («выхлопная труба»);
- предусмотрен приток и вытяжка в/из помещения воздуха для отвода тепла, выделяемого через радиатор при работе генератора;
- соблюдены внутренние габариты помещения, необходимые для беспрепятственного технического обслуживания генератора со всех сторон;
- габариты входной двери должны обеспечивать возможность вноса в помещение узлов для ремонта генератора (актуально для мощных моделей);
- для газового генератора должен быть выполнен ввод и подключение газовой магистрали (от магистрали или газгольдера).
В отдельном помещении дома
могут размещаться те же источники, что и в случае отдельного строения, при исполнении тех же требований. При использовании стационарных генераторов важно учесть, что шум от их работы может быть слышен в других помещениях дома (и весьма заметно). При монтаже выхлопной трубы нужно обратить внимание на размещение окон в доме, чтобы выхлопные газы не через них не попадали в дом. Исходя из перечисленных особенностей, стационарные генераторы – не лучший вариант источников резервного электроснабжения для размещения в жилом доме, даже в отдельно помещении.
В качестве генератора, при размещении в доме, предпочтительнее использовать мобильные бензиновые генераторы, которые, в случае необходимости, «выкатываются» (или выносятся) на улицу и там запускаются. Главными недостатками такого варианта являются невозможность реализации автоматического ввода резерва (только «ручное» включение), ограничение по мощности (12-16 кВт), а также непродолжительное время непрерывной работы (5-7 часов). Последнее обстоятельство делает этот вариант сопоставимым с инверторным источником питания (который включается автоматически и не нужно никуда носить). К достоинству можно отнести более низкую стоимость (примерно в 2 раза).
Предпочтительным, для размещения в отдельном помещении дома, будет использование бесшумных компактных источников резервного электроснабжения, не требующих отвода отработанных газов. К ним относятся инверторы, ИБП и альтернативные источники – солнечные станции.
В техническом помещении
, которое также используется для других целей (котельная, кладовая, хозяйственная комната и т.п.). Установка в таких помещениях генераторов (всех, кроме мобильных) практически невозможна. Это обусловлено тем, что в таких помещениях не представляется возможным выполнить требования, указанные выше (для размещения генераторов). В таких помещениях допустимо использовать вариант размещения инверторных источников резервного электроснабжения и солнечных станций. Можно разметить и мобильные бензиновые генераторы, если помещение имеет выход на улицу (чтобы не носить через дом).
В любом помещении допускается устанавливать только инверторы, бесшумные в работе и не требующие специальных условий размещения.
Автоматический запуск/останов резервного источника электроснабжения.
Автоматический запуск, безусловно, является очень полезной функцией, которая особенно важна в условиях отсутствия жильцов в доме. Все инверторные источники питания, ИБП и солнечные электростанции оснащаются этой функцией «по умолчанию».
Другое дело – генераторы, устройства автоматического ввода резерва АВР являются опциональными и стоят недешево. Кроме того, их установка и подключение требует выполнения дополнительных работ и материалов (для прокладки линий управления от АВР до генератора).
Таким образом, относительно недорогие системы резервного электроснабжения, до 5 кВт, с автономной работой до 24 часов и использованием инверторного источника, уже оснащены функцией автоматического включения (т.е., недорогие во всем). В то время как более мощные, долго работающие и более дорогостоящие генераторы требуют еще дополнительных затрат для установки АВР.
Отдельный вопрос, актуальный только для генераторов
– это вид топлива
для их работы. Каждый вариант топлива имеет достоинства и недостатки.
Бензин
: доступен, не требует разрешения на использование, бесшумная работа, стационарные и мобильные модели генераторов, более высокая стоимость топлива, взрывоопасен.
Дизель
: доступен, не требует разрешения на использование, только стационарные модели, самый высокий уровень шума при работе, умеренная стоимость.
Газ
: требуется разрешение на использование, наименее шумная работа, взрывоопасен, невысокая стоимость магистрального газа, но высокая стоимость оборудования. Для использования магистрального газа требуется его наличие, оформление и согласование пакета документов, необходимого для любого газопотребляющего оборудования. Для сжиженного газа нужна емкость (газгольдер). На практике, газгольдер можно установить и без разрешения, но стоимость сжиженного газа значительно превышает стоимость магистрального, что снижает привлекательность такого варианта.
Стоимость источника резервного электроснабжения.
Как упоминалось выше, стоимость источника резервного электропитания зависит, помимо модели, от его мощности и времени автономной работы.
Поскольку модели инверторных источников ограничены мощностью 5 кВт
, а бензиновые – временем непрерывной работы 5-7 часов, приведем оценку стоимости источников резервного электроснабжения именно для этих показателей. Приведена ориентировочная стоимость, для оборудования средней ценовой категории
. Цены указаны без монтажных работ.
1. , время автономной работы со встроенным баком 5,1-7 часов
, стоимость 45 000 руб
. Подключение дополнительных топливных баков у моделей такой мощности не предусмотрено, поэтому длительность автономной работы не увеличивается.
Увеличение времени автономной работы (24 часа и более) возможно только для моделей свыше 10 кВт,
стоимость которых от 400 000 руб., стоимость дополнительного топливного бака (500 литров) 10 000 руб., топливной линии с фикспакетом 24 000 руб., АВР 57 000 руб., итого общая стоимость от 492 000 руб
.
2. Бензиновый генератор
, время автономной работы со встроенным баком 5-7 часов, стоимость 34 500 руб
. Требуются перерывы в работе длительностью не менее 1 часа. Непрерывная работа в течение 24 часов не обеспечивается
.
3. Газовый генератор
с воздушным охлаждением, время непрерывной работы 6-8 часов, стоимость 39 000
руб. После перерыва в работе около 2 часов допускается дальнейшее использование.
Для увеличения времени автономной работы до 24 часов (и выше), необходимо использовать газовый генератор с жидкостным охлаждением
, модель которых начинаются от 8 кВт
, стоимость 360 000 руб
.
Возможные дополнительные расходы: получение разрешения на дополнительный ввод газа на участок от 300 000 до 900 000 руб. (в зависимости от ситуации в регионе, если вообще возможно). Для сжиженного газа – емкость (газгольдер), стоимость от 280 000 руб. Итого: наиболее приемлемый вариант со сжиженным газом 640 000 руб.
Теоретически можно рассматривать баллоны со сжиженным газом, которые устанавливаются в помещении. Но это небезопасно, к тому же, не обеспечит сутки работы.
4. ИБП
мощностью 5 кВт не позволяет заряжать дополнительные аккумуляторные батареи, а на встроенном комплекте время автономной работы составляет десятки минут
, стоимость 136 00 руб
.
Увеличение времени автономной работы до 10-14 часов
возможно только для моделей большой мощности, от 20 кВт
, стоимость такого ИБП с комплектом АКБ составит 1 160 000 руб
.
5. Инвертор
с блоком из 4 аккумуляторных батарей на 8 часов
работы 193 000
руб., на 24 часа
работы нужен блок из 8 аккумуляторных батарей, общая стоимость 298 600 руб
.
6. Солнечная станция
, время автономной работы не ограничено
, стоимость 650 000 руб.
Исходя из анализа стоимости
, можно сделать вывод, что на малых мощностях и при необходимости автономной работы до суток
, оптимальными являются инверторные источники
резервного питания, которые можно размещать в любом помещении. При не самой низкой стоимости, они обладают встроенной функцией автоматического включения. Недорогие генераторы (до 5 кВт) придется выносить на улицу, запускать вручную, останавливать каждые 5-7 часов работы и перезапускать через 1-2 часа. Дешево, но неудобно, особенно в отсутствие жильцов. Неплохой вариант для дачи
(сезонного проживания).
ИБП
мощностью от 20 кВт
, хоть по стоимости и сопоставимы с дизельными и газовыми генераторами подобной мощности (с дополнительными топливными баками), но по времени автономной работы значительно им уступают. А маломощные ИБП работают и вовсе десятки минут. Указанные ограничения по времени автономной работы делают эти устройства практически неприменимыми в качестве источников резервного электропитания частных домов.
Советы потребителю по выбору оптимального типа источника резервного электроснабжения.
1. Стационарные дизельные генераторы
наиболее предпочтительны при потребности в значительной мощности резервного электроснабжения, более 10 кВт
, длительном времени автономной работы (несколько суток
) и наличии места для их установки (а также для размещения дополнительных топливных баков), желательно на участке или в отдельном строении (для баков).
Стоимость значительная, дополнительные расходы на «уличную» комплектацию, топливные баки, прокладку наружной кабельной трассы и установку АВР.
Для ДГУ менее
10 кВт
установка топливных баков не предусмотрена и время автономной работы составит не более 7 часов. А для такого времени работы есть более подходящие варианты.
1. Стационарные бензиновые генераторы
разумно использовать при необходимости значительной резервной мощности, наличии места для установки и допущения возможности перерыва в работе каждые 5-7 часов.
2. Газовый генератор
может быть оптимален в том случае, когда емкость для газа уже предусмотрена (например, для работы газового котла) и питание генератора будет «попутным». Стоимость оборудования значительна, но и время автономной работы тоже. При выборе емкости газгольдера необходимо заранее учесть потребности газогенератора.
Реализация на магистральном газе не представляется реальной. Кроме значительной стоимости, есть большая вероятность получения отказа в использовании такого оборудования (исходя из различных «местных» обстоятельств).
3. Мобильные бензиновые генераторы
оптимальны для использования на мощностях до 16 кВт, когда длительное время непрерывной автономной работы не требуется (несколько часов). При умеренной стоимости получаем невозможность автоматического подключения, все «руками». Хорошо для случаев, когда всегда кто-то дома или для сезонного проживания на даче.
4. Источники бесперебойного питания
(ИБП) серьезно ограничены временем автономной работы, которая для малых мощностей составляет десятки минут. А 10-14 часов работы могут обеспечивать только мощные модели (от 20 кВт), которые стоят более миллиона рублей
. Для частного дома есть более предпочтительные варианты по всем параметрам, кроме экологической чистоты (на таких мощностях используются только генераторы с выхлопными газами).
5. Инверторный источник
электропитания
(инвертор) – оптимальный вариант при небольших нагрузках 2-5 кВт
и необходимости автономной работы до суток. При этом не занимает много места, бесшумный, с автоматическим включением хотя и не самый дешевый.
6. Солнечная станция
– самый маломощный и дорогостоящий источник электропитания (на 5 кВт понадобится 20 панелей, которые нужно где-то разместить и 650 тыс. руб.), зато возобновляемый, с неограниченным временем автономной работы и бесплатным топливом, который можно использовать и как основной источник питания (экономим на оплате электричества). Идеальный вариант
для объектов с ограниченной выделенной электрической мощностью, расположенных в живописных местах, которые не хочется «портить» выхлопными газами. И, конечно, для владельцев, не испытывающих материальных ограничений.
7. Варианты комбинированного
использования различных источников резервного электропитания также возможны, их конфигурация определяется более детальными расчетами, выполняемыми в проекте электроснабжения.
8. При частом отключении
основного электропитания, бензогенараторы лучше не использовать из-за малого моторесурса.
9. Если наличие шумов
неприемлемо, то использовать нужно инверторы и солнечные станции.
10. Не хочется «портить» воздух на участке вредными выхлопами – генераторы на любом топливе «под запретом».
11. Нет возможности предусмотреть отдельное помещение для размещения резервного источника электропитания, а он нужен – оптимально использовать инверторы.
12. Для разумной экономии
нужно обеспечивать резервным электропитанием только потребителей, связанных с жизнеобеспечением
, что позволит использовать более умеренные по стоимости источники, к которым относятся инверторы. При этом если потребуется обеспечение длительного времени автономной работы, сэкономить не получится.
Необходимую модель источника резервного электропитания, с требуемыми параметрами по типу и силе тока, мощности подберут специалисты нашей компании в процессе проектирования системы электроснабжения
частного дома.
Примеры наших работ с монтажом источныков резервного питания в частных домах:
Дизель-генератор в защитном кожухе, установленный на участке дома площадью 340 м.кв. во Владимирской области .
Инверторный источник резервного электропитания и стабилизатор напряжения в доме площадью 330 м.кв. в Солнечногорском районе Московской области .
- Вперёд
У Вас есть загородный дом, но нет возможности протянуть к нему линию электропередач
(ЛЭП)? Или подключение к централизованным сетям электроснабжения непомерно дорого?
А может быть, лучше сравнить эти 2 варианта — электроснабжение от ЛЭП и автономное
электроснабжение?
На первый взгляд, генерация собственного электричества от возобновляемых источников энергии является идеальным способом отказаться от оплаты ежемесячных счетов за электроэнергию. Для многих владельцев домов, генерация собственной энергии является подходящим решением, которое удовлетворит существующие потребности. Однако, такое решение требует определенных инвестиций как денег, так и времени как при покупке, так и при обслуживании вашей системы. В зависимости от вашего конкретного случая вы в конце концов можете и не сэкономить денег, однако вы точно получите независимость от сетей, и при этом будете генерировать энергию экологически чистую, и при этом не наносить вреда окружающей среде.
Когда более выгодна генерация собственной энергии?
Нами были проведены такие расчеты, которые показали, что если суммарная мощность Ваших потребителей (электрических нагрузок) не превышает нескольких кВт, потребляемая энергия меньше нескольких кВт*ч в сутки, а расстояние до точки подключения к сетям централизованного электроснабжения более нескольких
сотен метров, то автономная система электроснабжения для Вашего дома может быть
более выгодна, чем подключение к сетям
.
Иметь собственную электростанция целесообразно, когда:
- В вашем районе нет сети централизованного электроснабжения, или подключение связано с прокладкой новых линий электропередач и установке дополнительной подстанции. При подключении к сетям централизованного электроснабжения Вы должны будете оплатить стоимость подключения к сетям (в Московской области это более 30000 рублей за каждый кВт установленной мощности), стоимость прокладки низковольтной ЛЭП (стоимость колеблется в разных регионах от 10000 до 17000 долларов США за 1 км), а также платить за потребляемую электроэнергию по расценкам энергосетей. Хорошо, если таких как Вы несколько, и Вы можете разделить стоимость подключения и строительства ЛЭП. Если же Вы хотите делать это самостоятельно, Вам потребуется немало денег. Точнее много. Более того, даже после оплаты стоимости оборудования (линий электропередач, трансформаторных подстанций и т.п.), оно вам не будет принадлежать — оно будет на балансе электросетей. Вы фактически покупаете это оборудование для местных энергосетей.
- Вы хотите быть независимыми от ваших местных электросетей. При авариях на электросетях вы остаетесь без электроэнергии, а может даже и без тепла. В последнее время, в связи с изменениями климата, участились случаи природных катаклизмов, которые ведут к авариям в электрических сетях. Еще один фактор — предельный износ оборудования у электрогенераторов и электрических сетей. Даже без стихийных бедствий вполне вероятны технологические катастрофы — например, авария на Чагинской подстанции в Подмосковье, вызванная износом оборудования, привела к обесточиванию миллионов домов на несколько дней.
- Вы хотите уменьшить влияние электрогенерации на окружающую среду. Изменения климата в большой мере связаны с выбросами парниковых газов в окружающую среду. Энергетики и транспорт являются основными загрязнителями и источниками парниковых газов. Вы можете на своем конкретном месте помочь нашей планете быть чище и приостановить разрушительные процессы изменения климата.
- Местность, где находится ваш дом, богата ресурсами возобновляемой энергии. Вы удивитесь, но таких регионов очень много в России. Снижение стоимости оборудования возобновляемой энергетики позволило пересмотреть границы экономически эффективного применения возобновляемых источников энергии в России.
- У вас есть стратегические решения, которые позволят вам не остаться без энергии, когда нет прихода возобновляемой энергии. Здесь имеется ввиду, что, вследствие вероятностного прихода возобновляемой энергии, необходимо иметь резервный источник энергии, например, жидкотопливный электрогенератор. Вполне вероятно, что он будет практически всегда у вас простаивать, но для обеспечения надежного электроснабжения он необходим.
- Ну и наконец, вы не теряете надежду что и в нашем государстве будут введены в действие механизмы стимулирования генерации экологически чистой энергии. Такие, как существуют сейчас в развитых странах Европы, США, Китае, Индии, Японии и многих других.
В дополнение к вышесказанному, вам также необходимо:
- Исследовать юридические и природные препятствия для установки собственной электростанции
- Получить цены и технические характеристики от производителей или поставщиков оборудования
- Если ключевым фактором является экономическая целесообразность, вам нужно провести экономический анализ с учетом всех факторов, которые могут повлиять на стоимость генерируемой вами электроэнергии.
- Понимать основы использования систем на возобновляемых источниках энергии
- Рассмотреть возможности сочетания вашей системы с другими энергоисточниками, а также рассмотреть все способы по повышению энергоэффективности в вашем доме.
- Распланировать техническое обслуживание. Особенно это относится к системе, содержащей дизель- или бензо-электрический агрегат (как основной или резервный источник электроснабжения). Нужно будет следить за состоянием Вашей аккумуляторной
батареи. Минимум обслуживания требуют фотоэлектрические батареи.
Плюсы создания собственной автономной системы электроснабжения
- Вам не нужно платить за подключение к сетям централизованного электроснабжения и строительство ЛЭП,
- Вы не зависите от цен на электроэнергию.
- Вы сами являетесь хозяином своего оборудования и можете вырабатывать электроэнергию тогда, когда Вам хочется.
Вышеуказанные моменты для случая с солнечными батареями более подробно рассмотрены на странице «Солнечная электростанция — За и против «. Многие положения, рассмотренные в этой статье, относятся ко всем автономным электростанциям.
![](/uploads/d837607447.jpg)
Итак, из чего же должна состоять система автономного электроснабжения?
Обычно состав энергосистемы следующий:
- Источник электрической энергии
. Их может быть один или несколько. Им может быть:
- жидкотопливный генератор ЖТГ (бензо- или дизель- электрический агрегат)
- фотоэлектрическая батарея
- ветроэлектрическая установка
- микро или малая гидроэлектростанция
В качестве основного может применяться любой из перечисленных источников. Остальные
могут использоваться как дополнительные или резервные. - Аккумуляторная батарея
(АБ). В системах на возобновляемых источниках энергии,
в силу непостоянства возобновляемого ресурса, это необходимый элемент. Даже
если основной источник у Вас ЖТГ, наличие аккумуляторной батареи позволит
Вам включать его на непродолжительное время в течение дня, а электроэнергию
иметь непрерывно. - Инвертор
, т.е. преобразователь постоянного тока в переменный. Необходим,
если у Вас есть потребители переменного тока на напряжение 220 В, или если
Ваши потребители находятся на значительном расстоянии от АБ (потери в проводах
постоянного тока низкого напряжения могут оказаться существенными). - Контроллер заряда АБ. Необходим для предотвращения перезаряда и переразряда АБ. Очень часто бывает встроен в инвертор.
- Электротехническое оборудование — щиты, выключатели, автоматы, предохранители, кабели, система заземления и т.д. . В автономной системе электроснабжения необходимо использовать только энергоэффективные приборы. Например, использование ламп накаливания очень не рекомендуется, так как они потребляют ток в 4 раза больший, чем люминесцентные лампы, и в 10 раз больше, чем светодиодные. Несмотря на то, что обычно энергоэффективные приборы дороже, их использование может обернуться значительной экономией за счет снижения мощности источника энергии и емкости АБ.
С целью увеличения продолжительности работы системы в автономном режиме, система бесперебойного электропитания обычно содержит еще один или несколько возобновляемых источников энергии. В качестве ВИЭ используются вырабатывающие
электричество: (СБ), ветроэлектрические установки (ВЭУ), микроГЭС и, иногда, термоэлектрические генераторы (ТЭГ). Эти источники подключаются к АБ через контроллер заряда, защищающий АБ от перезаряда.
В средней полосе России, летом приходит около 5 кВт*ч солнечной энергии на 1 квадратный метр. Около 15% от этой энергии может быть преобразовано в электроэнергию в фотоэлектрических батареях. Зимой приход солнечной энергии минимален и в несколько раз меньше, чем летом (в декабре-январе — в 5-8 раз меньше, чем в июне-июле).
Мощность ВЭУ пропорциональна квадрату диаметра ветроколеса и определяется мощностью электрического генератора. Номинальную мощность ВЭУ обычно достигает при ветре около 10 м/с. По ветровым условиям в Средней России, за лето ВЭУ вырабатывает менее 20% количества электроэнергии от своего годового потенциала. Зато в остальное время года ВЭУ работает эффективнее СБ. В Московской области, где среднегодовая скорость ветра 3 м/с, ВЭУ вырабатывает 10-15% от указанного производителем номинального количества годовой электроэнергии. Например, ВЭУ мощность 1 кВт за год выработает не 8760 кВт.ч, а лишь 876-1314 кВт.ч.