Протягом трьох років мені довелося жити у заміському будинку без централізованого електропостачання і за цей час вдалося налагодити автономну енергетичну систему, яка дозволяє жити та працювати сім'ї у будь-яку пору року.

У сучасного життябагато хто прагне побудувати заміські будинки і по можливості проводити там більше часу. При цьому енергетика передмість розвивається слабо, обладнання в сильно зношеному стані, дроти крадуть, відключення на невизначений термін (як правило тоді, коду найбільше потрібно) стали звичним явищем.

Прогноз розвитку ситуації швидше за все песимістичний — ситуація лише погіршуватиметься, а електроенергія дорожчатиме…

Тим, хто не хоче чекати «біля моря погоди», звернений цей матеріал та надія знайти однодумців. Ось деякі міркування та опис досягнутого.

Завдання автономного електропостачання може вирішуватися двома принципово різними способами:

• установка постійно (коли це необхідно) працюючої , яка забезпечує всі потреби в електриці;
• створення комплексної системи електроживлення, яка може включати і електростанцію, але працюючу лише тоді, коли потрібна велика потужність або інші джерела енергії вичерпані.

Перший спосіб має ту перевагу, що дозволяє не вирішувати безліч завдань і дає можливість користуватися стандартними технічними рішеннями, але має кілька протипоказань:

• необхідна електростанція, що має великий моторесурс, мала витрата палива, призначена для цілодобової експлуатації в режимі, що не обслуговується, не створює радіо перешкод, шуму і вібрацій, а отже дорога (правда деякі з цих проблем можна звести нанівець своїми силами);
• необхідне сховище палива і при цьому пожежобезпечне;
• для установки електростанції необхідно спеціальне приміщення, що дозволяє частково приховати недоліки доступних електростанцій тобто. має хороший фундамент, товсті стіни, витяжну вентиляцію, вихлопну трубу, що йде в небо;
• для усунення неприємних запахівбажано встановити досить високу вихлопну трубу, але в неї при експлуатації зимовий часвиникне проблема, яка полягає в тому, що велика частина труби не буде прогріватися вище точки роси і як наслідок після зупинки електростанції вода, що зібрала в трубі, замерзатиме і закриватиме трубу.

Цю проблему можна вирішити, встановивши біля нижньої точки труби зливний кран, з якого спускати конденсат перед вимкненням електростанції або (і) забезпечивши теплоізоляцію всієї труби.

Знизити витрати на паливо можна перевівши електростанцію з рідкого палива на газоподібне, що одночасно знизить токсичність вихлопних газів, але цей спосіб застосовується тільки для чотиритактних двигунів.

Всі ці міркування були використані при встановленні електростанції АБ -4, яка багато в чому поступається імпортним, але має і великі переваги: дешевизна, невибагливість до умов експлуатації, великий моторесурс, доступні запчастини - в її основі використовується двигун (вірніше його 1/2 частина) від 30 - сильного "Запорожця". На АБ-4 легко монтується автомобільний стартер та АКБ, внаслідок чого виходить зручна електростанція, яку може завести і дитина. АБ-4 була встановлена ​​в прибудові до гаража і частина охолоджуючого потоку повітря (у неї повітряне охолодження) взимку подається в гараж. Вихлопна труба 3/4″ з'єднана з електростанцією відрізком гофрованої трубиз нержавіючої сталі, а перед трубою на стіні приміщення змонтований автомобільний глушник. Як паливо використовується газ пропан у балонах по 50 л. Потужності АБ-4 цілком достатньо для роботи будь-яких електроінструментів, включаючи електрозварювання. Але використовується вона завжди т.к. при всіх хитрощі рівень шуму все-таки помітний особливо ввечері влітку, а взимку, коли вікна і двері закриті в будинку нічого не чути. Крім того, насправді постійно така потужність не потрібна, а використання електростанції практично на холостому ходу дуже непрактично - знос все одно йде і ккд прагне до нуля.

Тому мною було реалізовано складніший варіант, відповідний другому способу.

Для початку були піддані сумніву деякі стереотипи, що склалися:

1. Струм має бути змінним. Це твердження нав'язане виробниками електрообладнання за часів, коли єдиним способом змінити напругу було використання трансформатора. Зараз, коли більшість пристроїв мають безтрансформаторні блоки живлення, їм все одно постійним струмом їх живлять або змінним. Найпростіший спосібперевірити чи підійде Ваш пристрій на живлення постійним струмом - переконатися в наявності автовольтажу або запитати у фахівця. Звичайно, для постійного струмучудово підходять усі лампи розжарювання, електро нагрівальні приладита пристрої з колекторними двигунами. Уважно ознайомившись із наявною побутовою технікою, ви переконаєтеся, що проблеми виникають тільки з асинхронними двигунами, лампами денного світла, телевізорами (у частині системи розмагнічування кінескопа) та холодильниками. Всі ці проблеми переборні. І тому у себе в будинку я проклав дві електромережі: постійного та змінного струму. Обидві напругою 220 вольт. Внаслідок чого всі освітлення і пристрої, які вдалося пристосувати для постійного струму, підключені до першої, а решта — до другої і працюють тільки за наявності змінної напруги, тобто. коли працює електростанція Така схема дозволила використовувати для запасання електроенергії акумуляторні батареї 12В ємністю 7 А*год із числа застосовуваних у пристроях гарантованого електроживлення комп'ютерів. Їх встановлені два комплекти по 17 шт. АКБ даного типу є необслуговуваними, герметичними, що не боїться повного розряду та замерзання. Вони розвивають струм до 30 ампер, що при 220 вольтах дає дуже солідну потужність. Запасеної в них електроенергії мені вистачає за розумної економії на добу. Але все-таки я волію раз на добу заводити електростанцію на дві-три години і заряджати АКБ. Одночасно можна виконувати безліч робіт, для яких потрібен змінний струм.
2. Друга помилка, Що холодильник повинен бути обов'язково електричним. Насправді в СРСР навіть серійно випускалися холодильники, які харчуються побутовим газом — пропаном. На їхній основі робилися й електричні холодильники абсорбційного типу: «Морозко», «Іній», «Ладога» тощо. Вся різниця полягала в тому, що замість мініатюрного пальника встановлювався електронагрівач. Якщо взяти такий холодильник, вийняти з нього нагріваючий елементПоставити запальник від водогрію і витяжну трубу вивести через отвір, де встановлений перемикач режимів, то вийде відмінний газовий холодильник, що витрачає близько одного 50 л балона пропану на два місяці безперервної роботи. Звичайно, потрібно витяжну трубу вивести на вулицю і дотримуватись інших заходів протипожежної безпеки.
3. Третя помилка: використання перетворювачів постійної напруги в змінну — інверторів для живлення всієї мережі змінним струмомприносить більше проблемніж задоволення. Це пов'язано з тим, що інвертори, що випускаються зараз, виконані, як правило з підвищенням напруги з 12/24 вольт до 220В. Отже, запасати енергію доведеться в автомобільних АКБ з усіма їхніми недоліками (Прим. solarhome: тут автор не зовсім правий - зовсім не обов'язково застосовувати автомобільні АБ). Такі інвертори на достатню потужність дуже дорогі і не виносять роботи на довільне навантаження (наприклад холодильник) (Прим. solarhome: теж спірне твердження - зараз є інвертори для будь-яких цілей у дуже широкому ціновому діапазоні)Крім того, що б не писали в рекламних проспектах на їх виході не синусоїдальна напруга, а прямокутні імпульси, до яких багато електромоторів ставляться дуже погано. (Прим. solarhome: теж спірне твердження - зараз є інвертори для будь-яких цілей у дуже широкому ціновому діапазоні, а несинусоїдальні інвертори поступово йдуть у минуле). І найголовніше — в умовах сільської місцевості в зоні невпевненого телевізійного прийому навіть незначний рівень перешкод, який створює інвертор, позбавляє Вас можливості дивитися телевізор (і всіх ваших сусідів). Тому мені довелося відмовитись від використання інверторів скрізь, де це можливо і якщо інакше ніяк — то встановлювати саморобні безтрансформаторні інвертори 220 — 220, які працюють на одне конкретне навантаження, а не на всю мережу. Вони виходять недорогі і не створюють перешкод.
4. Система розмагнічування кінескопа у сучасних телевізорах та моніторах комп'ютерів щодня не потрібна. Ці прилади, як і самі комп'ютери, чудово працюють від постійного струму, а петлю розмагнічування треба відключити, поставивши додаткові тумблери. Його можна вмикати, коли телевізор живиться змінним струмом і вимикати при постійному (Прим. solarhome: мабуть, ця проблема теж практично в минулому, оскільки телевізори та монітори на кінескопах практично вже не застосовуються – їх замінили рідкокристалічні монітори, які також живляться постійною напругою).

Щоб отримати остаточне уявлення про створену систему, її треба доповнити і сонячною батареєю. Щоправда, ці частини більшою мірою вимагають доопрацювання, але свою функцію все ж таки виконують.

Вітрогенератор заряджає АКБ цілодобово (коли є вітер), тож до вихідних АКБ повністю заряджена. Вітрогенератор виготовлений повністю самостійно тому, що все, що пропонується промисловістю, несе в собі прагнення до гігантизму і погано пристосовано до життя (Прим.: зараз це не так - можна знайти недорогі та якісні китайського виробництва, які набагато ефективніше виготовленого автором статті карусельного вітряка). Тому вітроколесо виконано карусельного типу зі склопласту на епоксидної смоліі розміри його невеликі — 1*1,5 м. Таке колесо під силу виготовити та встановити будь-якій технічно підготовленій людині. Воно не створює переображення радіосигналів і шуму. Місце встановлення - коник даху - найменш доступне для сторонніх і найбільш доступне для вітру. У перспективі коліс буде кілька, що стоять поряд. Малі розміри колеса визначають його невисоку потужність, але й мале вітрове навантаження на крокви та відсутність вібрацій. Звичайно потужність, що знімається з колеса, невелика - в середньому близько 30 Вт, але це в середньому - потужність залежить від куба швидкості вітру. Вдвічі більша швидкість вітру — у вісім разів більша за потужність. І не треба забувати, що генератор використовується не для живлення, а лише для заряджання АКБ. Як генератор використовується перероблений генератор автомобіля, у якого замість обмотки збудження встановлено постійні магніти, а статорна обмотка перемотана тонким дротом. Це дозволяє отримувати прийнятний ККД, т.к. не витрачається дуже значна потужність на збудження. Напруга, що сильно змінюється від швидкості вітру, випрямляється і перетворюється до напруги 220 вольт. Вітроколесо з'єднане з генератором, що підвищує редуктором 1:5 і це великий недолік. Хотілося б переробити генератор, встановивши в ньому більш потужні рідкоземельні магніти і бажано збільшивши кількість полюсів, тоді можна отримати більш високий ККД і ефективну роботуза дуже малих вітрів без редуктора. (прим. сайт – замість турбіни карусельного типу краще використовувати турбіну типу Савоніус, або пропелерну – в останньому випадку можна спокійно обійтися без редуктора та суттєво підвищити ефективність використання енергії вітру – практично в 2 рази)

Сонячна батарея може добре доповнювати вітряк для тих же цілей, але з нею ті ж проблеми: те, що пропонують дуже дорого і має низьку напругу. Експерименти з 12-вольтовою малопотужною батареєю показали, що при безхмарному небі можна розраховувати на 12 вольт 0,1 ампера, що цілком достатньо, якщо встановити 20 шт. таких батарей, але де їх взяти за розумною з погляду покупця ціною? (Прим. solarhome - з моменту написання статті ситуація докорінно змінилася - можна знайти будь-які СБ за прийнятною ціною)

Викладені міркування та результати експериментів показують, що з тими чи іншими складнощами завдання вирішується навіть у кустарних умовах, треба лише відірватися від традиційних уявлень. Звичайно, це не серійні зразки, але свою роботу виконують уже не один рік.

На закінчення хочу нагадати, що на думку великої кількості незалежних експертів і, на мою думку, ситуація в енергетиці постійно ускладнюватиметься і частка автономії нікому не шкодила.

Продовжити читання

У зв'язку з частими відключеннями електроенергії, нестабільною напругою та частотою в електромережі Останнім часомдедалі частіше виникають питання: Як забезпечити себе електроенергією на час відключення основної електромережі? Яке джерело автономного живлення вибрати? І як це зробити?

Спочатку необхідно визначитися з умовами завдання.

Перша умова - споживана потужність навантаження. Ця потужність складається з потужностей окремих споживачів електроенергії. Кількість споживачів, із потужностей яких складається загальна потужність навантаження, залежатиме лише від вашого бажання. Однак слід мати на увазі, що ті споживачі, яких ви не включили до цього списку, повинні бути вимкнені під час роботи автономного джерелаелектроживлення. Недотримання цього може призвести до перевантаження і навіть виходу обладнання з ладу.

Тобто, вам необхідно зрозуміти, що ви хочете отримати? Забезпечити собі комфортне існування на час відключення незалежно від того, на скільки відключилася мережа, або обійтися кількома особливо важливими споживачами, відключення яких може призвести до серйозних матеріальних витрат(наприклад, система опалення).

Заміський будинок зазвичай споживає від 5 до 40 кВА. Сюди входить освітлення, системи опалення, водопостачання, каналізації, побутові електроприлади, системи охоронної та пожежної сигналізації, системи відеоспостереження.

Якщо ви вирішили запитати від автономного джерела частину споживачів (що доцільно з точки зору ціни), то з усього цього переліку вам необхідно вибрати, насамперед, найкритичніших до пропадання напруги споживачів ( аварійне освітлення, система опалення), і далі до них сумуємо менш критичні навантаження. Споживачі електроенергії, які не мають індуктивної складової потужності, називаються активними: лампи розжарювання, нагрівальні прилади. Однак просте підсумовування потужностей буде справедливим, поки ви не дійдете обладнання, яке має пускові струми. Воно має властивість споживати у кілька разів більший номінальний струм у момент запуску. Ці струми необхідно враховувати та давати відповідний запас за потужністю (приблизно 2,5-3,5 рази). Такі споживачі називаються індуктивними: електродрилі, електропили, насоси, компресори, холодильники, лазерні принтери тощо. Крім того, необхідно враховувати коефіцієнт одночасності, який показує відсоток одночасної роботи обладнання.

Основна потужність (Prime Rating Power)- це максимальна потужність, яку ДДУ може розвивати при безперервній роботі на змінному навантаженні необмежений час.Середня величина навантаження в 24-годинний період становить 70%, якщо інше не обумовлено виробником. Перевантаження протягом 1 години на 12 годин роботи не визначається ISO, але допускається. Мінімальна величина навантаження ДГУ становить 25% потужності PRP.

Тобто, якщо ви припускаєте, що ваша генераторна установка буде працювати як основне джерело електроенергії, то вам необхідно орієнтуватися саме на цю потужність. Якщо величина PRP не вказується, дана генераторна установка може працювати тільки як резервне джерело електропостачання.

Допоміжна та резервна потужність (Emergency Standby Power)- це максимальна, яку ДГУ може розвивати при роботі на змінному навантаженніпід час можливого перебою в електромережі, яку ДГУ резервує, за річного часу напрацювання не більше 500 годин. Середня потужність протягом 24-годинного періоду 70%, якщо інше не заявлено виробником. Навантаження не допускається.

Мінімальна величина навантаження ДГУ не регламентується, але становить 25% потужності PRP.

Тобто ця потужність, яку генераторна установка може розвивати короткочасно, як резервне джерело живлення. Потужність ESP завжди більша за потужність PRP, оскільки це потужність, яку розвиває генераторна установка на нетривалий час (не більше 500 годин на рік), але при цьому перевантаження не допускаються.

Таким чином, розрахунок споживаної потужності не такий простий, як це виглядає на перший погляд, завданням. І ми рекомендуємо для коректної та правильної оцінки споживаної потужності та безпомилкового підбору обладнання звертатися до фахівців.

Наступним важливим компонентом умови цієї задачі є час автономної роботи, тобто час, який буде працювати ваше джерело автономного живлення, поки не відновиться і не увійде в допустимі межі напруга основної електромережі.

Для визначення цього параметра вам необхідно проаналізувати, як часто і наскільки за часом відбуваються відключення електроенергії і, виходячи з цього, визначитися з часом автономної роботи, необхідним для вас.

Поясню чому це важливо. При короткочасних зникненнях напруги з невеликою періодичністю одним із варіантів вирішення проблеми автономного електропостачання є встановлення джерела безперебійного живлення, яке в режимі автономної роботи використовує електроенергію акумуляторних батарейкількість яких можна збільшувати в залежності від необхідного часу автономної роботи (до декількох десятків хвилин). При більш тривалих і частих відключення варіантом вирішення цієї проблеми є установка генераторної установки, для якої також необхідно передбачити достатній запас палива в залежності від часу автономної роботи.

І ще один момент необхідно врахувати при постановці умов цієї задачі - це наявність обладнання, критичного до різноманітних стрибків, імпульсів, пропадань напруги та відхилень частоти основної електромережі. Це електронні блоки керування обладнанням (наприклад, котлом системи опалення), комп'ютери, контролери охоронної та пожежної сигналізації, плазмові панелі тощо. Тобто обладнання, яке потребує саме якісного електропостачання, інакше воно може некоректно працювати чи просто вийти з ладу.

Тепер, коли умови завдання відомі, можна приступати до її вирішення. Існує кілька варіантів технічних рішень.

ДБЖ за принципом роботи можна розділити на дві групи: Off Lineі On Line. Off Line (Stand-By)тип ДБЖ, що допускають перерву живлення навантаження під час перемикання з вхідної мережі на інвертор (transfer time або час перемикання). On Lineтип ДБЖ, який забезпечує безперервне та фільтроване харчування навантаження. За визначенням, on-line ДБЖ мають нульовий час перемикання; навантаження ніколи не бачить переривання живлення.

Як правило, для використання як резервне джерело живлення для заміських будинків використовуються однофазні ДБЖ потужністю від 4 до 10 кВА класу On Line.

У порівнянні з резервними генераторними установками ДБЖ мають низку незаперечних переваг

• значно вищий коефіцієнт надійності;
• великий час напрацювання на відмову;
• висока якість електроенергії на виході;
• відсутність необхідності в періодичному обслуговуванні та заміні витратних матеріалів;
• безшумність роботи;
• простота підключення та монтажу.

Однак щоб забезпечити відносно великий час автономії (від декількох десятків хвилин до декількох годин), ДБЖ повинен комплектуватися достатньою кількістю акумуляторних батарей (далі АКБ) певної ємності, що обмежуватиметься найчастіше технічними можливостями ДБЖ, а саме можливостями зарядного пристрою АКБ. Крім того, час автономної роботи залежатиме ще від кількох параметрів: ступеня завантаженості ДБЖ, ефективності конкретного інвертора, температури довкілля, стану та ступеня зносу АКБ

Звичайно, є можливість створення потужної системи безперебійного живлення з більшим часом автономії. Але при цьому виникає питання економічної обґрунтованості такого рішення, а це важливий фактор у процесі вибору автономного джерела живлення.

В даний час на російському ринку існує дуже багато різноманітних генераторних установок, широкий спектр потужностей безлічі виробників, різні варіантивиконання яких змусять замислитися навіть досвідченого покупця.

Нижче наведемо класифікацію за основними ознаками конструкції генераторних установок. І наведемо короткі пояснення, так би мовити, на побутовому рівні щодо кожного з пунктів класифікації.

На вигляд виконання

• портативні - побутові, напівпрофесійні та професійні бензинові або дизельні генераторні установки потужністю до 12 кВА, можуть використовуватись як резервні джерела живлення; для харчування споживачів із середньою та великою інтенсивністю; для індивідуальної діяльності. мають повітряну системуохолодження, можуть бути з верхнім або нижнім розташуванням клапанів системи газорозподілу, надійні, зручні та невибагливі в експлуатації.
• стаціонарні - професійні дизельні електростанціїпотужністю від 10 до 2500 кВА, використовуються як основні та резервні джерела електроживлення. Мають рідинну систему охолодження, як правило, із верхнім розташуванням клапанів системи газорозподілу, відмінні ресурсні показники, низькі експлуатаційні витрати. Вимагають професійного монтажу.

За способом охолодження

• з повітряним охолодженням - генераторні установки, що охолоджуються навколишнім повітрям.
• з водяним охолодженням – генераторні установки, що охолоджуються рідиною (як правило, гліколеві суміші з водою).

За використовуваним паливом

• бензинові - генераторні установки, у яких як паливо використовується бензин.
• дизельні - генераторні установки, у яких як паливо використовується дизельне паливо.

За частотою обертання колінчастого валу двигуна

• 3000 об/хв - двигуни, що працюють на такій частоті, дешевше і менше, але набагато шумніші, з більш високою витратою палива та олії та мають менший ресурс;
• 1500 об/хв - ці двигуни більш тихі, з меншою витратою та вищим ресурсом. Можуть використовуватися як основне джерело живлення.

На вигляд генератора змінного струму

• з синхронним генератором, що мають більш високу якість електроенергії, здатні переносити короткочасні навантаження;
• з асинхронним генератором, конструктивно простіше та дешевше. Однак, мають досить низьку якість електроенергії на виході, не здатні до перевантажень.

За кількістю фаз

• однофазні (220 50 Гц), від такої генераторної установки можуть бути запитані тільки однофазні споживачі;
• трифазні (380, 220 В 50 Гц) від такої генераторної установки можуть бути запитані як трифазні споживачі, так і однофазні. Однак потрібно мати на увазі, що потужність однієї фази трифазної станції в 3 рази менша від загальної потужності установки. Також необхідно забезпечити рівномірність завантаження фаз, щоб уникнути так званого «перекосу» фаз, який погано позначається на стані генераторної установки.

За розташуванням клапанів системи газорозподілу

• з нижнім розташуванням клапанів;
• з верхнім розташуванням клапанів.

За способом запуску

• ручний - використовується лише для невеликих портативних станцій, запуск відбувається за допомогою шнура за допомогою розкручування колінвала двигуна до потрібної для запуску частоти;
• електростартерний – використовується для всіх установок, запуск відбувається за допомогою електростартера за допомогою повороту ключа запалювання;
• автоматичний – використовується для установок, у яких реалізовано функцію автоматичного запуску. Потребує наявності додаткового обладнання. Не обов'язково присутність людини під час запуску та прийняття навантаження.

Тепер розглянемо основні види генераторних установок у комплексі.

Генераторні установки з 2- або 4-тактним бензиновим двигуном

• 2-тактні двигуни, як правило, ставляться тільки на малопотужні і компактні генераторні установки (напрацювання на відмову не більше 500 годин);
• 4-тактні бензинові двигуни ставляться на серйозніші станції, але не більше 15 кВА (потужніше бензинових двигунів немає). Напрацювання на відмову від 1000 до 4000 годин. Основні виробники – американська компанія Briggs та японська Honda.

Генераторні установки із 4-тактним дизельним двигуном.

Дизельні генератори з повітряним охолодженням займають проміжне положення між бензиновими двигунами та дизельними рідинним охолодженням. Дизельні генераторні установки з повітряним охолодженням до 6 кВА мало чим відрізняються від своїх бензинових побратимів, хоча вони мають більший ресурс і більш надійні. Напрацювання на відмову понад 4000 годин. Основний виробник – японська компанія Yanmar.

Більш потужні дизельні двигуни з повітряним охолодженням до 20 кВА примхливі до якості палива, досить галасливі та громіздкі. Так що в цьому випадку краще шукати альтернативу серед дизельних двигунів із рідинним охолодженням. Основний виробник – німецька фірма Hatz.

Дизельні двигуни з рідинним охолодженням найбільш надійні та довговічні. Напрацювання на відмову до 20 000 годин. Вони відносяться до установок промислового класу.

Найприйнятніші з погляду оснащеності різними опціями. Основні виробники від 6 до 20 кВА:

1. Mitsubishi, від 20 до 275 - John Deere, від 200 до 500 кВА
2. Volvo і Perkins, понад 500 кВА – MTU.

Тепер підіб'ємо підсумок цього варіанту рішення. При частих та тривалих вимкненнях електроенергії або за відсутності зовнішньої мережі вибір очевидний. Однак якщо повернутись до третьої умови завдання про критичних до пропадань і якості електроенергії споживачів, ми бачимо, що цей варіант рішення малоприйнятний, тому що з моменту зникнення напруги до моменту його відновлення за допомогою генераторної установки відбувається перерва в електропостачанні і генераторна установка не захищає від різного роду спотворень вхідної мережі.

Щоб забезпечити критичних до якості електроенергії споживачів безперебійним харчуванням і водночас мати досить великий час автономії, ми рекомендуємо використовувати спільну роботу ДБЖ та ГУ. У момент зникнення напруги основний електромережі ДБЖ живить енергією АКБ найбільш відповідальних споживачів. Інші споживачі залишаються знеструмленими до моменту запуску генераторної установки. Після запуску ГУ ДБЖ переходить у нормальний режим роботи та заряджає АКБ. Це найбільш прийнятний варіант із погляду надійності.

Однак при спільної роботиДБЖ та ГУ необхідно мати на увазі, що при розрахунку потужності ГУ потужність ДБЖ, розраховану раніше, потрібно підсумовувати з потужностями інших споживачів електроенергії, враховуючи коефіцієнт запасу (1,3-2 залежно від того, який випрямляч у ДБЖ і чи є THD-фільтри), що враховує гармонійні спотворення самого ДБЖ. Отже, як бачимо, вирішення проблеми резервного електропостачання - досить складне і багатогранне завдання, що вимагає серйозного опрацювання. При цьому враховується безліч факторів, що стосуються як самого навантаження, так і обладнання. Ми рекомендуємо при вирішенні завдань такого роду, щоб уникнути помилок і для економії вашого часу консультуватися з фахівцями.

АТ "ІСТОК" працює на ринку зі створення засобів виробництва струму з 1959 року, накопичений за ці роки потенціал дозволяє запропонувати нашим клієнтам широкий спектр забезпечення автономним або резервним харчуванням об'єктів. Типових рішеньякі б підходили всім нема, і наші фахівці складуть проект саме під Ваш об'єкт заощаджуючи Ваші гроші.

Ми зацікавлені у довгостроковій, продуктивній та плідній співпраці. Звертайтесь до нашої компанії. Ми завжди налаштовані на взаємовигідну роботу!

Автономне та резервне харчування

Факт тривожного стану справ у російській енергетиці визнано насправді високому рівні. Непоодинокі аварії на лініях електропередач, хронічний брак потужностей, застаріле в моральному та фізичному планах обладнання постійно нагадують про себе позаплановими відключеннями електроенергії.

У міру поширення електричних приладіві машин все більш нагальною стає необхідність використання резервних джерел живлення. Зміна клімату призводить до почастішання природних катаклізмів, що викликають у свою чергу перебої в електропостачанні. Порушення електропостачання може призвести до економічного та виробничого збитку, а також створити ризик для життя та здоров'я громадян. Для запобігання або мінімізації збитків такого характеру використовують резервні джерела живлення.

Існуючі проблемив енергетичній галузі висувають на перший план встановлення незалежних джерел живлення. Автономна електростанція відіграє роль резерву джерела електропостачання, надаючи можливість максимально убезпечити споживача від аварійного відключенняелектропостачання.
У заміському будинку нерідко трапляються перебої у подачі електроенергії: хто з нас не бавив вечір зі свічкою, у незвичній тиші без телевізора? Як вирішити таку проблему? Багато дбайливих господарів дач і заміських будинків купують собі різні генератори для автономного харчування, як правило, дизельні або бензинові міні-електростанції.

Однак те, що зрозуміло приватним господарям, не завжди зрозуміле тим, кого призначили господарем за розпорядженням вище, тобто керівникам об'єктів підвищеної ваги. Примітним є той факт, що за результатами перевірки органів Ростехнагляду майже у всіх областях центру Росії більше 50% соціально значущих об'єктів не мають аварійного харчування. Наприклад, у Підмосков'ї лише 60 об'єктів із 148 мають свої мікротурбіни чи інші джерела автономного харчування.
Статистика сумна і вимагає вжиття рішучих заходів. Є відповідний указ, за ​​яким усі об'єкти підвищеної важливості повинні мати автономні джерела електроенергії.

Розгляньмо, які вимоги додаються до автономних джерел електропостачання для об'єктів підвищеної важливості.
Так як автономна електростанція набирає чинності при припиненні подачі струму від основного джерела, то значну роль відіграє автоматизованість. Це здатність резервного генератора до автоматичного запуску та зупинки при відключенні або відновленні електроживлення, а також при падінні певних параметрів. Крім того, автономне джерело живлення повинно автоматично поповнювати запаси паливно-мастильних матеріалів та мати масу інших корисних функцій.

Ця розумна вимога нерідко ігнорується під час встановлення міні-електростанцій на об'єктах підвищеної важливості. У багатьох випадках вони наводяться в дію після натискання кнопки запуску. Важко уявити, яких наслідків може призвести десятихвилинний перебій подачі електроенергії у роботі систем життєзабезпечення лікарень чи апаратури операційної.

Необхідна потужність резервного джерела живлення повинна бути визначена на етапі проектування та будівництва, і тоді виконано електричне розведення. Все залежить від того, які електричні пристроїви бажаєте підключити до резервного джерела живлення.

Не менш важливими вимогами є надійність та економічність автономного джерела. Причому найбільшу важливість має надійна робота автономної електростанції. Саме це має бути на першому плані у процесі її вибору.

Накопичувальне джерело безперебійного живлення підвищеної ємності

Системи безперебійного живлення (UPS Systems) сьогодні мають велику популярність у Росії. Якщо при тривалих перебоях в електропостачанні найчастіше використовуються автономні електростанції, то джерело безперебійного живлення (ДБЖ) - найбільш ефективне і, що важливо, економний спосібзабезпечити заміський будинок електроенергією за короткочасних, але частих неполадок в електромережі. Саме ця обставина і робимо їх незамінним атрибутом сучасного заміського житла.

Джерела безперебійного живлення використовують для підтримки напруги в мережі енергії акумуляторних батарей (АКБ). За наявності ДБЖ електроприлади, що знаходяться в будинку в момент вимкнення електрики, переходять на споживання електроенергії, накопиченої акумуляторами.

Така система є незамінною для комп'ютера, оскільки несподіване відключення електрики може призвести до втрати важливих документів, або, скажімо, холодильника, якщо несподівані сюрпризи відбуваються у спекотні дні. Крім цього, багато заміських будинків оснащені системами автономного опалення, а також водопостачання, що працюють лише за наявності електрики.

У порівнянні з автономними електростанціями, системи безперебійного електроживленнямають масу переваг. Насамперед, вони вважаються надійнішими (термін їхньої служби перевищує 10–20 років) і не вимагають витрат на експлуатацію на відміну від, скажімо, дизельних, бензинових або газових електрогенераторів. До того ж джерело безперебійного живлення не обтяжує його власника необхідністю періодичного обслуговування, за винятком заміни батарей, термін служби яких становить 3–10 років залежно від типу АКБ та режиму експлуатації.

Недоліком систем безперебійного живлення можна назвати обмежені ресурси. Іншими словами, якщо напруга в електромережі часто пропадає більш ніж на кілька годин, то найкраще замислитись про придбання автономної електростанції.

Перспективу убезпечити себе від збоїв у подачі електрики, купивши джерело безперебійного живлення, можна легко проілюструвати на цифрах. Так, лише за 5 років роботи ДБЖ дозволяє заощадити до 6 разів у порівнянні з бензогенератором, що має автоматичний запуск. Для чистоти розрахунків припустимо, що напруга зникає щотижня 10 годин. Як результат, використання системи безперебійного живлення не тільки обходиться дешевше, а й пов'язане з меншими клопотами.

Порівняння джерел живлення:

Наші фахівці здійснюють монтаж обладнання, перед тим, як здійснити роботи, ми проводимо проектування системи безперебійного живлення, під час якого намагаємось врахувати всі побажання замовників.

Незважаючи на обмежені ресурси, джерело безперебійного живлення може вільно забезпечити електроенергією великий котедж. Причому в результаті його роботи несподіване зникнення напруги в мережі ніяк не відіб'ється на роботі системи автономного опалення (газового котла), водопостачання, холодильника, систем протипожежної та охоронної безпеки, а також усіх ламп та приладів, підключених до електромережі.

При цьому, щоправда, у разі збою у подачі електрики краще утриматися від використання потужного електроустаткування. Так, можна перенести прання наступного дня, а також тимчасово відмовитися від використання посудомийної машини, як і праски. Однак краще перед тим, купити джерело безперебійного живлення, чітко розрахувати граничне навантаження, а, отже, і потребу в електроенергії.

Крім того, можна спроектувати систему електропостачання будинку таким чином, щоб подача електроенергії на потужні споживачі здійснювалася, минаючи ДБЖ, наприклад, безпосередньо до мережі електропостачання або через газовий генератор із системою автоматичного запуску. Таким чином, споживачі, які чутливі навіть до короткочасних відключень електрики (комп'ютери, домашня електроніка, освітлення, газовий або дизельний котел, холодильник), будуть надійно захищені. А споживачі, які допускають відключення електроенергії, отримуватимуть живлення через кілька секунд за допомогою автономної електростанції із системою автоматичного запуску.

Час, протягом якого ДБЖ зможе забезпечувати будинок електроенергією, залежатиме від потужності навантаження та ємності акумуляторних батарей. Що цікаво, хоч і фактори між собою тісно пов'язані, лінійної залежності між ними немає. Іншими словами, якщо навантаження несподівано зросте вдвічі, це не означає, що джерело безперебійного живлення протягне вдвічі менше.

Щоб розрахувати час резерву, потрібно враховувати безліч параметрів, зокрема ефективність конкретного ДБЖ, температуру навколишнього середовища, стан батарей і ступінь зносу акумуляторних батарей. Можна розрахувати приблизний час у разі використання батарей тієї чи іншої ємності.

Так, при напрузі 36 В ланцюга постійного струму ДБЖ зазвичай встановлюють 3 батареї напругою 12 кожна. У разі якщо, наприклад, ємність батарей досягає 100 Аxч, а потужність навантаження - 100 Вт, то система пропрацює 29 годин.

При напрузі 96 В ланцюга постійного струму ДБЖ потрібно встановити вже 8 батарей по 12 В кожна. Однак і час резерву в цьому випадку значно зростає.

Якщо відсутність електроенергії викликана періодичним відхиленням напруги, можна скористатися стабілізатором. Ці пристрої перетворюють електроенергію, що надходить із великими коливаннями напруги.

У разі повного провалу в подачі електрики стабілізатори напруги виявляються марними. З іншого боку, їх використання у складі системи безперебійного живлення дозволяє знизити навантаження на ДБЖ, тобто задіяти його лише тоді, коли живлення у мережі зникло повністю.

Тим не менш, при виборі ємності батарей не варто забувати, що погоня за максимальними значеннями може бути марною, оскільки можливості джерела безперебійного живлення обмежені граничним струмом зарядного пристрою. Щоправда, його можна збільшити, якщо встановити додаткові зарядні плати.

У будь-якому випадку для того, щоб купити ДБЖ, який максимально відповідав би поточним потребам, переважно звернутися за допомогою до фахівців. Встановлювати систему самостійно досить ризиковано, оскільки найменша помилка може призвести до небажаних наслідків та дорогого ремонту обладнання.

Ціль

Мінімізувати загальні витрати на систему автономного живлення (САП) вдома на тривалий проміжок часу.

У складі аналізованої САП маються на увазі:

• електрогенератор на двигуні внутрішнього згоряння;
• блок свинцево-кислотних акумуляторів (АКБ);
• зарядний пристрій для заряду АКБ;
• інвертор (перетворювач напруги АКБ ~220Вольт).

Зменшити час роботи генератора до 3,5 години на добу. Можливо, можна і трохи швидше, але є певна тривалість хімічних процесів у свинцево-кислотних АКБ, і є обмеження за температурою АКБ (40-45оС).

Витрати на паливо генератора

Для простоти інші експлуатаційні витрати на генератор не рахуємо – вони відносно малі.

• Нехай середня витрата генератора – 2 літри палива на годину.
• Нехай паливо коштує – 20 руб. за літр.
• Нехай генератор у складі САП працює 7 годин на добу.

Якщо вдасться знизити час роботи генератора до 3,5 годин на добу, то економія тільки на паливі - 500тис. рублів за десять років.

Ресурс генератора

Якщо генератор працює по 7 годин на добу, то його ресурс – 2500 годин буде витрачено за 1 рік. За вартості генератора з автозапуском 35 тис. руб, за 10 років їх з одним капітальним ремонтомдоведеться замінити 5 штук у сумі 175 тис. рублів.

Якщо нам вдасться знизити час роботи генератора до 3,5 години на добу, то очевидна економія тільки на ресурсі генераторів - 87тис. рублів за десять років. А з урахуванням вартості палива – 590тис. руб. за десять років.

Чому Андрій почав міркування з 7-ї години? Цей час близький до людей, які найчастіше використовуються, які не проводили розрахунків економічної ефективності САП.

Як можна знизити час роботи генератора?

Є лише один шлях – за рахунок прискореного заряду великим струмом АКБ досить великої ємності.

Тут є проблема - при зарядці АКБ струмом близьким до їхнього граничного, вони починають сильно грітися, при перегріві дуже швидко виходять з ладу. Перегрів батареї залежить і від температури навколишнього середовища.

Деякі сучасні батареї допускають струми заряду до 0,2С (тобто – до 20% від цифри ємності АКБ в ампер-годинниках) – це, щоправда, при температурі навколишнього середовища – 20С. Якщо АКБ розряджати до залишкової ємності 30%, а заряджати струмом 0,2С протягом 3,5 години, то (при ККД заряду АКБ=70%) через 3,5 години отримаємо заряд на АКБ, рівний 80%.

Ось графік залежності напруги свинцево-кислотної АКБ від рівня зарядженості. За припущенням Андрія це правильно при 20оС і за відключеної від усього АКБ протягом кількох годин.

Щоправда, у своїй, ми використовуємо лише 80-30 = 50% корисної ємності АКБ, тобто. купувати їх треба за ємністю в 2 рази більше за теоретичне значення споживання енергії в будинку.

Чому АКБ потрібно розряджати лише до 30%, а не до нуля, а заряджати лише до 80%, а не до 100%?

Розряджати АКБ менш ніж до 30% не рекомендується, т.к. у них при цьому почнеться різке зниження ресурсу. До-заряд АКБ з 80 до 100% необхідно виробляти малими струмами протягом багатьох годин (не менше 6-ти годин), що при частому використанні абсолютно невигідно з палива та ресурсу генератора (див. вище).

Проблема
Відомо, що у разі систематичного недозаряду свинцево-кислотних АКБ їхній ресурс значно знижується.

Які є варіанти?

• Існують сучасні АКБ, які (за даними від виробника) відносно стійкі до систематичного недозаряду, наприклад Challenger G12FT. Незважаючи на це, рекомендується хоча б раз на місяць проводити повний, 12-годинний заряд АКБ хорошим зарядним пристроєм (почавши з 0,1С).
• ви прочитаєте про "Економічну ("двотактну") систему автономного харчування", яка абсолютно позбавлена ​​цього недоліку, але "натомість" вимагає додаткових, але окупних інвестицій.

Щоб розрахувати ємність АКБ Андрій наводить деякі практичні прикидки для гіпотетичного будинку (80-150 кв.м., опалення та приготування їжі - не на електриці). При постійному проживанні 3-4 осіб, якщо не робити дурниць, то середньодобове споживання електрики взимку може становити до 700Вт/год (24-3,5) годин = 14,4кВт/год. З урахуванням недорозряду та недозаряду, АКБ повинні мати 28,8 кВт/год. Тобто. - АКБ з параметрами 12Вх150Ач має бути 16шт.

Про розрахунок вартості АКБ

Якщо взяти акумулятори типу OpzS (а це найбільш економічно вигідні батареї), то за ціною за штуку 19 т.р. (Дуже приблизно) потрібно буде витратити 19т.р. * 16шт = 304тис.руб. При зазначених характеристиках розряду (30-80%) кількість циклів заряд-розряд цього типу АКБ буде близько 1600, тобто. 4,4 роки. При перерахунку, за десять років ціна всіх АКБ складе 304*10/4,4= 690тыс.руб. А при 7-ми годинній (на добу) роботі генератора їх треба було б мати на суму 590 тис.руб.

"Втрати" за 10 років: 690-590 = 100т.р. (порівняйте із сумою в 590т.р. втрат на генераторі!!!).

Про вибір зарядного пристрою (ЗП)

ЗУ це - важливий вузолу САПах, т.к. від правильного заряду АКБ залежить термін їхнього життя. Воно має бути фірмовим, і не менше ніж 3 ступені заряду і повинно забезпечувати кожен акумулятор зарядним струмом не менше 0,2С. Також бажано мати достатню кількість регулювань для підстроювання під різні режимироботи. Ну, і, природно, його вихідна напруга має співпадати з напругою Вашого блоку АКБ (24 або 48 Вольт). 12В для такої потужної системи Андрій не радить.

Увага
При заряді АКБ дуже важливо не перегрівати батареї, інакше вони швидко вийдуть з ладу.
Вимагайте від постачальника повну документацію на АКБ (включаючи ТУ) та дійте строго за документами.

Про вибір інвертора

Інвертор це - досить складна та примхлива система. Він повинен бути:

• фірмовим,
• повинен мати достатні стаціонарну та пускову потужності,
• повинен мати на виході синусоїду (а не меандр або навіть модифіковану синусоїду),
• повинен мати сервіс у Вашому місті,
• природно, повинен працювати саме від тієї напруги, яку Ви сформуєте зі своїх акумуляторів,
• а також дуже не завадить велика кількістьваріантів налаштувань та широка функціональність.

Про вибір АКБ

Про вибір свинцево-кислотних акумуляторів для систем електроживлення можна почитати.

Висновок
Зниження щоденного часу роботи генератора з 7-ми до 3,5 години дасть за 10 років солідний економічний ефект, для нашого прикладу - близько 490тис. карбованців.

Примітка до висновку
У цій методиці має бути застосовано кваліфіковане "балансування" системи, т.к. при перевищенні струму заряду АКБ (а головне - їх температури) вони дуже швидко виходитимуть з ладу. Якщо для цього виду батарей знадобиться трохи збільшити час заряду, то це, напевно, буде правильно (все одно все треба рахувати).

Примусове охолодження АКБ, наприклад вентилятором, дуже допоможе збільшити термін їх експлуатації (підвал - ідеальне місце для АКБ при будь-якій системі, а для даного методу - особливо).

Розміщено учасником форуму «Будинок та Дача» Андрій А.А.
Редактор: Адамов Роман

Від електрики залежить безліч зручностей у житлових та побутових будинках. Однак перебої енергії не рідкісна справа у містах та передмістях. Для віддалених від цивілізації населених пунктів проблема тим паче насущна. іноді провести електромережу там просто неможливо. У таких випадках гостро постає питання незалежного вироблення струму.

Автономне електропостачання здатне забезпечувати спорудження енергією в потрібній кількості. При цьому не виникає коротких замикань, дотримується стабільності напруги, аварійні ситуаціїпрактично не відбуваються. Підключення подібного обладнання не настільки складне, як залежне від загальних мереж і часто окупається за більш швидкі терміни.

Вибір особистого джерела електрики – відповідальне заняття, що потребує вивчення нюансів. Особливо це стосується випадків, коли система виготовляється власноруч.