У цій статті: причини нестабільного енергопостачання в сільській місцевості; чим небезпечні скачки напруги в електромережі; види автономного енергозабезпечення - основне, резервне і додаткове; для вибору потужності електрогенератора необхідно визначити споживачів електроенергії, їм виробленої; генератори на невідновлюваних енергетичних ресурсах; відновлювальна енергія та генератори, здатні її перетворювати в електрику.
Якщо в межах міста проблема із забезпеченням своєї житлоплощі електроенергією виникає лише періодично, то з заміським будинком все куди складніше - проти, причому із завидною регулярністю, виступають комунальні мережі, що ушкоджуються в результаті природних явищ і дій мисливців за кольоровим металом. Можна, звичайно, повернутися до рішень початку минулого століття, а саме гасових ламп і лучину, врешті-решт, лягати спати на заході сонця, але навіщо це потрібно - ми адже звикли до благ цивілізації, нерозривно пов'язаним з електроенергією. Розглянемо питання енергонезалежності заміського котеджу від ненадійних центральних комунікацій.
Способи енергозабезпечення свого будинку
Володіння будинком в сільській місцевості, на значній відстані від промислових центрів, привабливо з позиції тиші, чистого повітря в оточенні природної природи. Однак ситуація, коли побутові прилади в такому будинку відмовляються працювати через більш низького або надмірно високої напруги в електромережі, ніж номінальна (220 В) - причому перепади напруги можуть перевищувати 10%, встановлені ГОСТ 13109-97, відома кожному власнику заміської нерухомості.
Проблема з браком напруги криється в значній протяжності провідних комунікацій, за якими до будинків надходить електричний струм - чим далі від ТП (трансформаторної підстанції) знаходиться котедж, тим більше падає напруга струму через опір алюмінію в проводах. Протягом доби напруга в сільській місцевості змінюється по відношенню до номінального через недостатню потужність ТП і електромереж - воно нижче днем, тому що в цей час найбільше споживачів електроенергії, вночі ж різко зростає, оскільки в цей час споживання електроенергії мінімально.
Стрибки напруги можуть стати причиною виходу з ладу побутової техніки - кажучи простіше, вона згорає. Сучасні побутові прилади, особливо європейського виробництва, розраховані на 10% перепади напруги в електромережі, але не більше того, а в сільській місцевості цілком можливі 20-30% стрибки напруги по відношенню до номінального.
Компенсувати перепади в електромережі можна за допомогою стабілізаторів, але в разі критичного падіння напруги (понад 45%) навіть кращі з них не допоможуть. Потрібні прилади, здатні забезпечити електроживлення для побутової техніки при відсутності електроенергії від центральних мереж. Їх вибір визначається цілями, з якими буде використано обладнання - резервне електропостачання, додаткове або основне.
Устаткування для резервного постачання електроенергією активується автоматично або вручну, його власником, при припиненні подачі електроживлення з центральної мережі або при критичному падінні в ній напруги - воно здатне підтримувати роботу побутової техніки протягом обмеженого часу, до тих пір, поки подача енергії не відновиться.
Додаткове (змішане) електропостачання необхідно в тих випадках, коли існує напруги в мережі недостатньо, а домочадці мають намір користуватися енергоємної побутовою технікою.
У разі, якщо котедж неможливо підключити до мереж центрального постачання електроенергією, а також при постійно низьку якість центрального енергопостачання, необхідне устаткування для автономного енергопостачання, яка виступає в ролі основного постачальника електроенергії.
Щоб спростити завдання, покладену на обладнання резервного і додаткового електропостачання, буде зручно розділити побутову техніку в будинку на три групи:
- в першій будуть електроприлади, безперебійна робота яких не потрібно і можна обійтися основним джерелом електропостачання. До них відносяться системи опалення «тепла підлога» або настінні ІЧ-панелі, електросауна, групи світильників, призначені для різних сценаріїв освітлення і т.п .;
- до другої групи включаються побутові прилади, що забезпечують комфортні умови проживання для домочадців - основне освітлення, кондиціонери, кухонні прилади, телевізори, аудіотехніка. Побутової техніки з цієї групи необхідно резервне електроживлення;
- електроприлади, зараховані до третьої групи, належать до життєво важливим - аварійне освітлення, системи охоронної та пожежної сигналізації, електронні замки, опалювальні котли, керовані автоматикою, насоси свердловин і т.п. Повноцінна робота техніки з третьої групи можливо тільки при безперебійному електроживленні, яке забезпечується додатковими або резервними джерелами в обов'язковому порядку.
Групування побутових споживачів електроенергії дозволить правильно підібрати потужність устаткування, який виробляє електрику, оцінити дійсні потреби і не переплатити за надмірно потужну, або придбати явно слабку модель.
Будь-яке обладнання для автономного електропостачання не здатна виробляти електрику з нічого - йому потрібні вихідні ресурси, які поділяються на поновлювані і не поновлювані. Досліджуємо типи генеруючих електроенергію приладів в залежності від ресурсів, їм необхідних.
Чи не поновлювані джерела енергії
Автономне енергозабезпечення будинку за допомогою обладнання, яке споживає нафтопродукти або природний газ і виробляє електрику, користується найбільшою популярністю серед власників заміської нерухомості через широкої популярності. Однак популярні лише генератори на бензиновому або дизельному паливі, про решту відомо менше.
Бензинові електрогенератори. Невеликі розміри і вага, коштують дешевше, ніж дизельні. Але вони не здатні постачати електроенергію споживачам безперебійно - їх тривалість роботи не більше 6 годин поспіль (моторесурс близько 4 місяців), тобто бензинові генератори призначені для періодичної роботи і підходять в тих випадках, коли подача електроенергії від основного постачальника припиняється на термін близько 2-5 годин і лише час від часу. Такі генератори підійдуть тільки в якості резервного джерела електроенергії.
Дизельні генератори. Масивні, габаритні і недешеві, проте їх потужність і робочий ресурс значно вище, ніж у бензинових моделей. Незважаючи на значну вартість, в експлуатації дизель-генератори більш вигідні, ніж бензинові - дешеве дизельне паливо і безперебійна робота понад 2-х років, тобто даний електрогенератор здатний працювати добу і місяці безперервно, за умови своєчасної дозаправки паливом. Генератори на дизельному паливі підходять в якості резервного, додаткового і основного постачальника електроенергії.
Газові електрогенератори. Їх вага, розміри і вартість, близькі до бензиновим установкам однакової потужності. Вони працюють на пропані, бутані і природному газі, але більш продуктивні на перших двох типах газоподібного палива. Незважаючи на схожий з бензиновими генераторами термін безперервної роботи - не більше 6 годин, газові генератори електроенергії мають більший моторесурс, що становить в середньому близько року. В якості основного джерела електроенергії газові генератори підходять з великим застереженням, але для резервного постачальника електроструму - цілком.
Когенератори або міні ТЕЦ. Якщо порівняти їх з описаними вище електрогенераторами, володіють двома значними перевагами: здатні виробляти не тільки електричну, а й теплову енергію; мають тривалим робочим ресурсом при безперебійному (щодобовому) використанні, що становить в середньому 4 роки. Залежно від моделі когенератори працюють на дизельному, газоподібному і твердому паливі. Маючи значні габарити, масу і вартість, міні ТЕЦ не підійдуть для енергозабезпечення одного будинку за містом, оскільки їх електрична потужність починається від 70 кВт - завдяки одній такій установці можна повністю вирішити питання цілорічного забезпечення електроенергією і теплом селища з декількох будинків.
Джерела безперебійного живлення на акумуляторах. За великим рахунком вони не відносяться до генераторним установкам, тому що не здатні самостійно виробляти електроенергію, лише накопичувати і віддавати її споживачеві при відсутності подачі електричної енергії від основного постачальника, найчастіше - центральної електромережі. Енергоємність ДБЖ визначається ємністю однієї акумуляційної батареї і кількості таких батарей в комплексі, в залежності від цього і кількості споживачів електроенергії термін автономної роботи ДБЖ може скласти від декількох годин до декількох діб. Термін служби одного комплекту ДБЖ - в середньому 6-8 років.
Відносно генераторних установок потрібно уточнити один момент - наведений термін ресурсу не означає, що після його вироблення електрогенератор доведеться утилізувати і купувати новий, необхідно лише провести капітальний ремонт генератора і, незважаючи на деяку втрату потужності, його працездатність відновиться.
Поновлювані джерела енергії
У природному середовищі нашої планети присутні постійно або виникають періодично джерела енергії, виробництво якої не пов'язане з діяльністю людини - вітер, течія води в річках, випромінювання сонця і т.п.
Вітрогенератори. Здатні перетворювати енергію вітру в електрику, однак при їх досить високу вартість - близько 35000 руб. за 1 кВт модель - ККД вітрових генераторів не перевищує 30%. Термін служби вітрогенераторів - близько 20 років, безперервність у виробленні електроенергії залежить від інтенсивності вітру. Розглядати дані установки в якості повноцінного джерела електропостачання можна лише за умови їх комплектації ДБЖ, а також резервним електрогенератором (бензиновим, дизельним) на випадок затишності.
Сонячні панелі. Вони поглинають енергію сонця і перетворюють її в електроенергію, поставляючи енергію споживачам більш стабільно, ніж вітрогенератори - якщо вітри дмуть з непостійною швидкістю, то сонячні промені освітлюють Землю протягом кожного світлового дня. ККД сонячних панелей складає близько 20%, термін служби - 20 років. Як і в разі вітрогенераторів, геліоустановки необхідно комплектувати ДБЖ. Потреба в резервному генераторі залежить від інтенсивності сонячного випромінювання в даній місцевості - в районах з достатнім числом сонячних днів додатковий генератор не знадобиться і кілька сонячних панелей з достатньою загальною площею можна використовувати, як основне джерело електроенергії.
Міні ГЕС. Енергія води, в порівнянні з вітрової та сонячної, значно стабільніше - якщо перші два джерела непостійні (ніч, затишність), то вода в струмках і річках тече в будь-який час року. Вартість обладнання для мініГЕС вище, ніж у вітрогенераторів і сонячних панелей, через більш складної конструкції, адже водяний електрогенератор працює в агресивних умовах. ККД мініГЕС становить близько 40-50%, термін служби - понад 50 років. МініГЕС здатна безперебійно забезпечувати електроенергією відразу кілька будинків протягом повного року.
На завершення
Ознайомившись з рекомендацією про поділ побутової техніки на групи за ступенем важливості, залишається лише з'ясувати, як саме підібрати потужність електрогенератора під техніку з однієї або декількох груп. Найпростіший спосіб - підсумовувати паспортну потужність побутових приладів, наприклад: мікрохвильовка - 0,9 кВт; міксер - 0,4 кВт; електрочайник - 2 кВт; пральна машина - 2,2 кВт; енергозберігаюча лампа - в середньому 0,02 кВт; телевізор - 0,15 кВт; супутникова антена - 0,03 кВт і т.д. Якщо скласти потужності перерахованих побутових приладів, то отримаємо енергоспоживання за годину, що дорівнює 5,7 кВт - чи означає це, що потрібно електрогенератор потужністю не менше 7,5 кВт (з 30% запасом потужності)? Зовсім ні, адже наведена техніка не працює постійно, тобто слід також врахувати її приблизний час роботи, наприклад: пральна машина - 3 години на тиждень; електричний чайник - 10 хвилин на кожне кип'ятіння води; мікрохвильова піч - 10 хвилин на розігрів однієї порції їжі; міксер - 10 хвилин; енергозберігаюча лампа - близько 5 годин на добу і т.д. Виходить, що для забезпечення електроенергією побутових приладів, описаних в якості прикладу, досить генератора потужністю близько 3 кВт, необхідно лише не включати техніку одночасно, тобто розподілити виникає на генератор навантаження за часом.
Вибір того чи іншого типу електрогенератора, особливо працюючого від поновлюваних джерел енергії, в першу чергу залежить від доступності вихідних паливних ресурсів. Наприклад, для газового електрогенератора потрібно стабільне постачання зрідженого природного газу, тобто потрібні балони з ним або цистерна газгольдера. а для ефективного енергопостачання за допомогою сонячних панелей - достатня кількість сонячних днів в році.
Вартість електроенергії, що поставляється центральними комунікаційними мережами, з року в рік зростає, при цьому її якість не змінюється на краще. Даний матеріал відкриває цикл статей, присвячених автономному енергозабезпечення заміського будинку, в яких будуть детально розглянуті існуючі типи електрогенераторів, детально досліджено питання їх вибору і експлуатації.
Абдюжанов Рустам, рмнт.ру
story: view | electrical: - | 1.0166 | 58