Как выбрать накопитель электрической энергии для частного дома

Резервные источники питания для частного дома: генераторы против батарей

Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

В качестве альтернативных источников электроэнергии в быту на сегодняшний день применяются генераторы с двигателем внутреннего сгорания (чаще всего дизель-генераторы) и аккумуляторные батареи (АКБ), укомплектованные инвертором — преобразователем тока (из постоянного в переменный и наоборот). АКБ подключаются к сети через инвертор, с помощью него же происходит подзарядка батарей, когда электричество в сети есть.

Фото: «Солтек»

Источник бесперебойного питания, укомплектованный аккумуляторными батареями и инвертором, не займёт много места в доме

Оба типа имеют свои достоинства и недостатки. Главным минусом генераторов являются шум и выхлопные газы, производимые при работе. Зато дизель теоретически может функционировать сколько угодно, лишь бы было топливо. Во всяком случае, несколько дней подряд он проработать должен.

Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Для установки мощных ИБП с аккумуляторными батареями понадобится отдельная стойка

Системы, основанные на АКБ, имеют более существенные ограничения по времени работы. Обычно от нескольких десятков минут до нескольких часов. Для большей длительности потребуются аккумуляторы значительной ёмкости, и, соответственно, система получится слишком дорогой. Судите сами: недорогой дизель-генератор с выходной мощностью 2 кВт можно купить за 25–30 тыс. руб.

Комплект аккумуляторов, способных выдавать 2 кВт в течение 2–3 ч, обойдётся примерно вдвое дороже. Прибавьте к этому стоимость инвертора — минимум 30–40 тыс. руб. Полностью в сборе источник бесперебойного питания (ИБП) на полчаса-час работы обойдётся минимум в 100 тыс. руб. Зато использовать ИБП в качестве резервного источника — сплошное удовольствие. Ни выхлопа, ни шума, ни топлива, а переключение происходит практически мгновенно (генератор нужно ещё запустить).

Фото: Legrand

Модульный трёхфазный ИБП средней мощности Trimod HE (Legrand) со встроенным микропроцессором и модульной системой батарейных блоков

Для размещения аккумуляторов требуется отдельное, хорошо проветриваемое помещение, в котором устанавливаются изолированные стеллажи. Температура в нём не должна быть ниже рекомендованной производителями батарей (обычно 15 °С). Подробнее о выборе типа и марки аккумуляторов, их использовании и хранении мы поговорим в отдельной статье.

Схема системы бесперебойного электроснабжения

Фото: Legrand

Компактный однофазный ИБП KEOR S 3 кВA 20′ (Legrand), мощность от 3 до 10 кВА (от 133 тыс. руб­.)

Все источники резервного питания подбираются в зависимости от мощности подключаемой нагрузки. Она зависит от потребностей домовладельцев. Чтобы её подсчитать, нужно суммировать мощность всех устройств, которые будут подключены к источнику питания. Учтите, что чем больше выйдет эта сумма, тем дороже получится ИБП, поэтому имеет смысл ограничить нагрузку, оставив только самое необходимое — аварийное освещение, питание компонентов системы отопления и водоснабжения (вентиляция, скважинный насос и т. д.). Плюс одна-две розетки, чтобы можно было подключить телевизор или другую бытовую технику.

При выборе генератора или установке инверторной системы в первую очередь нужно определиться, как часто понадобится использовать дополнительный источник электроэнергии. Так, если вы бываете на даче только по выходным в летний период, достаточно бензинового генератора. При этом нужно помнить, что бензиновые или дизельные генераторы создают во время работы сильный шум и неприятный запах. Поэтому их нужно размещать в проветриваемых помещениях с хорошей звукоизоляцией. Более удобными в использовании являются инверторно-аккумуляторные системы, особенно если вы много времени проводите на даче и бесперебойный источник энергии нужен постоянно. Такая система, как правило, состоит из инвертора, аккумуляторных батарей, зарядного устройства, которое обеспечивает заряд аккумуляторов, контроллера, следящего за зарядом батареи.

Иван Хрипунов

Технический специалист компании «Каширский Двор»

Источники зарядки домашних аккумуляторов

Резервный домашний источник тока частного дома нуждается в регулярной зарядке. При отключении электричества аккумуляторы автоматически переходят в режим разряда. По истечении определённого времени оборудование будет нуждаться в зарядке.

Питание для зарядки АКБ обеспечивают несколькими способами:

• электрическая сеть;
• генераторы;
• солнечные батареи;
• ветровые генераторы.

Электрическая сеть

При наличии автономной системы энергоснабжения используют аккумуляторы для частных домов при отключении электричества. Источник бесперебойного питания мгновенно реагирует на отказ сетевого электропитания, в работу включаются АКБ.

После восстановления работы электросети ИБП переходит в режим зарядки батарей. Электронная промышленность производит различные модели зарядных устройств. На входе встроенный инвертор переменный ток делает постоянным, а на выходе ток становится снова переменным. Это происходит потому, что АКБ должна получать постоянный зарядный ток.

Генераторы

Для домов, стоящих вдалеке от централизованного энергоснабжения, используют генераторы, которые снабжают электрическим током внутренние электросети. Все виды генераторов (газовые, на жидком топливе) производят громкий шум. Поэтому их используют одновременно, как поставщика электроэнергии напрямую, так и для питания зарядных устройств ИБП.

Генератор включают на время зарядки аккумуляторных батарей. Затем заряженные АКБ переходят в режим разрядки, генератор прекращает свою работу.

Солнечные батареи

В последнее время появились новые платформы солнечных батарей с большим КПД. В районах, где большое количество солнечных дней в году, солнечные батареи эффективно справляются с электроснабжением и резервным питанием для домов вместо генераторов.

Преимущество фотомодулей состоит в том, что их можно приобретать отдельными фрагментами. Постепенно приобретая новые модули, наращивают мощность потребляемого тока. Объединение в одну систему электроэнергетики фотопанелей с аккумуляторами даёт выгоду в том, что электропитание в солнечные дни обеспечивает солнечная батарея, в пасмурную погоду и ночные часы включаются в работу АКБ.

Ветровые генераторы

Ветровые установки обладают малой энергоёмкостью. Как правило, для обеспечения электроэнергией частного домостроения ставят несколько установок, вплоть до нескольких десятков. Позволить такие устройства может только финансово обеспеченный хозяин коттеджа. Как и в случае солнечных батарей, ветровые генераторы работают в одной системе с домашними АКБ.

Где ставить генератор

Место установки генератора определяется габаритами источника. Также оно зависит от конструктивных особенностей. Например, дизельные устройства не только генерируют электроэнергию, но и сильно дымят. Поэтому нужно делать качественную вытяжку. Устройства, на которых нет кожуха, издают очень много шума. Следовательно, их лучше всего размещать в пристройке или в сарае. При установке резервного источника электроснабжения аккумуляторные батареи монтировать вовсе не обязательно. Поэтому нужно отвести место только под генератор.

В том случае, если установка резервного питания производится на улице, обратите внимание на то, какой у него способ запуска. А запускаться оно может как от аккумуляторной батареи, так и вручную

Правда, существуют устройства с автоматическим запуском при снижении напряжения в сети ниже нормы.

Что учесть при выборе автономного источника электричества?

Многие районы страны, как бы удивительно это не звучало, до сих пор не подключены к общей системе электроснабжения. Другие же страдают от постоянных перебоев с подачей электричества. Если электросетей в регионе нет, а строительство дома уже пора начинать, что же делать: ждать, когда участок будет подключен к сети или же искать альтернативные решения? Что делать, если электричество выключают по вечерам, а иногда в дневное время, а часто вообще непредсказуемо? Созерцание звездного неба и разогревание еды на костре – это, конечно, романтично, но без холодильника, лампочки, насоса и прочих благ цивилизации на даче уже обойтись сложно.

Рано или поздно каждый пытается найти способ подключить электричество на участок. Универсальной формулы выбора наилучшего его источника не существует, так как учитывать необходимо массу факторов:

• размер загородного дома, регулярность его посещения, обычное и максимальное количество человек, пребывающих в нем;
• число приборов, потребляющих энергию. Одно дело, если это пара лампочек, розетка и чайник. Гораздо сложнее решить вопрос электроснабжения дачного дома, если в нем будут работать много мощных электроприборов, начиная от нескольких телевизоров и холодильника, заканчивая водонагревателями и насосами;
• особенности региона. В ветреных регионах дорогой, на первый взгляд, ветряк будет наиболее экономичным и быстро окупаемым источником электричества, а в Московской области, например, ветер уже не будет таким выгодным источником энергии;
• наличие электросети. Если электросетей в регионе нет совсем, и их строительство вряд ли предвидится, специалисты рекомендуют использовать два источника автономного электроснабжения. Этим советом можно пренебречь, если на даче вы появляетесь редко.

Естественно, прежде чем выбрать вид и мощность автономного источника электричества, необходимо тщательно рассчитать количество потребляемой энергии

Во внимание принимают число электроприборов и особенности потребителей энергии. Суммарную мощность получают путем сложения потребностей всех бытовых приборов и оборудования

К полученному значению лучше накинуть 15-30%, чтобы подстраховаться и не бояться включить новый прибор. Следует помнить, что для обеспечения максимальной долговечности работы лучше, чтобы генератор функционировал на 80% своей мощности.

№1. Генератор для дачи: бензиновый, дизельный, газовый

Самый простой и популярный способ решить проблему электричества на земельном участке – это использовать топливный генератор электроэнергии. По сути, это миниатюрная электростанция, которая работает полностью автономно и превращает энергию сгорания топлива в электрическую. В качестве топлива используется бензин и дизель, реже газ. Для производства 1 кВт/час энергии в среднем потребуется от 0,25 до 0,5 л топлива.

С помощью генераторов электроснабжение дома организовать проще всего: купил, подключил и можно использовать, только не забывать вовремя доливать топливо. В этом и заключается основное преимущество. Главный минус – это необходимость постоянно покупать топливо, а если дом большой и электроприборов в нем немало, то расходы будут ощутимыми. К тому же, сам генератор также стоит денег, и чем его мощность выше, тем выше и цена. Но если сравнить с ветряком или солнечной панелью, то генератор, конечно же, выйдет дешевле.

Когда генератор является резервным источником энергии, важно, чтобы он не только вовремя включался в работу, но и своевременно отключался, чтобы не возникло столкновения двух встречных потоков заряженных электронов. Во избежание неприятностей уже давно разработан алгоритм включения генератора в общую систему

Если центральной сети электроснабжения нет, то рекомендуют использовать два генератора: один – основной, второй – резервный и включается в работу, когда в первом заканчивается топливо. Поочередная работа двух генераторов значительно увеличивает срок службы каждого.

От того, на каком топливе будет работать генератор, зависит его мощность, долговечность, шумность, а также расходы на эксплуатацию.

Дизельный генератор для дачи

Дизельные генераторы электроэнергии лучше всего подходят для постоянной работы. Длительное время беспрерывной работы обеспечивается наличием водяной системы охлаждения. Среди других его преимуществ:

• высокий запрос прочности. По долговечности дизельный генератор выигрывает у бензинового;
• среди дизельных двигателей есть намного более мощные модели, чем среди бензиновых, что позволяет использовать подобный источник энергии даже для снабжения больших загородных домов;
• дизель – более дешевое топливо по сравнению с бензином.

Среди минусов:

• цена;
• высокий шум при работе, поэтому без отдельного помещения со звукоизоляций и вентиляцией будет сложно обойтись. Выхлопные газы есть и у бензинового генератора, но они не такие едкие. Лучше всего поставить дизельный генератор на некотором удалении от дома, но при этом придется позаботиться о навесе и системе запирания, чтобы защитить генератор от кражи;
• запуск возможен при температуре не ниже -5С, хотя на данный момент появились дизельные генераторы в защитном кожухе, благодаря чему устройство можно поставить на улице и эксплуатировать при любых температурах.

Бензиновый генератор для дачи

Бензиновый генератор лучше подойдет в тех случаях, когда участок используется время от времени. Он также может работать в качестве резервного источника электропитания, когда участок подключен к общей сети. В условиях небольшой дачи с минимальным набором электроприборов бензиновый генератор показывает себя лучше всего. Мощность бензогенераторов обычно не выше 7-9 кВт (но можно найти модели и на 15, и даже 20 кВт), а работать дольше 8 часов беспрерывно они не могут – сильно нагреваются.

Преимущества:

• низкая по сравнению с дизельным аналогом стоимость генератора. Цена, конечно же, зависит от мощности, но она, в среднем, в два раза ниже, чем на дизельные модели;
• мобильность. Бензиновые генераторы легче и компактнее дизельных, поэтому при необходимости их несложно перемещать по участку;
• уровень шума ниже, чем у дизельного аналога;
• возможность работы при низких температурах.

Минусы:

• невысокий КПД;
• высокая стоимость бензина.

Уровень шума от дизельного и бензинового генератора зависит от типа корпуса и числа оборотов, на которых работает генератор: устройство с 1500 об/мин будет давать значительно боле низкий шум, чем аналогичное по мощности, но с 3000 об/мин, но и стоить будет дороже.

Газовый генератор для дачи

Газовые генераторы позволяют получать наиболее дешевую энергию, при этом КПД их работы высочайший, а шум минимальный. Мощность может достигать 24 кВт, генератор может функционировать круглосуточно, а газ обойдется дешевле бензина и дизельного топлива. Вот только пока такие устройства широкого распространения не приобрели, так как стоят немало, в эксплуатации сложны и требуют подключения к газопроводу, который есть не везде. Тем не менее, некоторые дачники подключают такие генераторы к газовым баллонам.

Когда и зачем применяется

Несмотря на то, что электропроводка в жилых квартирах и домах относится к 3 категории надёжности, нынешние понятия о комфорте и безопасности предполагают наличие бесперебойных источников электроэнергии для управляющей автоматики и базовых узлов систем жизнеобеспечения.

Система аварийного энергоснабжения разрабатывается исходя из следующей классификации вероятных отключений внешнего питания:

• импульсные отключения, связанные с колебанием уровня напряжения (не более нескольких минут);
• кратковременные сбои, связанные с рабочими или аварийными переключениями на питающих подстанциях (до 12 часов);
• среднесрочные отключения, возникающие вследствие серьёзных аварий, устранение которых происходит в течение суток или нескольких дней;
• длительные отключения, возникающие после стихийных бедствий, климатических осложнений (непрерывные снегопады, ледяные дожди) или из-за крупномасштабных повреждений линий электропередач.

В условиях тотального старения российской сети электроснабжения все типы отключений уже давно не редкость и являются серьёзной проблемой не только в загородных домах, но и во многих городских районах.

Методов решения данной проблемы, в общем случае, два: создание резервной линии подключения к внешним источникам и установка автономного генератора энергии.

Система аварийного энергоснабжения

Резервные линии питания выделяются только для объектов 1 и 2 категории надёжности, поэтому для жилых домов и квартир бесперебойное питание дома может быть организовано только в виде автономных источников.

Необходимо отметить, что добавление в проект дома установок для резервного электроснабжения – весьма дорогая опция, поэтому подобные решения практикуются  для жилых объектов премиум-класса. Но даже в этом случае резервное электроснабжение стараются разрабатывать для поддержания работоспособности ограниченного количества цепей и устройств:

• аварийное освещение;
• модули управления отопительными котлами, насосами автономного водоснабжения, системой пожаротушения и охранной сигнализации;
• холодильные и морозильные установки;
• контроллеры тёплых полов и водяных систем антиобледенения.

Важно учитывать, что практически все существующие системы автономного электроснабжения дома требуют сопряжения с архитектурным проектом, поэтому решение об их установке следует принимать на этапе общего проектирования дома.

ИБП или генератор?

Резервный источник питания необходим для жизнеобеспечения дома: отопления, роутеры, компьютеры, серверы, системы “умного дома”. Выдать необходимый минимум для поддержания работы устройств могут и генераторы, и ИБП с аккумуляторами. Посмотрим, какой из них будет удобнее в эксплуатации.

В первую очередь, от резервного источника питания требуется мгновенная подача напряжения при отключении постоянного источника. Генератор такой скоростью похвастаться не может: на разгон ему требуется от 10 секунд до 2,5 минут. ИБП переходит в рабочий режим за 4 мс, в результате чувствительная техника сохраняет настройки, не переходя в режим перезапуска. Инверторы двойного преобразования и вовсе не требуют времени для подачи напряжения – они включены постоянно и сразу начинают работу после отключения энергии. 

Инверторы не имеют механических частей, подверженных износу. Главные факторы, влияющие на ресурс, – емкость аккумуляторов и потребляемая мощность. Такая система удобна и при коротких промежутках в питании от основной, и при продолжительных отключениях электричества сроком на несколько суток. Аккумуляторы сразу начнут питать охранную сигнализацию или отопление дома. 

В отличие от генератора, ИБП работает очень тихо, не выделяя в среду никаких газов. Генератор работает на топливе, и от выхлопных газов вы избавитесь, лишь отдалив установку от дома. Чтобы установить ИБП с аккумуляторами, потребуется маленькое помещение с нормальным уровнем влажности. Для работы рекомендована положительная температура, но некоторые системы работают и при минусовых показателях термометра. 

Устройство бесперебойного электроснабжения для дома

Источником аварийного бесперебойного питания электроэнергией служат аккумуляторы для дома. Особенно актуально резервное электроснабжение для загородных домов и дач, которые находятся вдали от централизованной электросети

Немаловажное значение имеет установка аккумуляторов в тех жилищах, которые часто остаются без света

Домашние аккумуляторные батареи, обеспечивающие бесперебойное питание внутренней электросети, по своему принципу работы схожи с автомобильными АКБ. В отличие от них, домашнее электрооборудование рассчитано на режим глубокой разрядки. Это увеличивает время пользования электрическим током до очередной зарядки батареи.

Резервное питание электроэнергией может представлять собой несколько батарей, соединённых, как параллельно, так и последовательно. Их размещают в отдельных помещениях энергоёмких зданий.

Для квартиры, где нужна небольшая мощность тока, устанавливают ИБП (резервное электроснабжение). В корпус прибора встроен аккумулятор. Устройство располагает опциями контроля и управления энергетическими потоками. Вся информация о разряде АКБ отражается на жидкокристаллическом дисплее.

Особенности ИБП для частного дома или коттеджа

• Быстрый пуск в автоматическом режиме. В случае отключения основного источника электроснабжения резервный включается автоматически за сотые доли секунды. Не требуется осуществлять запуск оборудования вручную, исключается простой техники на время, пока потребуется прогрев двигателя электрогенератора.
• Отсутствие шума. Не нужно решать проблему с местом установки оборудования, чтобы исключить значительный шум и вибрации. При работе ИБП на базе инвертора нет фонового шума от двигателя, отсутствуют вибрации на раму и, соответственно, фундамент. Установить источник бесперебойного питания для дома можно в подвале или комнате хозяйственного назначения.
• Нет запаха от продуктов горения топлива. Инвертору не требуется топливо для работы, т.к. он преобразует постоянный ток аккумуляторной батареи в переменный напряжением 230 В. Если его установить в доме, то не нужно дополнительно монтировать систему вытяжной вентиляции.
• Надежность и долговечность. Поскольку в оборудовании отсутствуют механические детали, испытывающие значительные нагрузки (термические, механические), и срок службы аккумуляторных батарей достигает 10 лет, то общее время эксплуатации без технического обслуживания, замены деталей, ремонта составляет порядка 8-10 лет в зависимости от условий работы.

Еще одна полезная особенность инверторных ИБП – возможность интеграции в единую систему резервного и автономного питания вместе с источниками возобновляемой энергии (ветряные генераторы, солнечные батареи и пр.), что особенно актуально для загородных участков, коттеджей вдали от города.

Автономные системы электроснабжения частного дома

Автономные инженерные сети широко используются в частных домах. Собственное водоснабжение, канализация и система отопления дают полную независимость от местных коммунальных служб. Гораздо сложнее решается вопрос обеспечения электричеством, однако при правильном подходе с использованием альтернативных источников питания, эта проблема сравнительно легко преодолевается. Существует несколько вариантов автономного электроснабжения, каждый из которых является наиболее подходящим для конкретных условий эксплуатации, в том числе и солнечные системы электроснабжения.

Все автономные системы имеют единый принцип работы, но отличаются первоначальными источниками электроэнергии. При их выборе учитываются различные факторы, в том числе и расходы на эксплуатацию. Например, бензиновые или дизельные генераторы постоянно требуют топливо. Другие же, условно относящиеся к так называемым вечным двигателям, не нуждаются в энергоносителях, а, наоборот, сами способны вырабатывать электричество за счет преобразования энергии солнца и ветра.

Все автономные источники электроснабжения по большому счету похожи друг на друга своим общим устройством и принципом действия. В состав каждой из них входят три основные узла:

• Преобразователь энергии. Представлен солнечными панелями или , где энергия солнца и ветра преобразуется в электрический ток. Их эффективность во многом зависит от природных условий и погоды в данной местности — от солнечной активности, силы и направления ветра.
• Аккумуляторы. Представляют собой электрические емкости, накапливающие электричество, активно вырабатываемое при оптимальной погоде. Чем больше имеется аккумуляторов, тем дольше сможет расходоваться запасенная энергия. Для расчетов используется среднесуточное потребление электричества.
• Контроллер. Выполняет управляющую функцию по распределению потоков выработанной энергии. В основном эти устройства контролируют состояние аккумуляторных батарей. Когда они полностью заряжены, вся энергия уходит напрямую потребителям. Если же контроллер обнаруживает разрядку батареи, то энергия перераспределяется: она частично уходит потребителю, а другая часть затрачивается на зарядку батареи.
• Инвертор. Устройство для преобразования постоянного тока 12 или 24 вольта в стандартное напряжение 220 В. Инверторы имеют различную мощность, для которой берется суммарная мощность одновременно работающих потребителей. При расчетах необходимо давать определенный запас, поскольку работа оборудования на пределе возможностей приводит к его быстрому выходу из строя.

Существует различное автономное электроснабжение загородного дома, готовые решения которого дополняются различными элементами в виде соединительных кабелей, балластов для сброса лишнего электричества и прочими составными частями. Для правильного выбора агрегата следует более подробно ознакомиться с каждым типом альтернативных источников питания.

№4. Инверторные аккумуляторные батареи для дачи

Аккумуляторные батареи могут использоваться для накопления энергии от различного рода генераторов, но порой используются и как самостоятельный источник энергии. Естественно, рассматривать этот вариант как способ постоянно питать участок электричеством не стоит, но вот в качестве резервного он пойдет. Если вдруг свет выключат, топливо для генератора закончится или долго не будет солнечных дней, то минимально необходимый набор электроприборов запитать можно будет.

Инверторный аккумулятор подключают к общей электросистеме дома, он заряжается от сети центрального электроснабжения, а когда возникают перебои с электричеством, он сам отдает энергию.

Параметры аккумуляторной батареи подбирают в зависимости от потребностей, принимая во внимание то, сколько энергии потребляют электроприборы в доме и на какой период возможно отключение электричества. Например, если необходима батарея, которая даст 3 кВт электроэнергии, а учитывая потери при преобразовании в инверторе (10%) это 3,3 кВт, при напряжении на выходе 12 В необходим будет аккумулятор 275 А*час или 2 по 150 А*ч

При выборе аккумулятора учитывайте число циклов заряда/разряда (чем больше, тем лучше), отдавайте предпочтение моделям с максимальным сроком службы и лучше не используйте автомобильные аккумуляторы, вопреки тому, что по всем параметрам они, казалось бы, подходят – для их безопасной эксплуатации нужны специфические условия.

No tags for this post.