Как выбрать автономное электроснабжение загородного дома

Два способа автономного электроснабжения дома

Установить мини-электростанцию для частного дома можно на любом этапе строительства и эксплуатации коттеджа.

Вариант 1. Жидкотопливный или газовый электрогенератор

Иногда дом начинают строить еще до подключения участка к электроснабжению. И в этом случае электрогенератор – универсальное решение для подачи автономного электричества.

Пригодится мини-электростанция и для резервного электроснабжения дома на случай отключения электроэнергии.

В частном секторе чаще всего используют такие устройства:

Портативные бензиновые генераторы

Мощностью до 5-8 кВт пользуются наибольшим спросом. Они способны обеспечить автономное электроснабжение дома на непродолжительное время и подходят на роль резервной мини-электростанции в случае форс-мажора.

Устройства обычно представляют собой металлическую раму с 4-тактным двигателем, питающим генератор переменного тока. Моторесурс популярных моделей бензиновых генераторов обычно ограничен значением в 1500-2000 часов.

Приспособления позволяют подключить 2-4 потребителя однофазного тока на 220 В. В продаже есть и 3-фазные генераторы на 380 В. Некоторые модели оснащены автоматическим запуском.

Дизельные и газовые мини-электростанции

Они заняли на рынке нишу более дорогих и мощных электростанций. Их покупают не для ситуативного, а для долговременного автономного электроснабжения дома. Мощность популярных моделей составляет от 5-6 до 30 кВт, а моторесурс в разы превышает возможности портативных бензиновых генераторов.

Многие газовые и дизельные мини-электростанции оснащены всепогодным металлическим кожухом, что позволяет стационарно устанавливать их на улице.

Причем стационарные газовые генераторы можно подключить не только к газовому баллону или подземному газгольдеру, но и к газопроводу, что позволяет не заботиться об их дозаправке.

Такие установки дороже дизельных моделей, но работают тише и с меньшим расходом масла и комплектующих.

Электростанция для дома: выбор мощности электрогенератора

Мощность генератора для автономного электроснабжения дома подбирают, ориентируясь на суммарную мощность оборудования, которое нужно зарезервировать.

При этом как минимум закладывают 20%-ный запас на случай пиковых нагрузок. В идеале суммируют не рабочую, а стартовую мощность устройств, которая у большинства оборудования превышает нормативное энергопотребление.

Условно для автономного электроснабжения дома можно рекомендовать 2 типа электрогенераторов.

Однофазные мини-электростанции мощностью 3-5 кВт способны обеспечить резервное электроснабжение всей критически важной техники

Для серьезного электроинструмента и мощной техники (такой как электроплита) понадобится однофазный или трехфазный генератор мощностью 5-7 кВт и более. Стоимость подобных устройств начинается с 10-15 тысяч гривен.

Добыча из Земли

Но электричество из планеты, ее магнитного поля возможно получить собственными силами в небольших порциях, достаточных для зажигания фонарика на светодиодах, неполной зарядки телефона. Можно надеяться, что возможность взять эти небольшие порции не нанесет вреда земному шару.

Гальванический способ (с двумя стержнями)

Между стержнями из разных металлов в электролите появляется разность потенциалов.

Такие же детали (из алюминия и меди) можно погрузить в землю на 0,5 метров, полив пространство между ними раствором соли (электролитом). Это способ получения некоторого количество бесплатного электричества.

От заземления

Например, в частном доме электроснабжение оснащено заземляющим контуром, на который при включенной нагрузке стекает какая-то часть электричества. Конкретно, переменный ток идет по проводам: «фаза» и «ноль», второй из которых заземляется и чаще всего не опасен. А удар током можно получить из фазового провода.

Примите во внимание: не стоит пробовать получить электроэнергию подобным способом в домашних условиях при недостатке знаний. Если перепутать «фазовый» провод заземления с «нулевым», с которого можно получить данную энергию, токовый удар придется по всему зданию.

Количество электричества, взятое из нулевого провода, гораздо меньше чем от солнечной батареи

(От редакции: экспериментировать с данным методом чрезвычайно опасно и категорически не рекомендуется)

Количество электричества, взятое из нулевого провода, гораздо меньше чем от солнечной батареи. (От редакции: экспериментировать с данным методом чрезвычайно опасно и категорически не рекомендуется).

Другие способы

Начитавшись о необычных свойствах этих конструкций, он соорудил пирамиду 3 на 3 метра и начал делать реальные испытания. То есть — пробовать доказать: невозможно получить энергию из «ничего», ограниченного пространства либо из космоса.

Возможно с юмором, но, по словам частного дачника, смонтированный из алюминиевой фольги и гелевого аккумулятора (накопителя энергии) генератор питал светильники на участке. Одним словом, из пирамиды потекла дармовая (вернее — дешевая) электрическая энергия, ток.

Далее дачник уверяет, что строительством подобных конструкций из дерева или других изоляционных материалов заинтересовалась вся деревня. Якобы, есть реальная возможность взять энергию из пирамиды на халяву.

Такие источники, дающие вечное электричество, то есть — работающие с восполнением энергии, используют в системах контроля за влажность. Судя по тому, что эксперименты проводятся на горшечных растениях, подобные приборы можно делать и испытывать самостоятельно.

Из глубин Земли успешно идет добыча тепла станциями геотермальной энергии в Калифорнии, Исландии. Недра, вулканы используются для выработки сотен МВт электроэнергии также, как это делается посредством солнца и ветра.

Множество ученых и изобретателей ищут путь к энергетической независимости, будь то свет, тепло, атмосферные явления или холодный фотосинтез. При повышающихся ценах на электроэнергию это вполне уместно. Некоторые способы давно стали реальностью и помогают получать энергию даже в значительных масштабах.

Изобретатели и ученые разрабатывают проекты на основе токов в земной мантии, потока частиц в виде солнечного ветра. Считается, что планета представляет собой большой сферический конденсатор. Но до сих пор не удалось выяснить, как восполняется его заряд.

Во всяком случае, человек не имеет права значительно вмешиваться в природу, пытаясь разрядить этот запас энергии, не изучив процесс досконально с учетом последствий.

Смотрите видео, в котором пользователь разъясняет, как без особых затрат сделать ветрогенератор и получить желаемое бесплатное электричество:

Мифы и реальность

Попытки рядовых граждан самостоятельно, в обход государственных тарифов, «добыть» электричество, обросли множеством слухов и домыслов:

Главный миф, связанный с самостоятельным получением энергии из земли, звучит так: это электричество вечно.

Опровержение: для того, чтобы в принципе извлечь электричество из земли, необходимо выполнение множества условий, в числе которых – особые качества почвы, металлический штырь или стержень, вкопанный в землю на достаточном расстоянии, и неокисляемые провода.

Ни одно из этих условий не может быть выполнено идеально, так что электричество, добываемое таким образом, совсем не вечно.

Миф второй: энергия земли бесплатна.

Опровержение: частично это так: человек может делать со своим личным земляным участком все, что угодно. Но для того, чтобы получить хоть какой-то электрический заряд, нужно много земли.

Миф третий: электричество, которое можно получить благодаря земле, имеет огромную мощность.

Опровержение: выходной мощности электричества, получаемого из земли, хватает на очень медленную зарядку простенького мобильного телефона или зажигание небольшой лампочки. Для того, чтобы вскипятить электрический чайник, зарядить ноутбук или включить холодильник, понадобится столько земли, металлических штырей и проводов, что одной семье нужны будут безграничные наделы и финансы.

Как рассчитать мощность электростанции на солнечных батареях

Оттолкнуться нужно от того, сколько электроэнергии вам нужно для нормального функционирования здания. Самый простой способ — выписать все эл. приборы, которые вы планируете использовать, время их работы и потребляемую мощность.

Пример:

Холодильник: 100Вт – 24ч – 2400Вт
Освещение: 100Вт – 5ч – 500Вт
Чайник: 15мин – 1,5кВт – 0,03кВт
Стиральная машина:
Ноутбук:
…
Итого: 3кВт

3кВт — это мощность, которую должна производить солнечная электростанция для нормальной жизнедеятельности здания. Т.е. понадобится 12 панелей мощностью по 260Вт. На практике их производительность будет выше (при коэффициенте солнечной активности 4.5 суточная выработка станции составит 14кВт), однако мы отталкиваемся от самого пессимистичного сценария, при котором каждый день — пасмурный. Также учитывайте: если вы не подключены к зеленому тарифу или не запасаете энергию на аккумулятор, то избыток будет сгорать.

Если вы устанавливаете солнечную электростанцию для заработка на зеленом тарифе, то начать можно с любой мощности и постепенно её наращивать.

Способ 2 — трубчатые электронагреватели

Передают тепло от трубчатого электро-нагревателя к теплоносителю на жидкой основе. Обычно в качестве теплоносителя используют воду и масло, иногда — антифриз. Принцип устройства нагревателей такой же, как у электрических чайников, поэтому их ещё называют калориферами и масляными радиаторами. Фактически это кипятильник, помещённый в сосуд с водой. КПД таких устройств достаточно высокий, а потери тепла на обогрев минимальны.

Плюсы

К несомненным плюсам трубчатых нагревателей относится их безопасность, надёжность эксплуатации и универсальность применения.
Могут быть использованы как в газообразных, так и в жидких средах.
Не взрывоопасны, и не боятся вибраций и ударов.
Трубчатые нагреватели выпускаются в разнообразных дизайнерских решениях, что позволяет, экономично отапливать частный дом электричеством не нарушая эстетики интерьера.

Минусы

Нагревательные ТЭНы имеют высокую стоимость из-за дорогих металлов, которые используют при производстве. Поскольку на трубках образуется накипь, необходимо заботиться о качестве воды.

Трубчатый радиатор— это тонкостенная металлическая трубка со спиралью внутри, поэтому, если вам не нужны особо высокие температуры, то нужно брать нагреватель с трубками из углеродистой стали. Если прибор должен выдавать стабильно высокую температуру или работать в агрессивной среде, то нужно брать устройство из нержавеющей стали.

На фото трубчатый электронагреватель, сделанный своими руками

Как подключить, если на участке нет электричества

Если участок не подключен к сети, то главная задача — накапливать электроэнергию, чтобы использовать её в будущем по мере необходимости.

Какое оборудование понадобится:

Солнечные батареи.
Аккумулятор для накопления заряда.
Контролер заряда (чтобы контролировать ток заряда аккумулятора).
Преобразователь в 220В. По умолчанию солнечная панель выдает 12В, 24В, тогда как большинство электроприборов подключаются к 220В. Если вы используете приборы, работающие от 12В, то преобразователь не понадобится.
Оборудование для фиксации и крепежа самой батареи.

Самый простой вариант, «своими руками»

Самый примитивный, но рабочий вариант «для дачи»: солнечная батарея + аккумулятор, которые соединяются между собой клеммами. В таком виде станция уже готова к эксплуатации и её можно даже не ставить на крышу, а просто установить на землю. Электроэнергия будет накапливаться на аккумуляторе, от которого можно зарядить телефон, подключить освещение и т.д.

Такую станцию очень легко собрать своими руками. Достаточно просто купить аккумулятор (подойдет даже обычный автомобильный), солнечная батарея, провода и клеммы. Если вы приезжаете на дачу только по выходным, то станция может быть переносной, так как легко разбирается и прячется (или увозится с собой).

Более сложная реализация

Схема для повседневной эксплуатации и разводкой по розеткам. Солнечные батареи устанавливают на крышу (или отдельную металлическую конструкцию), а кабель от них прокладывают к аккумулятору, от которого электричество через преобразователь поступает на розетки.

По мере необходимости станцию легко масштабировать, подключая дополнительные батареи и аккумуляторы.

Выгодно или нет?

Выгода автономных ресурсов энергоснабжения для личного пользования проявляется при установке только качественного оборудования.

Дешевые хлипкие комплекты могут сломаться быстрее, чем оправдают половину своей стоимости. Если же проектировка, расчеты, сборка и монтаж выполнены по правилам, система уже в первые годы продемонстрирует свои плюсы:

отсутствие каких-либо социальных норм потребления электричества;
безопасность для систем и приборов ввиду отсутствия скачков напряжения;
уверенность в качестве и количестве планируемой энергии;
длительный эксплуатационный срок;
независимость от роста тарифов;
наличие ресурсов даже при местных авариях на подстанциях.

Отталкивающим фактором при всей выгоде может стать необходимость регулярной чистки комплекса, иногда замена элементов.

Пример готового решения

Подключение бензогенератора одно и трехфазное

Схема подключения трехфазного генератора электропитания к дому, даче при наличии такой же сети подразумевает аналогичные подключения, как и при однофазной системе. Единственная особенность: надо делать больше соединений, так как в данном случае количество жил проводки увеличенное.

Есть важный нюанс: если применять пускатель, то его контакты предназначены для силовых проводов, их не хватит для катушки, нужно решить, откуда брать питание для нее.

Подключение однофазного генератора к такой же сети не имеет описанной сложности – фаза одна, такой вопрос просто не возникает. При трех фазах — L1, L2 и L3 — все сложнее. Решение вкратце простое: для управляющей цепи допустимо взять любую из фаз, но только одну. Например, если катушка КМ1 питается от L3, то контроль для остальных пускателей, клавиши старт/стоп тоже «вешать» только на нее. Сделать это легко: помечают маркером или запоминают цвет провода с нужной фазой

Несовпадение фазности рассмотрим вкратце, так как это отдельная тема. Подключение трёхфазного бензогенератора на однофазную сеть возможно, например, используют одну из силовых жил и рабочий ноль. Но мощность урезается в 3 раза, а бензина потребляется как обычно. А если развести 3 однофазных подключения может возникнуть перекос фаз. Поэтому применяют и более сложные схемы.

Подключение к трехфазной сети дома генератора однофазного также возможно. Есть много схем, но самая простая такая: параллельное объединение 3 фаз и подсоединение к 1 фазе электростанции. На каждой фазе нагрузка будет распределена равномерно.

Руководство по выбору: однозначно надо покупать трехфазный генератор, если в доме есть потребители одно и трехфазные одновременно, что часто бывает в частном жилье. Обычно на изделии есть розетка на 380 В и на 220 В, то есть им одновременно можно запитывать два типа приборов.

Заземление

Заземлить резервный источник надо обязательно — на корпусе возникает статический заряд. Потребуется соорудить отдельный контур заземления. Идеально, если есть возможность создать полноценную конструкцию, но также подойдет и простой способ. Потребуется металлический стержень 1.5–2 м, болт или хомут (металлический), мягкий медный провод (большого сечения от 4 мм²). Жилу присоединяют хомутом к штырю. Или же приваривают болт и крепят к нему. Стержень вбивают в землю, другой конец провода закрепляют на корпусе генератора.

Итак, представленные схемы помогут пользователю определиться, стоит ли собирать системы автозапуска, покупать АВР или же обойтись ручным запуском.

Электричество от двух стержней

Данный способ основан совсем на другой теории и никакого отношения к магнитному или электрическому полю Земли не имеет. А теория эта – о взаимодействии гальванических пар в солевом растворе. Если взять два стержня из разных металлов, погрузить их в такой раствор (электролит), то на концах появится разница потенциалов. Ее величина зависит от многих факторов: состава, насыщенности и температуры электролита, размеров электродов, глубины погружения и так далее.

Такое получение электричества возможно и через землю. Берем 2 стержня из разных металлов, образующих так называемую гальваническую пару: алюминиевый и медный. Погружаем их в землю на глубину ориентировочно полметра, расстояние между электродами соблюдаем небольшое, хватит 20—30 см. Участок земли между ними обильно поливаем солевым раствором и спустя 5—10 мин производим измерение электронным вольтметром. Показания прибора могут быть разными, но в лучшем случае вы получите 3 В.

Примечание. Показания вольтметра зависят от влажности почвы, ее природного солесодержания, размеров стержней и глубины их погружения.

В действительности все просто, получившееся бесплатное электричество – это результат взаимодействия гальванической пары, при котором влажная земля служила электролитом, принцип похож на работу солевой батарейки. Реальный эксперимент о разнице потенциалов на электродах, забитых в землю, можно посмотреть на :

Подсчитываем и выбираем материалы

Первое, что Вы должны рассчитать – сечение кабеля, который будет идти по воздуху и внутри жилого помещения. Этот этап очень важный, т.к. именно из-за диаметра жил производится замена проводки в частном доме (старая линия, скорее всего с алюминиевыми жилами небольшого сечения). Расчет сечения кабеля по мощности, длине и току несложный, поэтому здесь Вы запросто справитесь без помощи мастера.

Внутри частного дома от распределительных коробок электропроводка будет разделяться на несколько групп различного сечения:

для освещения – 1,5 мм2;
для розеток – 2,5 мм2;
для мощных электроприборов (к примеру, котел) – 4-6 мм2;

Важно! Для подключения мощных электроприборов прокладываем провод, рассчитанный по нагрузке и действующим требованиям, например, для подключения однофазной электроплиты, согласно СП 31.110-2003, необходимо прокладывать кабель с сечением жил не менее 6 кв. мм

В любом случае предварительно рассчитывайте сечение по мощности.

Следует отметить, что разводка провода может осуществляться как открытым способом, так и скрытым. Какой вариант выбрать при замене, решать Вам самому. Однако если постройка кирпичная гораздо больше преимуществ у скрытого электромонтажа, поэтому и технология будет представлена касательного данного способа. Если Вы решили заменить электропроводку в деревянном доме, лучше использовать открытую прокладку кабеля.

Что касается защитной автоматики – УЗО и автоматического выключателя, они выбираются на каждую группу проводов отдельно. На освещение подключают 10-амперный автомат, на розетки – 16А, на мощные бытовые приборы подключаются к автоматическому выключателю, который соответствует току потребляемому приборами. Как перевести мощность в силу тока и обратно мы описывали в статье: https://samelectrik.ru/kak-perevesti-ampery-v-kilovatty-i-obratno.html.

Все линии защищаются групповыми УЗО, их ток можно рассчитать, но в большинстве случаев пользуются негласным правилом — дифференциальный ток (он же ток срабатывания или ток утечки) групповых УЗО:

для ванной комнаты – 10-30 мА;
для других комнат – 30 мА (согласно ПУЭ 7.1.79);
на ввод 100-300 мА (согласно ПУЭ 7.1.84).

Номинальный ток УЗО должен быть равным или на один шаг больше чем у автоматических выключателей, которые защищают эту цепь. Это значит, что если автомат стоит на 16А, то УЗО должно быть на 16 или 25А. Расчёт тока утечки УЗО для отдельных приборов и утечки сети проводят согласно ПУЭ 7.1.83.

Розетки и выключатели рекомендуется использовать качественные, чтобы они также могли выдержать токовые нагрузки (на корпусе указана маркировка в амперах). Для открытой проводки в доме необходимо дополнительно приобрести гофру, кабельные каналы либо электротехнические плинтуса, в зависимости от того, что Вы выберите в своем случае. После выбора всех комплектующих можно подсчитывать их количество и идти за покупками.

По воздуху

Для подключения дома к электросети воздушным способом рекомендуют использовать такие марки кабеля:

АВК

Это кабель с алюминиевыми жилами, виниловой изоляцией и коаксиальной оплеткой. Предназначен для передачи электроэнергии в сетях до 380 вольт. В силу конструктивных особенностей невозможно произвести несанкционированное подключение к электросети. Можно применять АВК для монтажа ввода от участка ВЛ к щиту учета. Температура эксплуатации от -45 до +45 градусов. Подходит для подсоединения напряжения 220 вольт, одна фаза и ноль. Из минусов использования этого кабеля для подключения к дому является необходимость применения специальной муфты для электрического присоединения.

СИП-4

СИП расшифровывается как самонесущий изолированный провод. Данный проводник применяется для воздушных линий электропередач до 1000 вольт. Изоляция изготовлена из светостабилизированного сшитого полиэтилена. Температурный диапазон эксплуатации от -60 до + 50 градусов. Широкая номенклатура сечений и ценовой диапазон делает его идеальным кандидатом для подключения дома к электросети. Провод подходит для присоединения как однофазных потребителей (220 вольт), так и трехфазных (380 вольт). Из минусов можно выделить: использование специализированных муфт и неоднозначное отношение у инспекторов энергоснабжающих организаций к подключению данного типа подвода к прибору учета. Дело в том, что в правилах указано о не допустимости соединений на кабеле до узла учета. Линия должна проходить цельным куском, как показано на картинке ниже:

В силу специфики СИП не возможно завести в щит учета, не сделав переход на другой, более гибкий провод. Поэтому данный момент лучше предварительно согласовать с энергоснабжающей организацией, перед тем как вы решите выбрать кабель для подключения частного дома к сети. О том, как соединить СИП с медным кабелем, мы рассказали в отдельной статье.

АВВГ

Расшифровка следующая — алюминиевый, полихлорвиниловая изоляция жил, полихлорвиниловая оболочка, голый (отсутствуют защитные покровы). Используется АВВГ на напряжение до 1 кВ. Предназначен для эксплуатации в умеренном, холодном и тропическом климате. Применяется для прокладки в воздухе, сырых и сухих помещениях, каналах, траншеях, частично затапливаемых помещениях с средней и сильной коррозийной активностью. Для воздушной прокладки необходимо использовать тросовую проводку. Проводник подходит для подключения потребителей к электросети как на 220, так и на 380 В.

ВВГ

Медный кабель ВВГ, полихлорвиниловая изоляция жил, полихлорвиниловая оболочка, без дополнительной защиты. Аналог АВВГ по исполнению и характеристикам, но с медными токоведущими жилами. Используется в сетях до 1000 вольт. В климатическом исполнении умеренный и холодный климат. Также применяется для прокладки на открытом воздухе, сухих и сырых помещениях, в туннелях и колодцах и т. д. Для воздушной проводки необходимо изготавливать тросовую проводку, трос используется в качестве несущего элемента, а он подвязан к нему через равные промежутки. Узнать как она изготавливается можно из статьи, на которую мы сослались. Ниже представленные таблицы выбора кабеля для подключения дома к электросети воздушным путем: