У вас є заміський будинок, але немає можливості протягнути до нього лінію електропередач? Підключення до централізованих мереж електропостачання непомірно дорого? Ми розповімо вам, яким чином можна організувати власне автономне енергопостачання.
На перший погляд, генерація власного електрики від поновлюваних джерел енергії є ідеальним способом відмовитися від оплати щомісячних рахунків за електроенергію. Для багатьох власників будинків генерація власної енергії є підходящим рішенням, яке задовольнить існуючі потреби. Однак таке рішення вимагає певних матеріальних інвестицій, витрат часу, як при купівлі, так і при обслуговуванні системи. Таким чином, перехід на власну систему енергопостачання – справа дуже відповідальна і вимагає вдумливого підходу.
При створенні власної енергосистеми необхідно:
- Дослідити юридичні та природні перешкоди для установки власної електростанції;
Вивчити ціни і технічні характеристики від виробників або постачальників обладнання; - Якщо ключовим чинником є економічна доцільність, вам потрібно провести економічний аналіз з урахуванням всіх факторів, які можуть вплинути на вартість генерується вами електроенергії;
- Розуміти основи використання систем на основі відновлюваних джерел енергії;
Розглянути можливості поєднання вашої системи з іншими энергоисточниками, а також розглянути всі способи підвищення енергоефективності у вашому будинку; - Розпланувати технічне обслуговування. Особливо це відноситься до системи, що містить дизель – або бензоэлекгрический агрегат (як основне або резервне джерело електропостачання). Потрібно також стежити за станом акумуляторної батареї (мінімум обслуговування вимагають фотоелектричні батареї).
Мати власну електростанцію доцільно, коли:
- У вашому районі немає мережі централізованого електропостачання або підключення пов’язане з прокладанням нових ліній електропередач і установкою додаткової підстанції;
- Ви хочете бути незалежними від місцевих електромереж;
- Місцевість, де знаходиться ваш будинок, багата ресурсами відновлюваної енергії;
- У вас є стратегічні рішення, які дозволять вам не залишитися без енергії, коли немає приходу відновлюваної енергії;
- Ви не втрачаєте надій на те, що і в нашій державі будуть введені в дію механізми стимулювання генерації екологічно чистої енергії. Такі існують зараз в розвинених країнах Європи, США, Китаї, Індії, Японії та багатьох інших.
Коли потрібна власна енергія?
В останні роки вартість підключення до мереж централізованого електропостачання значно зросла. Додайте сюди і вартість будівництва і обладнання підстанції, і виявиться, що для окремих будинків і невеликих поселень підключення до мереж централізованого електропостачання є недозволеною розкішшю.
На жаль, ресурсу вітру не завжди достатньо для забезпечення надійного електропостачання, а сонячна енергія може забезпечити потреби середнього будинку в електроенергії тільки з весни по осінь (у зимовий час, коли зростає енергоспоживання, ресурсів сонця також не завжди вистачає). Найпоширенішим способом вирішення проблеми електропостачання в таких випадках є використання генераторів змінного струму з приводом від бензинового або дизельного двигуна внутрішнього згорання (ДВЗ). Однак таке рішення вимагає високих експлуатаційних витрат, пов’язаних з доставкою палива і частим ремонтом ДВЗ.
Для роботи побутового холодильника з компресором потужністю 100-200 Вт необхідний цілодобовий режим харчування і безперервна робота ДВЗ в неекономному режимі, близького до холостого ходу. Багаторазового зниження витрати палива можна досягти шляхом застосування дуже дорогих швидко заряджаються АБ і потужного зарядного пристрою. Використання стандартного блоку автоматичного пуску ДВЗ майже подвоює вартість системи.
У такій ситуації, враховуючи імовірнісний характер поновлюваних джерел енергії, відносну дорожнечу обладнання відновлюваної енергетики, найбільш виправданим рішення є створення гібридної енергосистеми на базі рідкопаливного (або газового) електрогенератора, а також фотоелектричні батареї та/або вітроелектричної установки. При цьому фотоелектричні батареї та вітроелектричні установки вибираються виходячи не з повної потреби в електроенергії, а для забезпечення базової навантаження (наприклад, освітлення, радіо, холодильник), а інша енергія виробляється на рідкому паливі електрогенератором.
Загалом, якщо сумарна потужність ваших споживачів (електричних навантажень) не перевищує декількох кВт, споживана енергія менше декількох кВт·год на добу, а відстань до точки підключення до мереж централізованого електропостачання більше декількох сотень метрів, то автономна система електропостачання для вашого будинку значно вигідніша, ніж підключення до мереж.
Плюси створення власної автономної системи електропостачання:
- Не потрібно платити за підключення до мереж централізованого електропостачання будівництво ЛЕП;
- Ви не залежите від цін на електроенергію;
- Ви самі є господарем свого обладнання і можете виробляти електроенергію тоді, коли вам хочеться.
Склад енергосистеми
1. Джерело електричної енергії. Їх може бути кілька (основний і резервний):
- рідкопаливний генератор (бензо – або дизель – електричний агрегат);
- фотоелектрична батарея;
- вітроелектричні установки;
- мікро – або мала гідроелектростанція;
- термоелектричний генератор.
Використання в енергосистемі рідкопаливного генератора (РПГ) дозволяє:
- не залежати від погодних умов. Від РПГ можна здійснювати форсований заряд акумуляторної батареї, розрядженої до небезпечного рівня. При цьому РПГ буде працювати з максимальним завантаженням, що забезпечує мінімальне питоме споживання палива;
- живити відносно велике навантаження – пральну машину, виробничий інструмент (верстати тощо), праска і т. д.;
- передбачити корисне використання тепла, виробленого при роботі РПГ шляхом встановлення теплообмінника на вихлопну трубу, або використовувати тепло охолоджуючої рідини РПГ (для моделей з рідинним охолодженням). Таким чином, можна отримати когенераційну установку, яка може підвищити загальний ККД на 30-50%.
2. Акумуляторна батарея (АБ) з ємністю, достатньої для живлення середньодобової навантаження. У системах на відновлюваних джерелах енергії, в силу мінливості поновлюваного ресурсу, це необхідний елемент. Навіть якщо основне джерело – рідкопаливний генератор, наявність акумуляторної батареї дозволить включати його на нетривалий час і при цьому мати безперервне енергопостачання.
3. Інвертор (перетворювач постійного струму в змінний).
4. Зарядний пристрій і контролер заряду АБ.
5. Системи автоматичного запуску і зупинки генератора в залежності від напруги акумуляторної батареї.
6. Електротехнічне обладнання – щити, вимикачі, запобіжники, кабелі, система заземлення і т. д.
7. Навантаження. В автономній системі електропостачання необхідно використовувати тільки енергоефективні прилади. Наприклад, використання ламп розжарювання не рекомендується, так як вони споживають струм в чотири рази більший, ніж люмінесцентні лампи. Незважаючи на те, що зазвичай енергоефективні прилади дорожче, їх використання може обернутися значною економією за рахунок зниження потужності джерела енергії і ємності АБ.
Технічно досяжний енергетичний потенціал нетрадиційних та відновлюваних джерел енергії в перерахунку на умовне паливо (млн. т у. т.)
Принцип роботи автоматизованої системи електропостачання
Блок-схема типової автоматизованої системи електропостачання на базі рідкопаливного генератора і акумуляторів показана на малюнку.
Двигун внутрішнього згоряння (дизельний, бензиновий або працює на зрідженому або природному газі) приводить в обертання електрогенератор змінного струму. Під час роботи генератора, навантаження живиться безпосередньо від генератора через реле передачі, встановлене в блоці безперебійного живлення. Одночасно відбувається заряд акумуляторних батарей. При цьому мікропроцесор блоку безперебійного живлення керує зарядним струмом так, щоб не перевантажувати генератор і забезпечити ефективний заряд акумуляторної батареї.
Двигун запускається в автоматичному режимі від вбудованого стартера, генератора, що живиться від вбудованої стартерной АБ. Одночасно блок управління дає команду на відкриття клапана подачі палива, після чого система переходить в режим генерації. Для збільшення терміну служби основного АБ, блок управління постійно контролює величину напруги на АБ і, в залежності від напруги, дає команду або на пуск двигуна і заряд АБ, або на вимикання двигуна і припинення заряду АБ. Верхнє і нижнє значення напруги на акумулятора вибираються в залежності від його типу і характеру навантаження.
При тривалій максимальному навантаженні щоб уникнути швидкого розряду акумуляторної батареї повинна бути передбачена можливість примусового ручного включення ДВС для підзарядження АБ, незалежно від величини напруги на АБ.
У такий автономній системі акумулятори працюють у важких циклічних режимах. Тому необхідно застосовувати акумулятори, добре працюють в цих режимах – гелеві або типу OPz. При застосуванні AGM акумуляторів потрібно виставляти високу напругу для включення генератора, що може призводити до частих запусків генератора.
