Автономное питание. Виды и работа. Источники и применение

Строительство в редко заселенной местности сопровождается рядом трудностей. С одной стороны проживание на окраине является залогом тишины, покоя и положительной экологической ситуации. В то же время в таких местах имеются проблемы с инфраструктурой и коммуникациями. Отсутствие электричества является основной проблемой, которую нужно решать в первую очередь. Прокладка электрической линии от центральной сети стоит дорого, поэтому экономически выгодным решением будет автономное питание участка.

Преимущества и недостатки внедрения автономного питания

Неоспоримым достоинствам перехода на собственную электросеть являются:

• Полная независимость от централизованного электроснабжения.
• Меньшая себестоимость 1 кВт электричества при использовании альтернативных источников энергии.
• Стабильность электроснабжения.
• Возможность продажи избыточно сгенерированного электричества в сеть.

Имея в своем распоряжении систему автономного питания дома можно бесперебойно получать электричество даже в те моменты, когда окружающие его временно лишены по причине выполнения ремонтных работ на ЛЭП.

Автономные системы имеют и недостатки. К ним можно отнести:

• Дороговизна оборудования.
• Потеря полезного пространства, требуемого на размещение оборудования.

Альтернативные источники энергии для питания дома

Сейчас развитие технологий позволяет использовать в качестве источника электроэнергии следующие системы:

• Бензиновые и дизельные генераторы.
• Электростанции на солнечных батареях.
• Ветрогенераторные станции.

Все эти виды оборудования имеют разную стоимость, а также рентабельность. Кроме этого для их установки требуется соблюдение определенных условий, что не всегда возможно в отдельных случаях. Это в первую очередь зависит от местонахождения участка и прочих факторов.

Бензиновые и дизельные генераторы

Такие генераторные установки являются самыми безотказными, при этом они стоят дешевле прочих систем. К сожалению, сама себестоимость получения 1 кВт энергии у них очень высокая. Такое оборудование представляет собой двигатель внутреннего сгорания, который подключается к генерирующей электричество катушке. Мотор раскручивает ее, а она в свою очередь создает электрический ток.

Самыми компактными являются бензиновые генераторы. Они бывают очень легкими, но в таком исполнении по мощности способны обеспечить энергией только несколько слабых бытовых приборов, таких как телевизор, вентилятор и освещение. Более серьезные генераторы выдают достаточно энергии для полноценного пользования всем имеющимся бытовым оборудованием в доме. И они довольно производительны чтобы запитать серьезные потребители, такие как духовой шкаф, микроволновая печь или водонагревательный бойлер.

Самыми громоздкими, но и выгодными в плане соотношения затрат на топливо и получаемую энергию являются дизельные генераторы. Но они, как и бензиновое оборудование, редко используются как полноценное автономное питание. Дороговизна получения энергии вынуждает их применять только в качестве резервного источника на момент перебоев с центральной электросетью.

Расход дизельного генератора для получения 1 кВт в час составляет 250 г горючего. Таким образом, даже при использовании генератора для питания только телевизора, холодильника и светильника, за час будет сжигаться примерно литр дизельного топлива. Постоянно платить такую цену за столь малый объем электричества абсолютно невыгодно.

Кроме высокой себестоимости такое оборудование не лишено и прочих недостатков:

• Шумность в работе.
• Необходимость в ручной периодической дозаправке бака.
• Невозможность круглосуточной непрерывной работы, поскольку оборудование нуждается в охлаждении.
• Сложности с запуском в холодное время года, особенно дизельных генераторных машин.

Поскольку такое автономное питание применяется как временное при перебоях в центральной электросети, то оно зачастую подключается к нему параллельно. Кроме самого генератора, со встроенным в него инвертором для преобразования электроэнергии из постоянного тока в переменный, применяется еще система автоматического пуска. Она берет на себя обязанность запуска электрогенератора при отключении питания в центральной сети. Оборудование может настраиваться под различные параметры. К примеру, генератор запускается через 2 или 3 минуты после пропажи электричества. Таким образом, отпадает необходимость в обычном ручном запуске. Как только напряжение в центральной сети снова начнет поступать, оборудование самостоятельно отключиться и двигатель генератора остановится.

Автономное питание на солнечных батареях

Такое автономное питание является намного предпочтительнее, чем топливные генераторы на двигателях внутреннего сгорания. Самым главным достоинством подобных систем является очень низкая себестоимость получения 1 кВт энергии. Для работы солнечной батареи требуется только солнечный свет, который достается даром. Принцип таких систем заключается в преобразовании световых фотонов в свободные носители электрического заряда.

Чтобы такая система выдавала действительно достаточную мощность для работы бытовых приборов в доме, требуется, чтобы она имела большую площадь. Один квадратный метр поверхности солнечной батареи обеспечивает мощность около 100 Вт, при напряжении до 25 В. Это очень мало, и достаточно только для медленной зарядки аккумуляторной батареи или питания лампочек освещения.

Чтобы солнечная батарея могла давать электрический ток требуемых параметров, требуется установка дополнительного оборудования:

• Инвертора.
• Контроллера.
• Аккумуляторных батарей.

Инвертор преобразует постоянное напряжение в переменное, доводя его под идентичные параметры с электричеством на 220В с центральной сети. В отдельных случаях солнечную батарею можно подсоединять к оборудованию нечувствительному к параметрам напряжения. Это может быть нагревательный ТЭН подогревающий воду для хозяйственных нужд или в системе отопления.

Чтобы получить все преимущества использования электростанции требуется накопление избыточной энергии для ее применения в последующем. Такой источник энергии позволяет генерировать электричество только днем при достаточно ярком солнечном свете. Ночью батареи полностью бесполезны. Для решения данной проблемы применяется контроллер заряда, который осуществляет подзарядку аккумулятора. Накопленное на нем электричество полностью или частично расходуется вечером и ночью, а с утра заряд снова восполняется от солнечных панелей.

На первый взгляд солнечные панели это абсолютно идеальное решение, когда требуется экономически выгодное автономное питание дома.

Однако такие системы не лишены и недостатков:

• Высокая стоимость солнечных панелей и прочего оборудования.
• Необходимость в периодической чистке поверхности батарей от слоя пыли, снижающего их эффективность.
• Батареи занимают много места, и требуют размещения на солнечной стороне участка.

Многие недостатки электростанций на солнечных батареях вполне решаемы. Зачастую проблемы с размещением такого оборудования решаются его установкой на крыше, тем самым не занимается полезное пространство. Это сразу же решает и проблему с затенением, поскольку мелкие фруктовые деревья и хозяйственные постройки не создают мешающей тени. Что касается высокой стоимости оборудования, то современные солнечные панели имеют большой ресурс, поэтому они успевают окупиться намного раньше, чем выйдут из строя. Однако стоит учитывать, что такой источник энергии подразумевает постоянную зарядку и разрядку аккумулятора. От этого его ресурс быстро сокращается. Чтобы иметь достаточный запас энергии ночью, АКБ придется периодически менять.

Автономное питание от ветра

В этом случае источником энергии выступает ветрогенератор. Это тоже довольно дорогостоящее оборудование, но отличающееся большей компактностью, чем солнечная электросистема. Можно сказать, что ветряки сочетают в себе конструктивные особенности генераторов на двигателях внутреннего сгорания и солнечных батарей. Ветряки и генераторы на горючем похожи, но первые получают крутящий момент в результате отталкивания лопастей ветром, что естественно бесплатно, а машины на дизельном топливе или бензине извлекают его от двигателя. Схожесть ветряков с солнечными панелями заключается в необходимости применения аналогичных вспомогательных элементов – инвертора, контроллера и аккумуляторных батарей.

Содержать ветровой генератор намного дешевле, чем оборудование работающее на горючем. Объективно такие системы почти во всем уступают солнечным панелям, хотя в отдельных случаях и превосходят.

К положительным сторонам ветряков можно отнести:

• Очень низкая себестоимость получения 1 кВт энергии.
• Необходимость небольшой площади для установки.
• Ремонтопригодность системы.

Что касается недостатков, то их много:

• Сильный шум при работе.
• Нестабильность получения энергии при отсутствии ветра достаточной силы.
• Сложность обслуживания по причине расположения ветрогенератора на возвышении.
• Создание помех влияющих на работу средств связи.
• Необходимость расположения на удалении в радиусе 20 м от построек и высоких деревьев.

Гул от работы ветряка зачастую невыносим, особенно если он давно не обслуживался. Его создают не только подшипники, но и ветер, контактирующий с лопастями. Как следствие такое автономное питание не подойдет в том случае, когда ветрогенератор нужно ставить близко к дому.

Похожие темы:

• Динамо-машина. Виды и работа. Применение и особенности
• Электрогенераторы. Виды. Устройство. Применение. Как выбрать
• Источник бесперебойного питания (ИБП). Виды и работа. Как выбрать