Автономное электроснабжение — актуальная тема для России. В большинстве некрупных населенных пунктов имеющиеся сети достигли высокой степени изношенности и не могут обеспечить электроэнергией всех потребителей. Есть и более неутешительные данные — 60 % территории страны не могут быть подключены к сети в принципе. Самыми первыми нехватку энергии ощущают владельцы частных домов и дач. Но они не единственные, кто в ней нуждается. С этой проблемой сталкиваются метеостанции, фермерские хозяйства, базовые станции сотовой связи, научные станции и т. п.

Раньше автономное электроснабжение дома обеспечивалось бензиновыми генераторами. Но такое решение не является оптимальным, поскольку генераторы требуют постоянной дозаправки топливом, им необходимо проводить регулярное ТО, и ресурс их не такой длительный, как хотелось бы. Еще один ощутимый минус — плохое качество тока на выходе.

Инверторы как источник автономного электропитания для частного дома

Значительно повысить работоспособность системы способно подключение к генератору силовых инверторов с зарядными устройствами и емких аккумуляторных батарей, которые работают как источник автономного электроснабжения частного дома на высоком уровне.

В таком случае генератор функционирует не весь день, а только то время, которое необходимо для пополнения заряда батарей. Остальные часы все системы загородного дома работают от энергии аккумуляторов, которая преобразуется инвертором в переменный ток с чистым синусом.

Как только аккумуляторы разряжаются, инвертор вновь подключает к работе генератор, обеспечивая переменным током нагрузку и одновременно пополняя заряд батареи. Автономное электропитание, организованное по такому принципу, обеспечивает надежную работу техники, так как переключение между питанием нагрузки от аккумуляторов и генератора происходит автоматически.

Регулирует работу всех устройств инвертор, управление которым возможно при наличии специальных фирменных системных контроллеров. Можно запрограммировать систему, прописав несколько вариантов развития сценария:

• генератор включается при падении уровня напряжения или степени заряда аккумуляторов;
• подключение генератора также может быть связано с увеличением нагрузки;
• автономное энергоснабжение от генератора можно запрограммировать на определенные часы (например, разрешить его работу в дневное время и запретить в ночное).

Использование инверторов и аккумуляторов позволяет продлить срок службы генератора и уменьшить цену содержания объекта, существенно уменьшив расходы на покупку топлива и техническое обслуживание. При этом обслуживание компонентов инверторной системы не требуется.

Работа инверторов с альтернативными источниками резервного питания

Современные силовые инверторы вместе с аккумуляторами позволяют обеспечить автономную работу всех домашних бытовых приборов за счет использования альтернативных источников электроснабжения. В этом случае в гибридную систему включаются, помимо генератора, солнечные панели и ветрогенератор. Также система резервного электроснабжения может функционировать только с возобновляемыми источниками энергии.

Энергию солнца или ветра аккумуляторные батареи могут накапливать при помощи специальных контроллеров заряда в те моменты, когда она доступна. При достаточном уровне заряда АКБ инверторы преобразуют постоянный ток аккумуляторов в переменный с чистой синусоидой, который используется для поддержания работоспособности бытовых приборов и техники.

Еще один вариант применения инверторов — построение систем бесперебойного питания в ситуациях, когда подключение к сети есть, но не отличается стабильностью. Автономный источник питания на базе инверторов с аккумуляторными батареями и солнечными панелями в этой ситуации используется не только при исчезновении напряжения в стационарной сети, но и для приоритетного использования энергии солнца в целях экономии сетевой электроэнергии.

Для работы с альтернативными источниками энергии: солнечными панелями и ветрогенераторами хорошо подходят инверторы Victron серии Phoenix Inverter мощностью от 1,2 кВА до 5 кВА .

Инвертор Victron серии Phoenix представляет собой профессиональное техническое устройство для преобразования постоянного тока в переменный. Разработанный с применением гибридной технологии ВЧ, он рассчитан на соответствие самым высоким требованиям. Его функция заключается в обеспечении питанием любой автономной системы электроснабжения с необходимостью получения высокого качества тока на выходе со стабильным напряжением в виде чистой синусоиды. В быту напряжение с чистым синусом требуют такие приборы, как газовый котел, холодильник, микроволновка, телевизор, стиральная машина и прочее.

Полностью автономное электроснабжение частного дома с различными бытовыми электроприборами требует как высокого качества напряжения, так и возможности инвертора справляться с пусковыми токами трудных нагрузок (компрессор холодильника, электродвигатель насоса и т.п.). Удовлетворить эту потребность может функция SinusMax инвертора Phoenix. Она обеспечивает двукратную кратковременную перегрузочную способность системы. Более простым и ранним технологиям преобразования напряжения это не под силу.

Энергопотребление инвертора:

• на холостом ходу: от 8 до 25 Вт в зависимости от модели;
• в режиме поиска нагрузки: от 2 до 6 Вт, этот режим сопровождается регулярным включением системы каждые две секунды в течение короткого периода времени.
• при постоянной работе в энергосберегающем режиме (AES): от 5 до 20 Вт.

Автономные системы электроснабжения позволяют осуществлять собственное управление и мониторинг через подключение инвертора к компьютеру. Для своих инверторов компания Victron Energy разработало программное обеспечение VEConfigure. Подключение осуществляется через интерфейс MK2-USB.

Инверторы Phoenix Inverter и Phoenix Inverter Compact могут работать как в параллельных конфигурациях (до 6 инверторов на фазе), так и в 3-х фазных. Оптимальные в соотношении «цена/качество» они подходят не только для дома, но и для автономного электроснабжения транспорта, мобильных комплексов.

Система автономного электроснабжения частного дома

Система автономного электроснабжения дома может включать в себя не только инвертор и альтернативные источники энергии, но и генератор. Инверторная система включит генератор в случае необходимости подзарядки аккумуляторов. Для запуска генератора можно использовать или встроенное реле инвертора или реле аккумуляторного монитора BMV-700. По достижении необходимого уровня заряда, генератор отключается. Далее питание нагрузок опять начинают обеспечивать аккумуляторы. Такая схема позволит полноценно обеспечивать электричеством удаленный дом даже при временном отсутствии солнца или ветра.

Аккумуляторы для автономного энергоснабжения

Компания «Вега» предлагает свинцово-кислотные аккумуляторы для автономного энергоснабжения хорошо себя зарекомендовавших брендов:

Эти аккумуляторы выполнены по технологии GEL, устойчивы к глубоким разрядам, не требуют технического обслуживания и долива воды, имеют большее количество циклов, чем AGM-аккумуляторы.

При правильно подобранной системе и обеспечении разряда не более чем на 50%, ресурс аккумуляторов может достигать около 1000 циклов. Установив такую систему у себя дома или на подконтрольном объекте, вы убедитесь в ее безупречной многолетней службе.

• Варианты базовых инверторных систем резервного электроснабжения PracticVolt на базе инверторов Victron Energy

Цена: 41 236 руб.

Рекомендуются для бесперебойного питания газового котла и циркуляционных насосов загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 800 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости.

Цена: от 110 335 руб.

Рекомендуются для бесперебойного питания газового котла, циркуляционных насосов и бытовой техники загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 1600 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости.

Цена: от 174 827 руб.

Рекомендуются для бесперебойного питания электроприборов и бытовой техники загородного дома, коттеджа или других объектов с мощностью нагрузки до 5000 ВА. В состав системы PracticVolt входит инвертор Victron и необслуживаемые аккумуляторы большой емкости.

Бренд:	Victron

Цена: от 449 886 руб.

(САП) используется только когда к дому не подведена внешняя электросеть.

Цель

Минимизировать общие затраты на систему автономного питания (САП) дома на длительном интервале времени.

В составе рассматриваемой САП подразумеваются:

• электро-генератор на двигателе внутреннего сгорания;
• блок свинцово-кислотных аккумуляторов (АКБ);
• зарядное устройство для заряда АКБ;
• инвертор (преобразователь напряжения АКБ в ~220Вольт).

Путь достижения цели

Снизить время работы генератора до 3,5 часов в сутки. Может быть, можно и несколько быстрее, но есть определенная длительность химических процессов в свинцово-кислотных АКБ, и есть ограничение по температуре АКБ (40-45оС).

Затраты на топливо генератора

Для простоты другие эксплуатационные затраты на генератор не считаем - они относительно малы.

• Пусть средний расход генератора - 2 литра топлива в час.
• Пусть топливо стоит - 20 руб. за литр.
• Пусть генератор в составе САП работает 7 часов в сутки.

Тогда ежесуточный расход на топливо будет 7часов - 2литра - 20рублей=280рублей. А расходы за 10 лет? 280руб * 3650дней = 1миллион рублей.

Если удастся снизить время работы генератора до 3,5 часов в сутки, то налицо экономия только на топливе - 500тыс. рублей за 10 лет.

Ресурс генератора

Если генератор работает по 7 часов в сутки, то его ресурс – 2 500 часов будет израсходован за 1 год. При стоимости генератора с автозапуском 35 тыс. руб, за 10 лет их с одним капитальным ремонтом придется заменить 5 штук на сумму 175 тыс. рублей.

Если нам удастся снизить время работы генератора до 3,5 часов в сутки, то налицо экономия только на ресурсе генераторов - 87тыс. рублей за 10 лет. А с учетом стоимости топлива - 590тыс. руб. за 10 лет.

Почему Андрей начал рассуждения с 7-ми часов? Это время близко к наиболее часто используемому людьми, которые не проводили расчетов экономической эффективности САП.

Как же можно снизить время работы генератора?

Есть только один путь - за счет ускоренного заряда большим током АКБ достаточно большой емкости.

Здесь есть проблема - при зарядке АКБ током близким к их предельному, они начинают сильно греться, при перегреве очень быстро выходят из строя. Перегрев батареи сильно зависит и от температуры окружающей среды.

Некоторые современные батареи допускают токи заряда до 0,2С (т.е. - до 20% от цифры емкости АКБ в ампер-часах) - это, правда, при температуре окружающей среды - 20С. Если АКБ разряжать до остаточной емкости 30%, а заряжать током 0,2С в течение 3,5 часов, то (при КПД заряда АКБ=70%) через 3,5 часа получим заряд на АКБ, равный 80%.

Вот график зависимости напряжения свинцово-кислотной АКБ от уровня заряженности. По предположению Андрея это верно при 20оС и при отключенной от всего АКБ в течение нескольких часов.

Правда, при этом, мы используем только 80-30 = 50% полезной емкости АКБ, т.е. покупать их надо по емкости в 2 раза больше теоретического значения потребления энергии в доме.

Почему АКБ нужно разряжать только до 30%, а не до нуля, а заряжать лишь до 80%, а не до 100%?

Разряжать АКБ менее, чем до 30% не рекомендуется, т.к. у них, при этом, начнется резкое снижение ресурса. До-заряд АКБ с 80 до 100% необходимо производить малыми токами в течение многих часов (не менее 6-ти часов), что при частом использовании абсолютно невыгодно по топливу и ресурсу генератора (см. выше).

Проблема
Известно, что в случае систематического недозаряда свинцово-кислотных АКБ их ресурс значительно снижается.

Какие есть варианты?

• Есть современные АКБ, которые (по сведениям от производителя) относительно устойчивы к систематическому недозаряду, например Challenger G12FT. Несмотря на это, рекомендуется хотя бы раз в месяц проводить полный, 12-ти часовой заряд АКБ хорошим зарядным устройством (начав с 0,1С).
• вы прочитаете об "Экономичной ("двухтактнной") системе автономного питания", которая абсолютно лишена этого недостатка, но "взамен" требует дополнительных, но окупаемых инвестиций.

О расчете емкости АКБ

Чтобы рассчитать ёмкость АКБ Андрей приводит некие практические прикидки для гипотетического дома (80-150 кв.м., отопление и готовка еды - не на электричестве). При постоянном проживании 3-4 человек, если не делать глупостей, то среднесуточное потребление электричества зимой может составить до 700Вт/часов (24-3,5) часа = 14,4кВт/часов. С учетом недоразряда и недозаряда, АКБ должны иметь 28,8кВт/часов. Т.е. - АКБ с параметрами 12Вх150Ач должно быть 16шт.

О расчете стоимости АКБ

Если взять аккумуляторы типа OpzS (а это наиболее экономически выгодные батареи), то при цене за штуку 19 т.р. (очень примерно) нужно будет потратить 19т.р.*16шт = 304тыс.руб. При указанных характеристиках разряда (30-80%) количество циклов заряд-разряд у этого типа АКБ будет около 1600, т.е. 4,4года. При пересчете, за 10 лет стоимость всех АКБ составит 304*10/4,4= 690тыс.руб. А при 7-ми часовой (в сутки) работе генератора их надо было бы иметь на сумму 590тыс.руб.

"Потери" за 10 лет: 690-590=100т.р. (сравните с суммой в 590т.р. потерь на генераторе!!!).

О выборе зарядного устройства (ЗУ)

ЗУ это - важный узел в САПах, т.к. от правильного заряда АКБ зависит срок их жизни. Оно должно быть фирменным, и не менее чем 3 ступени заряда и должно обеспечивать каждый аккумулятор зарядным током не менее 0,2С. Также желательно иметь достаточное количество регулировок для подстройки под разные режимы работы. Ну, и, естественно, его выходное напряжение должно совпадать с напряжением Вашего блока АКБ (24 или 48 Вольт). 12В для такой мощной системы Андрей не рекомендует.

Внимание
При заряде АКБ очень важно не перегревать батареи, иначе они очень быстро выйдут из строя.
Требуйте от поставщика полную документацию на АКБ (включая ТУ) и действуйте строго по документам.

О выборе инвертора

Инвертор это - довольно сложная и капризная система. Он должен быть:

• фирменным,
• должен иметь достаточные стационарную и пусковую мощности,
• должен иметь на выходе синусоиду (а не меандр или даже модифицированную синусоиду),
• должен иметь сервис в Вашем городе,
• естественно, должен работать именно от того напряжения, которое Вы сформируете из своих аккумуляторов,
• а также очень не помешает большое количество вариантов настроек и широкая функциональность.

Для СРП Андрей в настоящий момент рассматривает 2 разных инвертора (оба - со встроенными зарядными устройствами) - МАП LSD-Sinus-4,5, Tripp Lite - APSX3024SW. У них стоимость примерно от 35-45тр, а у дорогих западных - 100-150тр.

О выборе АКБ

О выборе свинцово-кислотных аккумуляторов для систем электропитания можно почитать - .

Вывод
Снижение ежедневного времени работы генератора с 7-ми до 3,5 часов даст за 10 лет солидный экономический эффект, для нашего примера - около 490тыс. рублей.

Примечание к выводу
В этой методике должна быть применена квалифицированная "балансировка" системы, т.к. при превышении тока заряда АКБ (а главное - их температуры) они очень быстро будут выходить из строя. Если для данного вида батарей понадобится чуть увеличить время заряда, то это, наверное, будет правильно (все равно все надо считать).

Принудительное охлаждение АКБ, например вентилятором, очень сильно поможет увеличить срок их эксплуатации (подвал - идеальное место для АКБ при любой системе, а для данного метода - особенно).

Размещено участником форума «Дом и Дача» Андрей А.А.
Редактор: Адамов Роман

— это следует знать!

Тема » Резервное и Автономное Электропитание — это следует знать!

Для начала давайте уточнимся в понятиях резервного и автономного электрического питания. Итак, резервное питание подразумевает под собой вспомогательный источник электричества, который в случае пропадания основной линии должен обеспечить дальнейшее электроснабжение силовых электрических потребителей. Им может быть не только полностью независимые системы электропитания (аккумуляторы, и преобразователи, питаемые от них, министанции, топливные элементы и т.д.), но и запасные линии городского электроснабжения.

Автономное электропитание под собой подразумевает полностью отделённую систему электроснабжения, которая способна генерировать или отдавать накопленную электрическую энергию различным потребителям. Такая система в случае пропадания напряжения в основной городской электросети должна взять на себя силовую нагрузку имеющихся потребителей. Хотя, к автономному электропитанию можно отнести и химические источники питания (в том числе и аккумуляторные батареи). Основная идея такого вида электрического источника — снабжение электроэнергией нагрузки, при условии отсутствия внешнего источника питания (обычная городская электросеть).

По большей части эти два понятия между собой сильно пересекаются, что даёт основание считать их одним и тем же (лишь в некоторых случаях эти термины можно употреблять «поразень»). Задачу независимого электроснабжения можно решать различными путями, а точнее, систему автономного питания возможно сделать основываясь на различных способах производства электрической энергии. Прелесть электричества заключается в том, что эта невидимая человеческому глазу сила универсальна. Различаются только лишь способы преобразования одного вида энергии в другой.

Где, в основном, используется термин — резервное электропитание? Там где существует большая вероятность отключения основного источника электроснабжения (в роли которого обычно выступает городская электросеть), либо в том случае, когда обесточивание происходят крайне редко, но само явление «обесточки» довольно критично. В данных случаях главной задачей резервного электропитания является своевременное подхватывание имеющейся нагрузки и последующее обеспечение электроэнергией имеющегося потребителя до тех пор, пока полностью не будет восстановлено основное снабжение от городской сети.

Об автономном электропитании больше можно слышать в тех случаях, когда идёт речь о полном отсутствии основного источника электропитания (городской электросети). В данном случае это самое автономное электропитание выступает в роле главной электроснабжающей системы (либо она используется настолько часто, что оставляет за собой право называться таковой). К таким случаям можно отнести осуществление электроснабжения загородного дома (где имеются временные или постоянные проблемы с подводом городской электросети), удалённые от города места (где изначально не предусмотрена городская магистраль) и т.д.

В роле основной электропитающей системы выступает сложная энергетическая сеть, основным узлом генерации электричества у которой выступает АЭС, ТЭС, ГЭС. В случае автономного электропитания центром выработки электроэнергии является мини электрогенерирующие системы, которые работают за счёт горючего топлива (бензин, дизель, газ, уголь и т.д.), энергии ветра (ветряки), солнца (солнечные батареи), химических реакций (химические источники тока — батареи, аккумуляторы, топливные элементы).

Конкретное использование того или иного источника генерации электроэнергии зависит от имеющихся условий (местности, климата, режимов работы автономных источников, нужды, стоимости и т.д.). Стоит добавить, что в роли резервного источника электропитания может выступать дополнительные параллельные линии электропередач, которые питаются от всё тех же городских электросетей.

В этой статье я хочу в общих чертах рассказать о том какие бывают системы автономного или резервного электро-обеспечения, что это все примерно стоит. Так-же опишу несколько вариантов компоновки и расчета системы для разных запросов и условий. Вообще собрать своими руками свою электростанцию достаточно сложно и как правило с учетом ошибок и недочетов в итоге самодельная электростанция обходится дороже, и я советую тем кто в этом совсем ничего не понимает - обращаться к фирмам занимающимся всем этим.

Если же вы уверены в своих знаниях и силах, и у вас много свободного времени, то почему бы и нет. Самый частый случай когда требуется свое электричество на постоянной основе - это загородные дома и дачные участки, где вообще нет электросетей, или их качество отвратительное. Так-же могут быть и другие проблемы, это например высокая цена для подключения к электросетям, или бюрократические барьеры.

Автономный дом

Обеспечение своего дома электроэнергией от солнечных батарей без аккумуляторов, пока светит солнце энергия идет в электросеть и счетчик крутится в обратную сторону - вы продаете электроэнергию государству, а когда нет солнца и в темное время суток вы ее покупаете

Полноценное электро обеспечение загородных домов

Полное обеспечение своего дома это большие вложения и для этого требуется много оборудования, по-этому и цена здесь начинается от нескольких сотен тысяч рублей, и легко уходит за миллион рублей. Самый дешевый вариант на первоначальном этапе и по простоте установки и подключения это бензиновый или дизельный генератор, но минус в том что для него требуется топливо, так-же от него постоянный шум, ну и нужна отдельная комната для его установки, или монтаж на улице (но там зимой он может замерзать и плохо запускаться).

Сейчас у нас в среднестатистических загородных домах или дачных домах среднее энергопотребление около 200кВт в месяц. В потребление входят множество электрических устройств, и среди них есть такие, что требуют питания круглые сутки, например циркуляционные насосы и электрические котлы отопления, холодильники и др. По-этому генератор должен работать сутками и при этом обеспечивать большую мощность когда требуется, например когда включаем микроволновку, электрочайник, электроинструмент, сварочный аппарат и прочее. Все это можно посчитать и определится с мощностью генератора, но сразу скажу что не покупайте дешевое, так-как скупой платит дважды, а если не понимает, то так и будет тратить деньги на ремонт и замену тех или иных устройств.

Автономное питание дома от генератора

Пример электро-обеспечения дома от дизельного генератора, который устанавливается на улице в специальном контейнере

Для полной автономии бензиновый или дизельный генератор должен обеспечивать мощность до 6кВт, и работать сутками на пролет, и его ресурс должен быть высоким, иначе за год-два генератор износится и придется покупать новый или вкладываться в капитальный ремонт. При этом он за это время еще "скушает" тонны дорогостоящего топлива. Первоначальные вложения при этом в среднем 50-100т.руб., и последующая покупка топлива. Ну а из плюсов генератор работает не зависимо от погоды и тогда, когда вам нужно. Так-же к генератору можно добавить дополнительное оборудование, например блок управления генератором и переключения с центральной электросети когда электричество пропадает.

Генератор + бесперебойник

А так-же еще можно установить бесперебойный аккумуляторный источник, который может управлять генератором и электросетью. И если например электросети у вас нет совсем, то когда в бесперебойнике кончится заряд аккумуляторов, то он запустит на некоторое время генератор, а как зарядятся АКБ, то бензогенератор остановится и электричество будет подаваться от аккумуляторов. При этом бесперебойкик так-же выдает сразу 220вольт и внутри имеет контроллер зарядки аккумуляторов и блок переключения с электросети и обратно, и управления бензогенератором.

Так-же если у вас есть электросеть, но она часто пропадает и не качественная, то можно установить бесперебойник и пока есть сеть он зарядится и будет в полной готовности ждать, и как только электричество пропадет, то он включит свой инвертор и подаст 220 вольт по дому. Заряда внутренних аккумуляторов хватит на несколько часов работы в автономном режиме, чего обычно хватает чтобы переждать отключение электросети. Но сам безперебойник и аккумуляторы тоже стоят прилично, я не буду здесь рекламировать конкретные устройства, я думаю вы и сами найдете если захотите. Но плюс работы генератора с бесперебойником в том что генератору не надо работать постоянно, а требуется только заряжать аккумуляторы.

Ветро-солнечные электростанции

Если же вас не устраивает бензо-дизель-генератор, вы не хотите слышать шум от его работы, и возится с покупкой и заправкой топливом. То есть альтернативные источники электроэнергии, такие как солнечные панели и ветрогенераторы, но здесь все гораздо сложнее. Ветер и солнце вещь не постоянная и с этим приходится считаться и рассчитывать все от и до, и опять-же чем меньше вы хотите тратить сразу, тем дороже своя электростанция будет в обслуживании. Например блок самых дешевых аккумуляторов приходится менять каждые 1-3 года, а если купить качественные и подходящие АКБ, то о их замене можно забыть лет на десять и более.

Автономная электростанция

блок аккумуляторов автономной электростанции, а так-же другое оборудование, так примерно выглядит своя автономна

В весенний, летний и осенний периоды солнца обычно вполне хватает и тут надо просто рассчитать мощность солнечных панелей и емкость аккумуляторов с расчетом на сутки и этого будет достаточно. Например если у вас в месяц выходит около 200кВт, то 200:30=6.6кВт/сутки. То-есть в сутки потребляется 6,6кВт, и тогда вполне хватит солнечных панелей на 1,5 кВт и аккумуляторов с рабочей емкостью 7 кВт. Рабочая емкость, это та емкость, которую можно использовать без существенной потери емкости аккумуляторов.

Например для автомобильных стартерных АКБ это не более 30%, для тяговых свинцовых не более 70%, для щелочных около 80%, и lifepo4 тоже 80%. То-есть если вы ставите самые дешевые стартерные аккумуляторы, то чтобы постоянно брать с них 7кВт, их надо полной емкости на 21кВт, тогда они прослужат до трех лет и даже более. А если они каждый раз будут разряжаться до 50-80%, то они уже в первые месяцы начнут резко терять емкость, и быстро деградируют.

Зимой в средней части России и ближе к северу с солнцем очень плохо и выработка солнечных панелей падает в пасмурные дни до 20-ти раз и они уже не могут заряжать аккумуляторы если с них постоянно берется электричество. И тут на помощь нужно ставить или ветрогенератор, или бензогенератор, чтобы в эти периоды заряжать аккумуляторы. При этом ветрогенератор конечно предпочтительнее так-как не требует топлива для работы, но надо изучить обстановку с ветром в вашем районе чтобы понять какой мощности нужен ветрогенератор и есть ли в нем смысл, а то может у вас штиль все эти дни - когда нет солнца, и тогда без бензогенератора не обойтись.

Альтернативное электроснабжение дома

Ветрогенератор и солнечные панели позволяют полностью обеспечить все потребности в электроэнергии

Мини электростанция

Если же вам не нужны киловатты мощности, а достаточно того чтобы был свет и электричество для телевизора, ноутбука и зарядки телефонов, то тут все гораздо проще, и даже можно отказаться от инвертора и перевести все на питание от 12 вольт и сэкономить на самом инверторе. А так-же инвертор сам имеет КПД 80-90%, то-есть без него в среднем 15% энергии еще можно использовать с пользой, а не на нагрев инвертора. Конечно у потребителей на 12вольт тоже есть свои блоки питания, но когда мы делаем все на 220 вольт и ставим инвертор, то мы из 12вольт инвертором преобразовываем в 220v теряя 15% энергии, и далее примерно столько-же на преобразователях из 220v в 19v, 12v, 5v. Если из этой цепочки исключить инвертор, то 15% энергии мы сможем экономить.

Так-же можно экономить и на аккумуляторах. К примеру свинцово-кислотные аккумуляторы имеют кпд около 85-90% если они работают в номинальном режиме, но если их заряжать и разряжать током больше чем 1:10 от емкости, то КПД заряд-разряд становится еще меньше. То-же самое и с щелочными, КПД которых самый плохой. А если использовать литий-железо-фосфатные аккумуляторы, то их КПД 95-98%, и при этом он не особо ухудшается даже когда его заряжают разряжают большими токами, при этом стоят такие АКБ как щелочные и дорогие тяговые свинцовые. Сэкономив на инверторе и поставив аккумуляторы-lifepo4 , выгода составит в среднем 30%, а это значит нужно ставить или на 30% меньше солнечных батарей, или у вас будет на 30% больше энергии. Я думаю это очень важно, особенно когда энергии не хватает, и бюджет ограничен.

Если же вам иногда нужно что-то включать от 220 вольт, например электроинструмент небольшой, то можно отдельно поставить дешевый инвертор с модифицированной синусоидой мощностью на 1кВт, и через него будет работать дрель, маленькая болгарка и прочее. Но циркуляционные насосы и холодильники через дешевые инверторы работать часто отказываются, и тут лучше сразу брать инвертор с чистой синусоидой на выходе.

Но мы все привыкли к 220вольт, и если вы все хотите перевести на 220 вольт, то покупайте хороший инвертор с запасом по мощности и тут уже увеличивайте мощность солнечных панелей и емкость аккумуляторов. Вообще если что-то покупать для своей автономной системы, то тут как ни где действует правило что скупой платит дважды, а если до него не доходит, то так и будет менять отказавшие в работе устройства. Я на себе все это испытал, и это особенно касается аккумуляторов, тут лучше меньше, чем через год их на свалку отправлять.

Расчет небольшой электростанции для минимальных потребностей

К примеру если у вас на даче нет электросети, а заводить автомобиль чтобы зарядить (телефон, ноутбук, планшет, или фонарь, или посмотреть телевизор и пр.) не хочется и это не удобно, то можно установить солнечную электростанцию. Поставить на крыше дома солнечную панель, или несколько, примерно на 200ватт (цена 15000руб), аккумулятор с рабочей емкостью на 500-700ватт (10-20т.руб.), контроллер зарядки АКБ(цена 3-5т.руб). Этого хватит чтобы у вас работал круглосуточно небольшой телевизор на 12вольт диагональю 15-19дюймов, и много чего еще, ну и конечно свет по дому (2-3 лампочки небольшой мощности). Если планируется и зимой пользоваться постоянно, то придется или добавить бензогенератор, или ветрогенератор мощностью 600ватт, но все зависит от наличия ветра в вашей местности.

Мини электростанция

Небольшая самодельная электростанция

Расчет мощной электростанции

Если вы хотите питать весь дом круглый год, и потреблять по 200кВт в месяц, то тут мощность солнечных панелей должна быть от 1,5кВт/ч, рабочая емкость аккумуляторов от 10кВт, хороший преобразователь на 220вольт, ну и все остольное. А для зимы или бензогенратор, или ветрогенератор. Цена получается примерно такая, на солнечные панели около 100-150т.руб, аккумуляторы 200-250т.руб, контроллер 10-15т.руб. инвертор 15-30труб, ну и там далее еще дополнительно - индивидуально для каждого.

Вообще весь расчет всегда должен начинаться с полного анализа ваших потребностей и условий, чтобы не прогадать и тратить деньги наиболее рационально. Альтернативная энергетика это дорогое удовольствие и в итоге все равно не заменяет сабой электросеть, и тут нужно это понимать и оптимизировать электропотребление. Нужно экономить и переходить на более низкое электропотребление, а так если вы хотите по превычке пользоваться электронагревателями, мощными насасами, прожорливой бытовой техникой, то лучше тянуть электросеть, иначе своя электростанция будет стоить очень много, вполне под миллион рублей, и еще требовать обслуживания.

Из-за этого запрета я был вынужден пользоваться химическими источниками тока. А конкретно, вот такими батарейками:

Поначалу я занимался механикой и электротехникой, делал различные механизмы с электродвигателями, но питать их было нечем. Электродвигатели были примерно такие (с большим трудом нашел в Интернет фотографию двигателя):

Играться с механизмами, сделанными своими руками, было очень интересно. Но через короткое время заряд заканчивался, ведь батарейки были совсем не такие, как современные «Duracell», двигатели тоже не блистали КПД, да и конструкция, сделанная ребенком, была далека от экономичности. Выпросить у взрослых новые батарейки было непросто. Они, может, и хотели бы мне их купить, но продавались батарейки только в райцентре, ехать туда 25 км, не каждый месяц там кто-то бывал. Вот и сидел я на голодном пайке, перебирая по которому кругу использованные батарейки, стуча по ним молотком и защемляя во входной двери, чтобы хоть как-то продлить их работу.

Акумуляторы в то время я видел двух видов: что-то типа 6СТ-55, которые устанавливались в автомобили, да дисковые аккумуляторы Д-025, которые стояли в модном фонарике, заряжавшемся от сети. В нашей семье такого фонарика не было. Я знал о них лишь по той причине, что соседи отдали мне на запчасти несколько таких фонариков, в которых аккумуляторы потеряли емкость. А происходило это, по их словам, довольно быстро. В этом фонарике, кстати, был очень необычный выпрямительный элемент. Другие типы аккумуляторов видел только на картинках в книгах. Поэтому к аккумуляторам доверия не было, да и они были некой экзотикой. Оставались батарейки. Глотая слюну, я смотрел на механизмы, работающие от сети. Какое счастье, они могли работать вечно! С тех пор выработалось негативное отношение к автономному питанию.

Когда я пошел в школу, мне разрешили работать с сетью. Первое, что я сделал, это сетевой лабораторный блок питания.

Трансформатор мотал сам, и первичку, и вторичку. Железо взял от сгоревшего силового трансформатора ламповой радиолы. Выходное напряжение у меня регулировалось переключением отводов вторичной обмотки. Как вспомню, с какими трудами удавалось найти хоть что-то из материалов - ужас. Весь листовой алюминий, которым я владел большую часть детства, это была крышка от выброшенной стиральной машины "Рига". Впрочем, сейчас с материалами не сильно лучше. Трансформатор БП был закреплен полосками жести, которые прикручены к деревянному основанию гвоздями с нарезанной на них резьбой М4. Счастье, что метчики и плашки были у меня с раннего детства. Галетник – и тот наполовину самодельный. Я уже не помню, по какой причине его пришлось переделывать. Для передней панели нашел кусок синего пластика. В детстве такого пластика были большие листы, они применялись где-то в строительстве. Но обрабатывался этот пластик очень плохо, он был похож по свойствам на полиэтилен. Зато у меня был кусок фольгированного стеклотекстолита! Я вырезал на нем дорожки и установил мост на Д226 и конденсатор. Можно сказать, БП был сделан на печатной плате! Этот блок питания прослужил мне все школьные годы и по факту является самой полезной моей конструкцией в жизни. Хотя в старших классах я сделал новый БП, более мощный, но все равно пользовался в основном старым.

Был у меня еще и БП для питания ламповых конструкций (+300 В анодного и ~6.3 В накала), но это промышленная конструкция. В некоторых ламповых радиолах БП выполнялся на отдельном шасси, вот оттуда я его и взял. Был у него и корпус с панелью из той же синей пластмассы, но, увы, фото корпуса нет. Вообще, все эти фотографии делались недавно, до этого приборы десятилетия валялись в пыли чердака.

В последующие годы я делал конструкции только с сетевым питанием. Автономные приборы – это что-то неполноценное. Например, портативный магнитофон всегда хуже стационарного, а переносной приемник хуже радиолы. И хорошо еще, если магнитофон имеет сетевой блок питания. Иначе предстоят вечные мучения с батарейками, которых когда надо нет под рукой. Так же и другие приборы, например, измерительные. Признаком высокого класса является сетевое питание.

Очередной раз я столкнулся с автономным питанием в 1998 году, когда решил сделать себе щедрый подарок на 30-летие и купил на рынке портативный проигрыватель компакт-дисков Panasonic SL-S200.

В то время у меня уже был стационарный компакт-проигрыватель, сделанный из обломков автомобильного проигрывателя Sony. Корпус самодельный, блок питания и аналоговая часть самодельная, дополнительный процессор AT89C2051 для реализации ИК ДУ.

Вместе с Panasonic SL-S200 продавцы решили реализовать мне аккумуляторы GP и зарядное устройство для них. Сам Panasonic имел сетевой блок питания, но на 110 В. К нему добрые продавцы дали маленький автотрансформатор, «рыжик», как его назвали за коричневый цвет пластин. Я, конечно, пользоваться им не стал, а переделал сетевой блок питания, заменив в нем трансформатор. Корпус взял от какого-то другого адаптера, родной был слишком маленький. Только шильдик аккуратно выпилил и вклеил в свой корпус.

Еще пришлось сразу отказаться от наушников, которые шли в комплекте. Но у меня были Sony MDR-14, купленные в магазине за 16$. Вообще, интересное тогда было время – в магазине на центральном проспекте столицы официально торговали за доллары. Я дал двадцатку (а это были тогда большие деньги), из кассы мне достали сдачу – 4 единички. Аккумуляторы GP не шли ни в какое сравнение с батарейками. Тем более, заряжать их было негде – купленное зарядное устройсво при первом включении испустило дым. Так я в очередной раз разочаровался в аккумуляторах. Плейер слушал в основном дома, питая его от сети. Мобильность понадобилась только в пределах квартиры. С собой куда-то пробовал брать, но вне дома слушать музыку не хочется. Так он и провел уже более 16 лет, почти не выходя из дома.

Следующий раз, когда меня жизнь снова столкнула с автономным питанием, это покупка первой цифровой фотокамеры Nikon 2100. В комплекте шли аккумуляторы, маркированные как Nikon. Я, конечно, по привычке решил запитаться от батареек. Но был расстроен тем, как быстро они заканчиваются. На удивление, аккумуляторы работали намного дольше. Тем более, в комплекте шло быстрое зарядное устройство тоже от Nikon. Первый раз в жизни увидел что-то хорошее в аккумуляторах. Очень захотелось купить такие же аккумуляторы в качестве второго комплекта. Вряд ли Nikon делает аккумуляторы сам, скорее всего, берет у кого-то другого. Я начал пристально рассматривать продающиеся аккумуляторы. Точь-в-точь были похожими аккумуляторы Sanyo, даже буквы HR на донышке были так же выштампованы. Только на них значилась емкость 2300, а на тех, с этикеткой Nikon, 2100.

Напуганный плохими аккумуляторами GP, долго не решался купить эти Sanyo, ведь аккумуляторы – вещи не дешевые. Но все-таки купил. В жизни радость случается редко, но тут именно тот случай. Купленные аккумуляторы работали так же долго, как и родные.

Когда пришло время менять фотоаппарат, встал вопрос о зарядке 4-х аккумуляторов AA. Была сделана попытка сделать свое зарядное устройство не хуже покупного. Но эта попытка провалилась. Я не понимаю, как в таком малом габарите умещается сетевой импульсник, да еще и схема контроля зарядки индивидуально для каждого из 4-х аккумуляторов. В результате долгих размышлений была написана и куплено зарядное устройство Duracell за большие деньги – целых 40$.

Для фотоаппарата я купил комплект тех же аккумуляторов Sanyo, потом еще один – работали они прекрасно. Один из комплектов был очень старый, пора было менять. Но в очередной раз купленные аккумуляторы оказались совсем слабенькими – примерно раза в 3 меньше емкостью. А на вид они никак не отличались. Огорчение было огромным, ведь деньги потрачены немалые. Но что делать, аккумуляторы нужны, решил еще раз рискнуть – купил комплект Sony. И опять провал. Снова разозлился в адрес автономного питания, но фотоаппарат является тем редким исключением, когда его эксплуатация возле розетки является практически невозможной. Прочитал на форумах, что сейчас продаются сплошные подделки, невозможно купить нормальные аккумуляторы. Вычитал, что Ansmann, вроде, пока не подделывают. Купил комплект со скромной емкостью 2100 и остался доволен. Снова на уровне старых добрых Sanyo.

В зеркальной фотокамере литиевый аккумулятор. Сначала переживал по этому поводу – невозможно купить в ближайшем киоске батарейки в случае чего. Но камера настолько экономична, что вообще забыл проблему аккумулятров. Зато накамерная вспышка питается от 4-х аккумуляторов AA. Тоже нужно было что-то покупать. Проанализировал отзывы и купил снова Sanyo, но теперь новую линейку Eneloop. Оказались отличными аккумуляторами.

Еще одно устройство, где без аккумулятора никак, это мобильный телефон. Сам по себе, конечно, телефон не так уж нужен, если не работаешь диспетчером или развозчиком пиццы, но раз есть, так нужно поддерживать в рабочем состоянии. Вот и приходится регулярно покупать новые аккумуляторы. Тоже попадаются разного качества, ничего тут не поделать.

По долгу службы делал много различных электронных устройств. Но почти никогда не делал автономных. Разве что термометр, который питается от 2-х батареек AA или от сети, в связи с чем там применен SEPIC-преобразователь, который может как повышать напряжение батареек до 3.3 В, так и понижать напряжение сетевого адаптера.

К чему я клоню? В последнее время сплошь и рядом радиолюбители пытаются делать приборы с автономным питанием. Я этого не понимаю. Там же возникает куча проблем. Мало обеспечить характеристики, нужно еще обеспечить низкое потребление. Зачем себя зажимать в такие рамки? Ну а если кто-то считает, что будет использовать прибор в поле, то он автоматически ставит себя на низшую ступеньку иерархии работников отрасли: жизнь в командировках вместо работы в уютном офисе за своим собственным столом в удобном кресле.

P.S. Забыл об одном устройстве, где автономномное питание оправдано. Это часы. В результате того, что потребление маленькое, менять батарейки приходится редко (раз в несколько лет), это можно терпеть. Но есть и обратная сторона низкого энергопотребления - на таких часах в темноте ничего не видно.