Автономное электроснабжение: современный дом – энергонезависимый дом

В погоне за чистым воздухом и тишиной первозданной природы человек все дальше и дальше уходит от городской черты, оборудуя там загородные участки. И далеко не всегда в подобной местности присутствуют блага цивилизации – в частности, необходимая для обеспечения жизни человека энергия. Электричество в таких домах приходится вырабатывать самостоятельно – говоря по-простому, делать автономное электроснабжение.

Систем, позволяющих решить вопрос электрификации дома, достаточно много, и все они вполне сносно справляются со своими задачами. Устроены они по одному принципу, но различаются первоначальным источником энергии, на котором и следует сосредоточиться при выборе подобных систем. Опять же, говоря простым языком, некоторые системы автономного электроснабжения требуют постоянного вложения средств в покупку топлива, а некоторые, называемые условно «вечными двигателями», в этом не нуждаются. Так называемые даровые источники энергии, к которым можно отнести солнце и ветер, являются оптимальным вариантом для любого дома. О них, а вернее о том, как на их базе организовать автономное электроснабжение дома, и пойдет разговор в данной статье – вместе с сайтом Дом Мечты мы разберемся с устройством и принципом работы подобных систем электроснабжения и изучим основы их самостоятельного изготовления.

Автономное электроснабжение: устройство и принцип работы системы

По большому счету, системы автономного электроснабжения частного дома устроены весьма просто – как правило, они состоят из трех основных узлов.

1. Преобразователь энергии – это либо солнечные панели, либо ветряной электрогенератор. Исходя из названия, можно понять, что первый вариант предназначен для преобразования солнечной энергии в электрическую, а второй служит для преобразования энергии ветра в электрический ток. Эффективность работы того или иного типа преобразователя в полной мере зависит от капризов матушки Природы – есть солнце или ветер, значит имеется и энергия. Согласитесь, весьма зыбкая и ненадежная перспектива. Именно для этого необходим следующий элемент системы автономного электроснабжения дома.
2. Электрические емкости – аккумуляторы, в задачи которых входит накапливание электричества, которое в солнечные или ветряные дни будет вырабатываться в избытке. Аккумуляторов понадобится много – именно от них зависит то, насколько долго вы сможете использовать запасенную энергию. Как правило, для обеспечения электричеством домов применяются больше гелевые аккумуляторы емкостью от 175А/час и более с напряжением 12 и 24V – их количество рассчитывается исходя из суточного потребления энергии. При большом энергопотреблении целесообразно использовать аккумуляторы на 24V.
   

   Автономный источник электроснабжения фото

3. Контроллер – управление потоками энергии, вырабатываемыми преобразователями. Принцип работы таких контроллеров весьма простой – его основной задачей является контроль над состоянием аккумуляторов. Когда «бак заполнен» до отказа, он направляет энергию прямиком к потребителю, когда он обнаруживает разрядку аккумуляторов, энергия идет через них – часть ее тратится на зарядку, а часть поступает потребителям.
4. Инвертор – устройство, преобразующее постоянный ток с напряжением 12 или 24V в традиционное сетевое напряжение 220V. Инверторы бывают разной мощности, которая также рассчитывается исходя из суммарной мощности одновременно работающих потребителей – естественно, берется запас, так как ситуации бывают разными. Кроме того, когда электрооборудование работает на пределе своих возможностей, оно быстрее выходит из строя.

По большому счету, если не считать различного рода соединительные кабели, балласты для сброса излишков энергии и прочего вспомогательного оборудования, можно сказать, что это и все автономное электроснабжение загородного дома.

Автономный источник электроснабжения: что лучше, солнце или ветер

Вопрос, какую автономную электростанцию выбрать, весьма важный, и многие люди серьезно задумываются над ним – каждая из систем имеет свои преимущества и недостатки. Обращают внимание на стоимость, эффективность работы и прочие показатели экономичности, которые, по сути, являются несущественными. А все потому, что присутствует один фактор, который сводит все эти моменты на «нет», и делает их второстепенными – это периодичность погоды. Сегодня ветрено, а завтра солнечно, а послезавтра может не оказаться ни того, ни другого. Даже река, если говорить о гидроэлектростанции, зимой замерзает, хотя это и поправимое дело.

В принципе, ответ на вопрос, какую автономную систему электроснабжения сделать, ясен – комбинированную. Именно она в состоянии бесперебойно обеспечивать дом электричеством, невзирая на погодные условия. Как правило, грамотно разработанное автономное электроснабжение частного дома предусматривает использование и энергии солнца, и энергии ветра. Перестраховщикам ко всему этому можно добавить небольшой дизель-электрогенератор или водяную мельницу, если рядом протекает река.

Автономное солнечное электроснабжение: принцип сборки системы

Несмотря на все тонкости и нюансы, без которых не обходится монтаж ни одной более или менее сложной системы, в целом сборка автономной электростанции производится не так уж и сложно. Условно весь этот процесс можно разбить на несколько этапов.

1. Установка преобразователя ветряной и солнечной энергии. Здесь очень важно выбрать правильное место – ветряк желательно монтировать на открытой местности, а солнечные панели на максимально освещенных участках. Для панелей очень важно соблюсти еще и направление установки – лицом их лучше сориентировать на север или на юг, в зависимости от того, в каком полушарии монтируется система. Как вариант, можно использовать следящие за Солнцем приспособления, которые будут поворачивать панели вслед за нашим дневным светилом. В основном панели монтируют на крыше дома, для чего создают специальную несущую конструкцию, которую достаточно просто соорудить самостоятельно из профильной трубы. Что касается их подключения, то они соединяются по параллельной схеме с использованием специальных коллекторов и кабеля особой конструкции, позволяющих снизить потери энергии при транспортировке в дом. Общая жила, объединяющая в себя все панели, прокладывается в дом, где оборудуется в отдельной комнате управляющий узел.
2. В первую очередь эта жила подключается к контроллеру. Сложного в этом ничего нет – как правило, устройство данного типа одновременно является и коммутатором, в который подсоединяется все остальное оборудование. На нем вы найдете две клеммы для подключения солнечных панелей – одна «+», другая «-». К каждой из них следует подсоединить соответствующий конец кабеля панелей.
   

   Автономное электроснабжение фото

3. Еще две клеммы этого устройства предполагают подсоединение аккумуляторных батарей. Сколько бы их ни было, они соединяются в единый массив по параллельной схеме подключения (плюс к плюсу, а минус к минусу) – в любом месте такого массива можно подсоединить кабели, связывающие емкости с контроллером. Опять-таки, не следует забывать о полярности подключения.
4. Инвертор – единственный элемент системы, который не подключается к контроллеру. Он берет энергию от аккумуляторов напрямую – принцип его подсоединения точно такой же, как и у всех приборов, работающих с напряжением 12 или 24V постоянного тока. Очень важно соблюсти полярность, в противном случае устройство работать не будет.
5. На выходе инвертора монтируется автоматический выключатель – это защита оборудования от чрезмерной нагрузки в сети.
   

   Автономное электроснабжение загородного дома фото

С инвертора электричество подается на стандартный распределительный щиток, которым оборудуется любой современный дом или квартира. Уже непосредственно от щитка электричество раздается потребителям. Если система предусматривает подключение сразу нескольких источников энергии, то они подсоединяются друг к другу параллельно все через тот же контроллер. Здесь имеется один нюанс – чтобы ток не шел от одного источника к другому и не заставлял один из них работать в качестве электродвигателя, при подсоединении их в пару применяются диоды Шоттки. Они пропускают ток только в одном направлении и не позволяют течь ему в сторону источников энергии, когда они не вырабатывают электричество.

В заключение темы про автономное электроснабжение скажу несколько слов по поводу такого момента, как технология сборки. Создавая подобные системы, лучше всего использовать предназначенные для них комплектующие – даже провода нужно устанавливать специальные. Все эти части разрабатываются с учетом особенностей систем и рассчитаны на максимальную эффективность работы. Никто вам не запретит применять стандартное электрооборудование, но в таком случае вы должны быть готовы пожертвовать долей энергии, которая попусту будет вылетать в трубу.

И еще одно – если имеется возможность, то хорошо будет наладить продажу излишков электричества. Такую систему выгоднее сооружать на несколько домов или же оборудовать специальный узел, в задачи которого будет входить выдача электроэнергии в общественную сеть. Такие узлы оборудуются счетчиками, согласно которым энергетическая компания будет покупать у вас электричество. Естественно, дешевле, чем за нее платят потребители.

Автор статьи Владимир Белов