автономное питание что это такое
Автономный источник питания: рекомендации по выбору автономного источника питания
В связи с частыми отключениями электроэнергии, нестабильным напряжением и частотой в электросети в последнее время все чаще и чаще возникают вопросы: Как обеспечить себя электроэнергией на время отключения основной электросети? Какой источник автономного питания выбрать? И как это сделать?
Для начала необходимо определиться с условиями задачи.
Первое условие — потребляемая мощность нагрузки. Эта мощность складывается из мощностей отдельных потребителей электроэнергии. Количество потребителей, из мощностей которых складывается общая мощность нагрузки, будет зависеть лишь от вашего желания. Однако следует иметь в виду, что те потребители, которых вы не включили в этот список, должны быть отключены во время работы автономного источника электропитания. Несоблюдение этого может привести к перегрузке и даже к выходу оборудования из строя.
То есть вам необходимо понять, что вы хотите получить? Обеспечить себе комфортное существование на время отключения независимо от того, на сколько отключилась сеть, или же обойтись несколькими особо важными потребителями, отключение которых может привести к серьезным материальным затратам (например система отопления).
Загородный дом, как правило, потребляет от 5 до 40 кВА. Сюда входит освещение, системы отопления, водоснабжения, канализации, бытовые электроприборы, системы охранной и пожарной сигнализации, системы видеонаблюдения.
Если вы решили запитать от автономного источника часть потребителей (что целесообразно с точки зрения цены), то из всего этого перечня вам необходимо выбрать, в первую очередь, самых критичных к пропаданию напряжения потребителей (аварийное освещение, система отопления), и далее к ним суммируем менее критичные нагрузки. Потребители электроэнергии, у которых отсутствует индуктивная составляющая мощности, называются активными: лампы накаливания, нагревательные приборы. Однако простое суммирование мощностей будет справедливым, пока вы не дойдете до оборудования, которое имеет пусковые токи. Оно имеет свойство потреблять в несколько раз больший номинального ток в момент запуска. Эти токи необходимо учитывать и давать соответствующий запас по мощности (примерно 2,5-3,5 раза). Такие потребители называются индуктивными: электродрели, электропилы, насосы, компрессоры, холодильники, лазерные принтеры и т.п. Кроме того, необходимо учитывать и коэффициент одновременности, который показывает процент одновременной работы оборудования.
То есть если вы предполагаете, что ваша генераторная установка будет работать как основной источник электроэнергии, то вам необходимо ориентироваться именно на эту мощность. Если величина PRP не указывается, то данная генераторная установка может работать только как резервный источник электроснабжения.
Минимальная величина нагрузки ДГУ не регламентируется, но составляет 25% от мощности PRP.
То есть эта та мощность, которую генераторная установка может развивать кратковременно, в качестве резервного источника питания. Мощность ESP всегда больше мощности PRP, так как это мощность, которую развивает генераторная установка на непродолжительное время (не более 500 часов в год), но при этом перегрузки не допускаются.
Таким образом, расчет потребляемой мощности является не такой простой, как это выглядит на первый взгляд, задачей. И мы рекомендуем для корректной и правильной оценки потребляемой мощности и безошибочного подбора оборудования обращаться к специалистам.
Следующим важным компонентом условия этой задачи является время автономной работы, то есть время, которое будет работать ваш источник автономного питания, пока не восстановится и не войдет в допустимые пределы напряжение основной электросети.
Для определения этого параметра вам необходимо проанализировать, как часто и насколько по времени происходят отключения электроэнергии и, исходя из этого, определиться со временем автономной работы необходимым для вас.
Объясню, почему это важно. При кратковременных пропаданиях напряжения с небольшой периодичностью одним из вариантов решения проблемы автономного электроснабжения является установка источника бесперебойного питания, который в режиме автономной работы использует электроэнергию аккумуляторных батарей, количество которых можно увеличивать в зависимости от необходимого времени автономной работы (до нескольких десятков минут). При более длительных и частых отключениях вариантом решения этой же проблемы является установка генераторной установки, для которой также необходимо предусмотреть достаточный запас топлива в зависимости от необходимого времени автономной работы.
И еще один момент необходимо учесть при постановке условий этой задачи — это наличие оборудования, критичного к различного рода скачкам, импульсам, пропаданиям напряжения и отклонениям частоты основной электросети. Это электронные блоки управления оборудованием (например, котлом системы отопления), компьютеры, контроллеры охранной и пожарной сигнализации, плазменные панели и т.п. То есть оборудование, которое требует именно качественного электроснабжения, иначе оно может некорректно работать или просто выйти из строя.
Теперь, когда условия задачи известны, можно приступать к ее решению. Существует несколько вариантов технических решений.
ИБП по принципу работы можно разделить на две группы это: Off Line и On Line. Off Line (Stand-By) тип ИБП, допускающих перерыв питания нагрузки во время переключения со входной сети на инвертор (transfer time, или время переключения). On Line тип ИБП, который обеспечивает непрерывное и фильтрованное питание нагрузки. По определению, on-line ИБП имеют нулевое время переключения; нагрузка никогда не видит прерывания питания.
Как правило, для использования в качестве резервного источника питания для загородных домов используются однофазные ИБП мощностью от 4 до 10 кВА класса On Line.
По сравнению с резервными генераторными установками ИБП имеют ряд неоспоримых преимуществ
Однако чтобы обеспечить относительно большое время автономии (от нескольких десятков минут до нескольких часов), ИБП должен комплектоваться достаточным количеством аккумуляторных батарей (далее АКБ) определенной емкости, что чаще всего будет ограничиваться техническими возможностями ИБП, а именно возможностями зарядного устройства АКБ. Кроме того, время автономной работы будет зависеть еще от нескольких параметров: степени загруженности ИБП, эффективности конкретного инвертора, температуры окружающей среды, состояния и степени износа АКБ.
Конечно же, есть возможность создания мощной системы бесперебойного питания с большим временем автономии. Но при этом возникает вопрос экономической обоснованности такого решения, а это немаловажный фактор в процессе выбора автономного источника питания.
В настоящее время на российском рынке существует очень много различного рода генераторных установок, широкий спектр мощностей множества производителей, различные варианты исполнения которых заставят задуматься даже искушенного покупателя.
Ниже мы приведем классификацию по основным признакам конструкции генераторных установок. И приведем краткие пояснения, так сказать, на бытовом уровне по каждому из пунктов классификации.
По виду исполнения
По способу охлаждения
По используемому топливу
По частоте вращения коленчатого вала двигателя
По виду генератора переменного тока
По количеству фаз
По расположению клапанов системы газораспределения
По способу запуска
Теперь рассмотрим основные виды генераторных установок в комплексе.
Генераторные установки с 2- или 4-тактным бензиновым двигателем
Генераторные установки с 4-тактным дизельным двигателем.
Дизельные генераторы с воздушным охлаждением занимают промежуточное положение между бензиновыми двигателями и дизельными с жидкостным охлаждением. Дизельные генераторные установки с воздушным охлаждением до 6 кВА мало чем отличаются от своих бензиновых собратьев, хотя они обладают большим ресурсом и более надежны. Наработка на отказ более 4000 часов. Основной производитель — японская компания Yanmar.
Более мощные дизельные двигатели с воздушным охлаждением до 20 кВА капризны к качеству топлива, достаточно шумные и громоздкие. Так что в этом случае лучше искать альтернативу среди дизельных двигателей с жидкостным охлаждением. Основной производитель немецкая фирма Hatz.
Дизельные двигатели с жидкостным охлаждением наиболее надежны и долговечны. Наработка на отказ до 20 000 часов. Они относятся к установкам промышленного класса.
Самые приемлемые с точки зрения оснащенности различными опциями. Основные производители от 6 до 20 кВА:
Теперь подведем итог этому варианту решения. При частых и длительных отключениях электроэнергии или при отсутствии внешней сети выбор очевиден. Однако если вернуться к третьему условию задачи про критичных к пропаданиям и качеству электроэнергии потребителей, мы видим, что этот вариант решения малоприемлем, так как с момента пропадания напряжения до момента его восстановления посредством генераторной установки происходит перерыв в электроснабжении и генераторная установка не защищает от различного рода искажений входной сети.
Чтобы обеспечить критичных к качеству электроэнергии потребителей бесперебойным питанием и в тоже время иметь достаточно большое время автономии, мы рекомендуем использовать совместную работу ИБП и ГУ. В момент пропадания напряжения основной электросети ИБП питает энергией АКБ наиболее ответственных потребителей. Остальные потребители остаются обесточенными до момента запуска генераторной установки. После запуска ГУ ИБП переходит в нормальный режим работы и заряжает АКБ. Это наиболее приемлемый вариант с точки зрения надежности.
Однако при совместной работе ИБП и ГУ необходимо иметь в виду, что при расчете мощности ГУ мощность ИБП, рассчитанную ранее, нужно суммировать с мощностями остальных потребителей электроэнергии, принимая во внимание коэффициент запаса (1,3-2 в зависимости от того, какой выпрямитель у ИБП и есть ли THD-фильтры), учитывающий гармонические искажения самого ИБП. Итак, как мы видим, решение проблемы резервного электроснабжения — достаточно сложная и многогранная задача, требующая серьезной проработки. При этом учитывается множество факторов, касаемых как самой нагрузки, так и оборудования. Мы рекомендуем при решении задач такого рода во избежание совершения ошибок и для экономии вашего времени консультироваться со специалистами.
Автономное энергоснабжение: виды и основные характеристики
Отправим материал на почту
Проживание на окраине города или в отдаленных малонаселенных пунктах – залог тишины, полного покоя, благоприятной экологии. Но строительство на таких территориях зачастую сопровождается множеством трудностей из-за проблем с инфраструктурой, различными коммуникациями. Самая острая из них – отсутствие электричества, ее важно решить в первую очередь. Как известно, продолжительная прокладка электролинии от централизованной сети обходится слишком дорого. Намного дешевле будет организовать бесперебойное автономное питание дома. Сделать это не так уж и сложно, если внимательно ознакомиться с возможными вариантами, выбрать для себя наиболее выгодный.
Требования к домашним независимым комплексам
Прежде чем приобретать оборудование для обеспечения жилища электроэнергией, следует подсчитать ее нужный объем, который будет покрывать потребности всей бытовой техники, прочих домашних электрических устройств. Для этого проводится расчет общей мощности всех имеющихся электропотребителей. Самые распространенные из них такие:
Базовую мощность любого агрегата можно узнать их прилагаемой к нему производителем инструкции. Для разных приборов такой показатель индивидуальный. Но все устройства непременно требуют стабильной подачи электроэнергии, для них недопустимы перепады напряжения.
Полученные данные суммируют, в результате чего узнают, сколько приблизительно киловатт-часов должна ежедневно производить автономная электросистема. Это число рекомендуется увеличить на 20-25%, чтоб иметь небольшой запас для повышения потребления энергии.
Плюсы и минусы внедрения автономного питания
Неоспоримыми достоинствами установки индивидуальной электросети считаются:
Наличие автономного источника питания в доме позволяет бесперебойно получать электроток даже тогда, когда другие временно лишены такой возможности из-за проведения ремонта на ЛЭП.
Вышеописанные положительные и отрицательные стороны автономного электроснабжения касаются всех разновидностей существующих систем. При этом у каждой из них дополнительно есть свои индивидуальные достоинства, недостатки. Последнее в некоторой мере влияет на вырабатываемую электрическую мощность за единицу времени, величину расходов на ее производство.
Виды альтернативных источников энергии
Современные технологии позволяют получать электричество из следующих систем автономного питания:
Вышеуказанное оборудование отличается по цене, рентабельности. Вдобавок для монтажа каждой из перечисленных установок важно соблюдать некоторые условия, что иногда невозможно. Все зависит от месторасположения участка, особенностей местного климата, иных факторов.
Электрогенераторы
Современные генераторные установки считаются самыми надежными, отличаются наименьшей ценой (в сравнении с другими независимыми системами). Но себестоимость одного киловатта энергии у них предельно высокая. Подобные устройства содержат двигатель внутреннего сгорания. Он соединен с катушкой, которая впоследствии раскручивания генерирует электрическую энергию.
Обустраивая запасное автономное питание, генераторы к электрической сети подключают параллельно. В них дополнительно встраивается система автоматического подсоединения, которая запускает устройство при потере контакта с централизованной электросетью. Электрогенераторы допустимо настраивать под требуемые параметры. Например, возможно включение автономной системы лишь спустя несколько минут после исчезновения электричества. В результате пропадает необходимость в ручном запуске агрегата, а также остановки при возобновлении центрального энергоснабжения.
Основные достоинства современных генераторных установок:
Внимание! Электрогенераторы, функционирующие на бензине либо дизеле, не относятся к экологически безопасным. Во время их работы в атмосферу выделяются вредные вещества. Последнее следует учитывать при подборе наиболее подходящей для себя автономной системы электроснабжения.
Бензиновые
Это чрезвычайно компактные устройства. Модели с небольшим весом обладают малой мощностью, потому способны обслуживать лишь несколько маломощных приборов (например, телевизор, светильники). Более серьезные генераторы производят достаточно электроэнергии для полноценного использования всего домашнего бытового оборудования. Их мощности вполне хватает, чтобы подключить духовку, микроволновку, водонагревательный бойлер.
Дизельные
Очень громоздкие, но более выгодные (сравнительно с бензиновыми) в финансовом плане, если учесть соотношение расходов на топливо и получаемую прибыль. Функционирующие на дизеле агрегаты редко применяются для обеспечения полноценного автономного энергоснабжения. Высокая себестоимость энергии вынуждает использовать такие генераторы лишь в качестве запасного источника на случай перебоев работы центральной электросети.
Видео описание
Какой выбрать генератор: дизельный или бензиновый?
Солнечные батареи
Главное достоинство таких независимых электростанций – доступная себестоимость одного киловатта электричества. Для их надлежащего функционирования требуется лишь бесплатная энергия солнца. Принцип работы подобных установок состоит в преобразовании световых фотонов в электрический заряд.
Чтобы солнечные батареи производили требуемую мощность для обеспечения работы домашних бытовых приборов, их площадь должна быть большая. 1 м2 поверхности такой установки выдает приблизительно 100 Вт, при этом напряжение составляет около 25 В. Этого хватит только на медленную зарядку аккумулятора, питание светильников.
Для получения электротока требуемых параметров необходимо установить вспомогательное оборудование: инвертора, аккумуляторы, контроллера. Первые преобразуют постоянное напряжение в переменное, оно должно соответствовать аналогичным показателям электричества на 220 В с централизованной сети. Чтобы пользоваться всеми преимуществами электростанции, нужно накапливать избыточную энергию с целью ее будущего полезного применения.
Солнечные батареи позволяют генерировать электроэнергию лишь в дневное время при ярком природном свете. Ночью такие устройства абсолютно бесполезны. Для разрешения указанной проблемы используется контроллер: он выполняет подзарядку аккумуляторных батарей. Накопившееся на нем избыточное электричество израсходуется в темный период суток, утром заряд заново пополняется от возобновивших свою работоспособность панелей.
К достоинствам вышеописанной разновидности автономного электроснабжения дома относят:
Важно! Поверхности функционирующих солнечных батарей требуется периодически чистить от накопления пыли. В противном случае эффективность их работы будет снижаться.
Видео описание
Солнечные батареи. Мифы и реальность.
Многие недостатки таких электростанций легко разрешаются. Проблемы с размещением этого оборудования вовсе исчезают, если монтаж организовать на крыше. Он не занимает полезного пространства, а близрасположенные нежилые постройки, садовые деревья не создают затенения. Рассматривая значительную стоимость системы, важно отметить: современные солнечные батареи обладают огромным ресурсом, потому успевают окупиться раньше, чем закончится срок их полезной эксплуатации.
Вдобавок нужно учесть: такой источник автономного электроснабжения дома подразумевает достаточно частую зарядку-разрядку аккумулятора. По этой причине его ресурс интенсивно уменьшается. Чтобы иметь необходимый запас электроэнергии в ночной период суток, АКБ придется часто менять.
Ветрогенераторы
Современные ветровые установки – эффективные автономные источники питания. Аналогично солнечным панелям, стоят они дорого, но при этом отличаются большей компактностью. Ветряки и электрогенераторы на горючем в некоторой степени похожи, хотя первые функционируют в результате вращения лопастей ветром, вторые – благодаря работе двигателя. Схожесть ветровых установок с работающими на солнечной энергии батареями состоит в необходимости использования точно таких же элементов: аккумуляторов, контроллера, инвертора.
Содержать ветрогенератор намного дешевле, чем обслуживать функционирующие на дорогостоящем топливе генераторы. Ветряки во многом уступают более популярным на сегодня солнечным панелям, но при некоторых обстоятельствах использовать их целесообразнее.
Основные плюсы ветрогенераторов:
Недостатков у ветровых генераторов существенно больше. Среди самых важных стоит отметить такие:
Все ветряки чрезвычайно важно периодически обслуживать, иначе они со временем будут сильно шуметь. Шум создают изношенные подшипники, а также ветер, который контактирует с лопастями.
Видео описание
Ветрогенератор. Плюсы и минусы.
Автономное электроснабжение дома: готовые решения
Организации, занимающиеся продажей независимых источников питания, предлагают готовые комплектации устройств, способные работать тотчас же после выполнения монтажа. Большей частью это всевозможные комплекты солнечных электростанций, ветрогенераторов, иных приспособлений, обладающие совершенно разными техническими параметрами.
На солнечных батареях
Один из готовых вариантов автономной системы электроснабжения дома – высокоэффективное оборудование, использующее энергию солнца и преобразующее ее в электроток с помощью солнечных панелей. Схематично такой процесс изображен на нижеприведенном рисунке.
На современном рынке достаточно востребованы электростанции «Белые ночи 1500 W-100x2P», произведенные российской фирмой «IKAR FIRM». В комплекте содержатся:
Автономное электроснабжение, созданное при помощи единственного источника альтернативной энергии, как правило, не всегда надежное. Это связано с наличием недостатков у всех разновидностей устройств. Потому для разрешения подобной задачи нередко единовременно применяют несколько вариантов. Например:
Применение всевозможных комплектаций позволяет обустроить безотказную автономную систему электроснабжения своего жилища.
Видео описание
Заключение
С целью обеспечения удаленных от электросети построек энергией, предупреждения возможных проблем из-за перебоев централизованного снабжения электричеством владельцы домов часто устанавливают автономные системы электроснабжения. На практике применяются несколько их разновидностей, каждая из них обладает своими преимуществами и недостатками. Выбор лучшего варианта может зависеть от будущего места монтажа, климата в конкретном регионе, иных важных факторов. Также стоит обратить внимание на стоимость оборудования, комплектующих, периодического обслуживания. Проанализировав собранную информацию, можно принять решение о целесообразности приобретения такой установки. В любом случае, автономное электроснабжение – это возможность избежать зависимости от центральной сети, сэкономить на оплате электричества.