Автономное энергоснабжение для частного загородного дома, тип питания

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.

Установка автономного электропитания – единственная альтернатива тогда, когда подключаться к централизованной сети долго, невыгодно, проблематично Источник rina.pro

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:

холодильная, морозильная камеры;
отопительная система;
кондиционер;
бытовые приборы;
насос (для доставки в здание воды из скважины);
электроинструмент.

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.

Общее потребление энергии в доме зависит от используемых электроприборов, их моделей, а также постоянного количества жильцов Источник dagzhkh.ru

Биогаз как альтернатива электричеству

При помощи специальных установок по переработке отходов жизнедеятельности можно получать удобрение и биогаз буквально из мусора.

Используются такие отходы как:

навоз;
содержимое выгребных ям;
ботва растений;
сорняки;
силос;
листва;
пропавшие овощи-фрукты и др. отходы сельского хозяйства.

В дальнейшем биогаз используется по усмотрению владельца установки. Например, продаются компактные электростанции, работающие на биогазе.

Малые биогазовые установки для дома способны обеспечить подворье необходимым количеством тепла, даже если имеется всего несколько голов КРС, а также пищевые отходы со своего участка.

Из 1 тонны навоза можно получить 40 м3 газа. 1 м3 биогаза обходится в — 3.6 руб.

Где купить биогазовую установку

Например, компании:

ООО Инвестпром из Старого Оскола производит всевозможное строительное оборудование, мини-заводы, в том числе, и модульные биореакторы. Объём от 10 м3 и более (автоматическое откачивание и система очистки биогаза). Контактный телефон 8(800) 234-05-94.
ООО Архей, компания из Ростова-на-Дону предлагает модульные биореакторы для переработки отходов животноводства (птицефабрик, свинарников и т. д) +7 (863) 2947988.
А БПЦ ООО Инжиниринг из Москвы предлагает мини электростанции, работающие на биогазе. Телефон +7 (495) 7803165.

Плюсы и минусы внедрения автономного питания

Неоспоримыми достоинствами установки индивидуальной электросети считаются:

независимость от магистрального электроснабжения;
минимальная себестоимость одного киловатта электротока;
стабильность электрического снабжения;

Наличие автономного источника питания в доме позволяет бесперебойно получать электроток даже тогда, когда другие временно лишены такой возможности из-за проведения ремонта на ЛЭП.

Недостатки:

высокая цена оборудования;
расходы по обслуживанию системы оплачивают сами пользователи;
для размещения независимого комплекса требуется пространство.

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.

Используя автономное энергообеспечение, владелец дома становится полностью независимым в плане получения электроэнергии для потребления Источник elektrikexpert.ru

Варианты для дачи

При необходимости создания независимого электроснабжения дачи, вариант использования солнечной электростанции, также наиболее приемлем. В этом случае, при сезонном характере использования оборудования, можно законсервировать устройства или вывести их из работы, на период отсутствия необходимости в эксплуатации.

Вариант строительства ветрового генератора, также вполне доступен и оправдан. Потому как понеся, некоторые разовые финансовые расходы, в дальнейшем можно, в зависимости от потребности, получать свое электричество.

Вариант применения схемы «ветровой генератор + солнечная электростанция», в этом случае, также актуален, и позволяет создать полностью автономную и надежную схему электроснабжения.

Виды альтернативных источников энергии

Современные технологии позволяют получать электричество из следующих систем автономного питания:

генераторы (дизельные, газовые, бензиновые);
солнечные электростанции;
ветрогенераторы.

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.

Эффективность использования тех или иных альтернативных источников энергии напрямую зависит от региона, в котором необходима установка Источник proekt-sam.ru

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:

мобильность;
сравнительно небольшие размеры, на которые влияет исключительно мощность агрегата;
нет надобности в монтаже вспомогательных устройств, обеспечивающих выработку электроэнергии;
работают независимо от погоды, времени года, местоположения.

Недостатки:

шумная работа, зависящая от наличия качественного топлива;
трудно запустить в холодный период года (больше всего это касается дизельных установок);
требуется постоянный контроль;
необходимость в ручной дозаправке бака;
высокая стоимость топливных материалов.

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.

Эксплуатация любого электрогенератора требует периодической ручной дозаправки бака Источник iws.ua

Тепловые насосы для отопления

Тепловые насосы являются одним и из наиболее прогрессивных технологических решений в получении альтернативной энергии для вашего дома. Они не только наиболее удобны, но и экологически безопасны.

Их эксплуатация позволит существенно снизить расходы, связанные с оплатой на охлаждение и обогрев помещения.

Галерея изображений

Фото из

Тепловой насос с забором тепла земли или подземной воды

Внешний блок теплового насоса воздух-вода или воздух-воздух

Взаимосвязь внешней и внутренней составляющих эко-систем

Оборудование внутреннего блока теплового насоса

Классификация тепловых насосов

Тепловые насосы классифицирую по количеству контуров, источнику энергии и способу ее получения.

В зависимости от конечных потребностей тепловые насосы могут быть:

Одно-, двух или трехконтурные;
Одно- или двухконденсаторные;
С возможностью нагрева или с возможностью нагрева и охлаждения.

По виду источника энергии и способу ее получения различают следующие тепловые насосы:

Грунт – вода. Применяются в умеренном климатическом поясе с равномерным прогревом земли вне зависимости от времени года. Для монтажа используют коллектор либо зонд в зависимости от типа грунта. Для бурения неглубоких скважин не требуется получения разрешительных документов.
Воздух – вода. Тепло аккумулируется из воздуха и направляется на нагрев воды. Установка будет уместной в климатических зонах с зимней температурой не ниже -15 градусов.
Вода – вода. Монтаж обусловлен наличием водоемов (озера, реки, грунтовые воды, скважины, отстойники). Эффективность такого теплового насоса является весьма внушительной, что обусловлено высокой температурой источника в холодное время года.
Вода – воздух. В данной связке в роли источника тепла выступают те же водоемы, но при этом тепло посредством компрессора передается непосредственно воздуху, используемому для обогрева помещений. В данном случае вода не выступает в качестве теплоносителя.
Грунт – воздух. В данной системе проводником тепла является грунт. Тепло из грунта через компрессор передается воздуху. В роли переносчика энергии применяют незамерзающие жидкости. Данная система считается наиболее универсальной.
Воздух – воздух. Работа данной системы сходна с работой кондиционера, способного обогревать и охлаждать помещение. Данная система является наиболее дешевой, так как не требует производства земляных работ и прокладки трубопроводов.

При выборе вида источника тепла нужно ориентироваться на геологию участка и возможность беспрепятственного проведения земляных работ, а также на наличие свободной площади.

При дефиците свободного места придется отказаться от таких источников тепла, как земля и вода и забирать тепло из воздуха.

От правильности выбора вида теплового насоса во многом зависит эффективность работы системы и затраты на ее устройство

Принцип работы теплового насоса

Принцип работы тепловых насосов основан на использовании цикла Карно, который в результате резкого сжатия теплоносителя обеспечивает повышение температуры.

По такому же принципу, но с противоположным эффектом, работает большинство климатических устройств с компрессорными установками (холодильник, морозильная камера, кондиционер).

Главный рабочий цикл, который реализуется в камерах данных агрегатов, полагает обратный эффект – в результате резкого расширения происходит сужение хладагента.

Именно поэтому один из наиболее доступных методов изготовления теплового насоса основан на использовании отдельных функциональных узлов, используемых в климатическом оборудовании.

Так, для изготовления теплового насоса может быть использован бытовой холодильник. Его испаритель и конденсатор будут играть роль теплообменников, отбирающих тепловую энергию из среды и направляющие ее непосредствен на нагрев теплоносителя, который циркулирует в системе отопления.

Низкопотенциальное тепло из грунта, воздуха или воды вместе с теплоносителем попадает в испаритель, где превращается в газ, а далее еще больше сжимается компрессором, в результате чего температура становится еще выше

Сборка теплового насоса из подручных материалов

Используя старую бытовую технику, а точнее, ее отдельные узлы, можно самостоятельно собрать тепловой насос. Как это можн сделать, рассмотрим далее.

Шаг #1 — подготовка компрессора и конденсатора

Работы начинаются с подготовки компрессорной части насоса, функции которой будут отведены соответствующему узлу кондиционера либо холодильника. Данный узел необходимо закрепить с помощью мягкой подвески на одной из стен рабочего помещения там, где это будет удобно.

После этого необходимо изготовить конденсатор. Для этого идеально подойдет бак из нержавеющей стали объемом 100 л. В него необходимо вмонтировать змеевик (можно взять готовую медную трубку от старого кондиционера либо холодильника.

Подготовленный бак нужно с помощью болгарки разрезать вдоль на две равные части – это необходимо для установки и закрепления змеевика в теле будущего конденсатора.

После монтажа змеевика в одной из половинок обе части емкости нужно соединить и сварить между собой таким образом, чтобы получился замкнутый бак.

Для изготовления конденсатора использован бак из нержавеющей стали объемом 100 л, с помощью болгарки он был разрезан пополам, вмонтирован змеевик и произведена обратная сварка

Учтите, что при сварке нужно использовать специальный электроды, а еще лучше применять аргоновую сварку, только она может обеспечить максимальное качество шва.

Шаг #2 — изготовление испарителя

Для изготовления испарителя потребуется герметичный пластиковый бак объемом 75-80 литров, в который нужно будет поместить змеевик из трубы диаметром ¾ дюйма.

Для изготовления змеевика достаточно обмотать медную трубку вокруг стальной трубы диаметром 300-400 мм с последующей фиксацией витков перфорированным уголком

На концах трубки необходимо нарезать резьбу для последующего обеспечения соединения с трубопроводом. После завершения сборки и проверки герметизации испаритель следует закрепить на стене рабочего помещения при помощи кронштейнов соответствующего размера.

Завершение сборки лучше доверить специалисту. Если часть сборки можно выполнить самостоятельно, то с пайкой медных труб и закачкой хладагента должен работать профессионал. Сборка основной части насоса заканчивается подключением обогревательных батарей и теплообменника.

Нужно отметить, что данная система является маломощной. Поэтому будет лучше, если тепловой насос станет дополнительной частью существующей системы отопления.

Шаг #3 — обустройство и подключение внешнего устройства

В качестве источника тепла лучше всего подойдет вода из колодца или скважины. Она никогда не замерзает и даже зимой ее температура редко опускается ниже +12 градусов. Потребуется устройство двух таких скважин.

Из одной скважины будет происходить забор воды с последующей подачей в испаритель.

Энергию подземной воды можно использовать круглогодично. На ее температуру не влияют погодные условия и времена года

Далее отработанная вода будет сбрасываться во вторую скважину. Остается все это подключить к входу в испаритель, к выходу и герметизировать.

В принципе, система готова к эксплуатации, но для ее полной автономности потребуется система автоматики, контролирующая температуру движущегося теплоносителя в отопительных контурах и давление фреона.

На первых порах можно обойтись обыкновенным пускателем, но следует учесть, что запуск системы после отключения компрессора можно выполнять через 8-10 минут – это время необходимо для выравнивания давления фреона в системе.

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.

Солнечные батареи представляет собой устройства, которые собирают световую энергию солнечных лучей и преобразует ее в электрический ток Источник 220-on.ru

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:

автоматический режим работы;
отсутствие дополнительных расходов;
экологичность;
не нужен топливный запас.

Недостатки:

эффективность установки зависит от активности солнца, территории размещения системы, времени года;
немалая стоимость оборудования;
периодичность функционирования, зависящая от наличия обильного солнечного света;
панели занимают много места, их нужно устанавливать на открытом участке.

Важно! Поверхности функционирующих солнечных батарей требуется периодически чистить от накопления пыли. В противном случае эффективность их работы будет снижаться.

Солнечные панели, установленные на крыше дома, не занимают полезного пространства, отличаются высокой эффективностью работы Источник termico-solar.com

Солнечные батареи

Принцип работы основан на способности электронных приборов, называемых фотоэлементами, преобразовывать энергию фотонов солнечного света в электрическую. Данный пример альтернативной энергии является самым распространённым.

В батареях, выпускаемых для частного применения, используются кремниевые фотоэлементы. Они бывают двух видов:

Поликристаллические. Очень хрупкие, поэтому требуют аккуратного обращения. Обладают малым КПД – не более 15%. Средний срок службы 20 лет. Преимущество – низкая цена.
Монокристаллические. Более надёжны. Срок службы может достигать 50 лет. КПД 25%. Недостатком является дороговизна.

Преимущества солнечных батарей:

неисчерпаемый источник энергии на несколько десятилетий;
простота установки и обслуживания, для работы нет необходимости в ежедневном участии человека;
долговечность;
отсутствие вредного воздействия на окружающую среду и человека.

Их недостатками являются высокая стоимость оборудования, которое окупается довольно долго, и зависимость от интенсивности солнечного света. Если небо затягивает тучами, мощность фотоэлементов снижается.

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.

Откуда и в каком виде получить энергоресурсы

Использование солнечных панелей
Традиционными энергоисточниками являются тепловые, атомные и гидроэлектрические станции. Альтернативное энергоснабжение может самовосстанавливаться, является эффективным, дешевым и экологически безопасным. По факту энергия есть в природных ресурсах, нужно только попытаться ее извлечь. Без специальных навыков можно выполнить следующие работы:

устанавливать солнечные коллекторы и батареи, чтобы запитывать освещение или греть воду;
монтировать ветрогенераторы;
использовать тепловые насосы для отопления дома за счет тепла воды, земли или воздуха;
применять биогазовые установки для переработки отходов животных, птиц, человека.

Минус нетрадиционных энергоисточников – большие финансовые вложения для их организации.

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.

Солнечными батареями генерируется постоянный электроток, который впоследствии преобразуется в переменный (используемый в быту) при помощи инвертора Источник gws-energy.ru

На современном рынке достаточно востребованы электростанции «Белые ночи 1500 W-100x2P», произведенные российской . В комплекте содержатся:

поликристаллические панели – 2 штуки;
инвертор;
контроллер заряда;
набор коннекторов, предназначенный для подсоединения панелей;
кабель;
крепеж.

Технические параметры:

рабочее напряжение – 12 В;
номинальная мощность каждой батареи – 100 Вт;
рекомендуемая температура воздуха – 0-40°C;
напряжение на выходе – 220 В, частота – 50 Гц;
номинальная мощность – 1,5 кВт.

Особенности ветрогенераторов

Вертикальный ветрогенератор
Источники ветровой электроэнергии работают по принципу преобразования кинетической энергии в механическую, а затем – в переменный ток. Электричество можно получить при минимальной скорости ветрового потока от 2 м/с. Оптимальной является скорость ветра от 5 до 8 м/с.

Виды ветряных генераторов

По типу крепления ротора существуют модификации:

Горизонтальные – отличаются минимальным количеством материалов для изготовления и большим КПД. Минусы прибора заключаются в высокой монтажной мачте и сложности механической части.
Вертикальные – работают в большом диапазоне ветровой скорости. Специфика генератора – необходимость дополнительной фиксации мотора.

По количеству лопастей существуют одно- или многолопастные модели. По материалу лопасти классифицируются на парусные и жесткие. Винтовой шаг установки бывает изменяемым (можно выставить рабочую скорость) и фиксируемым.

При строительстве ветровой установки обязательно создается и укрепляется фундамент.

Конструкция ветрогенератора

Конструкция ветрогенератора
Готовый ветряной генератор состоит из таких частей:

вышка – ставится в ветреной зоне;
лопастный генератор;
контроллер лопастей – преобразует переменный ток в постоянный;
инвертор – трансформирует постоянный ток в переменный;
накопительный аккумулятор;
резервуар для воды.

Накопительная АКБ сглаживает разницу в сезон ветров и период штиля.

Изготовление тихоходного ветрогенератора из генератора машины

Создание ветрогенератора из автомобильного генератора
Поскольку комплект для сборки ветрогенератора стоит от 250 до 300 тыс. руб, конструкцию целесообразно сделать собственноручно. Понадобится генератор автомобиля и аккумуляторная батарея.

Лопасти обеспечивают работу других устройств ветряка. Самостоятельно их можно изготовить из ткани, металла или пластиковой трубы следующим образом:

Выбрать материал с хорошей ветроустойчивостью – толщиной от 4 см.
Рассчитать длину лопасти так, что диаметр трубы равнялся 1/5.
Обрезать трубу и применять ее в качестве шаблонов.
Пройтись по краям всех элементов наждачкой для удаления неровностей.
Зафиксировать пластиковые лопасти на диске из алюминия.
Произвести балансировку колеса посредством фиксирования в горизонтальном положении.
Обточить края ветрового колеса при вращении.

Оптимальная схема лопастей – большое количество, но меньший размер.

Мачта должна быть надежной, прочной и не раскачиваться
Проект изготовления мачты нужно начать с выбора материала. Понадобится стальная труба длиной 7 м и диаметром 150-200 м. При наличии препятствий колесо поднимается выше их на 1 м.

Для дополнительной устойчивости конструкции изготавливаются колышки под растяжку из стального или оцинкованного троса 6-8 мм в толщину. Мачту и колышки нужно забетонировать.

Процесс переделки автогенератора заключается в перемотке старторного узла и создании ротора на основе неодимовых магнитов. В приборе просверливаются отверстия под них. Магниты нужно ставить, чередуя полюса и заполнять пустоты эпоксидкой.

Ротор оборачивается бумагой для перемотки катушки в одном направлении по трехфазной схеме. На последнем этапе генератор тестируется – при 300 оборотах должно показывать 30 В.

Чем больше витков на катушке, тем эффективнее работает генератор.

Альтернативные ветровые источники тепла и электрической энергии собираются после изготовления поворотной оси. Понадобится труба с двумя подшипниками и хвостовая часть из оцинкованного листа 1,2 мм в толщину.

Генератор крепится к мачте посредством рамы их профтрубы. Расстояние от балки до лопастей должно быть больше 25 см. После сборки базовой конструкции монтируются контроллер заряда, инвертор и АКБ.