Автономное электроснабжение дома сделать самому своими руками
Автономное электроснабжение дома – это обеспечение необходимого количества электроэнергии для жилого помещения или загородного участка без перебоев питания и перепадов подачи напряжения. Вопрос о самостоятельном создании автономной системы электроснабжения является актуальным для людей, проживающих вдали от городской жизни.
Такая потребность может возникнуть по целому ряду причин:
- сложность подключения к уже существующей сети электроснабжения;
- отсутствие стабильности подаваемого напряжения;
- перебои питания.
Электроэнергия, необходимая для нормальной жизнедеятельности в загородном доме, должна вырабатываться бесконечно, независимо от внешних факторов. При выборе источника энергии предпочтение следует отдать возобновляемому и безвредному для окружающей среды и людей варианту.
Требования к автономному электроснабжению
Автономное электроснабжение частного дома зависит от суммарной мощности потребителей электроэнергии и характера их «потребностей». Чаще всего, к числу энергопотребителей относятся:
- система отопления дома;
- холодильное оборудование;
- кондиционирование;
- различная крупная и мелкая бытовая техника;
- насосное оборудование, обеспечивающее подачу воды от скважины или колодца.
Любой вид потребителя электроэнергии имеет свою мощность. Однако требования, предъявляемые к сети электропитания у всех одни. Это, в первую очередь, стабильность подаваемого напряжения и его частота. Для многих потребителей также важна синусоидальность формы переменного напряжения.
Следующим этапом является определение необходимой суммарной мощности, которую должно обеспечить автономное электроснабжение дома, а также технические характеристики электропитания. Специалисты рекомендуют завышать суммарную мощность на 15-30%. Это делается с целью обеспечения роста потребления электроэнергии в дальнейшем.
Далее следует определиться с техническими характеристиками, на основе которых будет строиться система автономного электроснабжения дома (САЭ). Они зависят от того, какую функцию будет выполнять САЭ: полностью автономное энергоснабжение или резервный источник питания. Если система играет роль «подстраховки» подачи энергоресурсов, необходимо установить длительность работы САЭ в период отсутствия централизованного энергоснабжения.
Немаловажным фактором при планировании системы автономного электроснабжения частного дома являются финансовые возможности домовладельца. Бюджет проекта определяет, насколько дорогим будет приобретаемое оборудование, и какая часть работ подлежит выполнению своими руками. Известно, что самостоятельное выполнение работ обойдется значительно дешевле, чем оплата услуг специалистов, привлекаемых со стороны. При этом стоит учитывать наличие необходимого оборудования и навыки работы с ним, а также уровень технического образования домовладельца.
Достоинства
Одним из основных преимуществ САЭ является отсутствие платы за потребление энергии. Это весомая экономия в условиях загородной жизни. Автономное электроснабжение дома, в отличие от централизованного, не имеет каких-либо социальных норм потребления энергии.
Качество электроэнергии зависит от правильного подсчета суммарной мощности на стадии проектирования системы и введения нужного оборудования в эксплуатацию. Благодаря этому, не возникает риск перепадов напряжения или отключения электричества. Не стоит опасаться, что резкий скачок мощности выведет из строя домашнюю технику. Качество и количество электроэнергии будет именно таким, какое было запланировано изначально, а не таким, которое способна выделить ближайшая подстанция.
Оборудование САЭ достаточно надежное и редко выходит из строя. Данное преимущество сохраняется при должном уходе и правильной эксплуатации всех элементов системы.
Разрабатываются специальные программы, благодаря которым существует возможность продажи излишков электроэнергии государству. Однако об этом стоит подумать заранее (на стадии проектирования САЭ). Для этого придется подготовить разрешительную документацию, которая подтверждает, что оборудование вырабатывает электроэнергию заявленного качества и в определенном количестве.
Автономное электроснабжение дома имеет еще одно несомненное преимущество: полная независимость. Какова бы ни была стоимость потребляемого электричества, у домовладельца всегда будут собственные энергоресурсы.
Автономное электроснабжение загородного дома: недостатки
Несмотря на множество преимуществ, САЭ имеет ряд минусов, среди которых не только дорогостоящее оборудование, но и высокие расходы на его эксплуатацию. Перед выбором приборов и материалов следует тщательно все рассчитать, для того чтобы оборудование не вышло из строя раньше, чем успело окупиться.
Если автономное электроснабжение частного дома по каким-либо причинам перестало функционировать, не следует ждать дежурную бригаду электриков с местной подстанции. Обо всем придется позаботиться самостоятельно – вызвать специалистов и оплатить услуги по ремонту САЭ. Для того чтобы этого не произошло и оборудование прослужило как можно дольше, следует регулярно приглашать специалистов для профилактического осмотра и технического обслуживания автономного электроснабжения дома.
Выбор альтернативного источника энергии
Главная проблема автономного электроснабжения дома – выбор альтернативного источника энергии, которых на данный момент не так уж и много. Наиболее распространенными считаются следующие виды:
- бензиновые и дизельные генераторы;
- солнечные батареи;
- ветровая энергия;
- гидроэлектроэнергия;
- аккумуляторы.
Каждый из этих источников обладает определенными характеристиками и особенностями, с которыми следует внимательно ознакомиться.
Генераторы
Это наиболее простой и дешевый способ обеспечения дома необходимым количеством электроэнергии. Устройство работает по принципу сжигания топлива. Если речь идет про автономное электроснабжение дома, генератор предполагает создание достаточной базы для хранения топлива. В запасе должно находиться как минимум 200 л дизельного топлива, бензина или других горючих веществ. В данном случае выгодно отличаются газовые генераторы. Для их бесперебойной работы требуется подключение к газопроводу, и проблема с хранением топлива отпадает автоматически.
Солнечные элементы
Автономное электроснабжение дома на солнечных батареях — довольно распространенное явление в западных странах. Существует несколько методов преобразования солнечной энергии в электричество:
- Фото-вольтовые клетки – используются для концентрации солнечной энергии. С помощью специальных зеркал солнечные лучи генерируются в определенном направлении либо нагревают жидкость, проходящую через паровые турбины электрогенератора (теплового двигателя).
- Фото-ячейки – энергия, накопленная фотоэлементами на крыше дома, является постоянным током. Для того чтобы ее можно было использовать в домашнем хозяйстве, она подлежит обязательному преобразованию в переменный ток.
Автономное электроснабжение дома своими руками с использованием солнечных батарей является наиболее эффективным и экономичным вариантом. Данное оборудование служит около 40 лет. Однако в зависимости от погодных условий подача электричества в течение дня может прерываться.
Ветровая энергия
Если погодные условия не позволяют использовать солнечные батареи, альтернативным вариантом может стать энергия ветра. Она берется через турбины, расположенные на высоких башнях (от 3 м). Автономные ветряки преобразовывают энергию при помощи установленных инверторов. Главным условием является наличие постоянного ветра со скоростью не менее 14 км/ч.
Гидроэлектроэнергия
Если поблизости загородного дома расположена речка или озеро, можно воспользоваться водяными источниками энергии. Гидроэлектроэнергия в небольших масштабах является наиболее реальным и выгодным вариантом автономного электроснабжения дома. Использование одной турбины не считается экологически и социально опасным явлением. Микротурбины просты в эксплуатации и имеют долгий срок службы.
Аккумуляторы
Для полноценного электроснабжения дома данный вариант не подходит. Аккумуляторы используются в качестве аварийной подачи электроэнергии либо как дополнение к альтернативным источникам энергии. Принцип работы достаточно прост – пока в сети есть электричество, батареи заряжаются, если подача электроэнергии прерывается, аккумуляторы отдают энергию через специальный инвертер.
Схема автономного электроснабжения дома
Общая схема САЭ состоит из последовательно расположенных элементов:
- Первичного источника электроэнергии – могут быть использованы вышеописанные солнечные батареи, генераторы, работающие на различных видах топлива и другие.
- Зарядного устройства – преобразует напряжение от первичного источника до величин, необходимых для обеспечения нормальной работы аккумулятора.
- Аккумуляторной батареи – используется для накопления и отдачи энергии.
- Инвертора – предназначен для создания нужного напряжения.
Все эти элементы являются неотъемлемой частью автономного электроснабжения дома, и работать друг без друга не могут.
Монтаж САЭ
Выполнить автономное электроснабжение дома своими руками достаточно просто. Для этого понадобятся составляющие: несколько аккумуляторов, которые для увеличения емкости подключаются по параллельной схеме, зарядное устройство и инвертор. При наличии электроэнергии в сети, аккумуляторы накапливают энергию от зарядного устройства. Если электроэнергия отключается, аккумуляторы обеспечивают подачу электроресурсов посредством инвертора.
Производители предлагают широкий ассортимент инверторов, рассчитанных на потребителей с определенной мощностью. От этих показателей зависит количество электроприборов, которые могут работать от этого источника. Чем больше количество техники в доме, тем больше должна быть суммарная емкость аккумуляторов. При неправильном подборе емкости, батареи будут быстрее разряжаться.
Это наиболее распространенные варианты создания автономного электроснабжения дома. Стоимость таких систем достаточно большая, особенно если учитывать расходы на топливо для генераторов. Самыми приемлемыми в этом плане считаются бесплатные источники энергии, такие как солнце, ветер и вода. Стоит такое оборудование значительно дороже, однако оно быстро окупается и служит многие годы. Монтировать САЭ своими руками достаточно просто. Нужно четко следовать инструкции и придерживаться схемы.
Трудно представить современную комфортную жизнь без электричества. Особенно остро стоит проблема электроснабжения в загородных домах и коттеджах, где помимо повседневного использования привычных бытовых электроприборов, от качества электроснабжения напрямую зависит функционирование таких инженерных систем как: водоснабжение, отопление, автономная канализация. Перед тем, как начинать внутреннее обустройство возведённого частного коттеджа или загородного дома, требуется решить все вопросы с электроснабжением, особенно если предполагается установить электрическую систему отопления. В частности необходимо провести множество расчётов и продумать комплексную рациональную электросхему, включающую все необходимые элементы (от электросчётчика до розеток и распределительных щитов) – и, соответственно, воплотить её в реальность. Электроснабжение – это включение конкретного объекта в сеть потребления электроэнергии. Электроснабжение коттеджа, дома – это очень ответственный этап строительства, от которого зависит комфорт проживания и безопасность Вашего жилища. Приняв решение подключиться к пункту распределения электроэнергии, и оборудования системы электроснабжения дома, требуется провести целый комплекс мероприятий: — заключение договора с компанией, поставляющей электроэнергию; Как показывает практика, некоторые домовладельцы в целях экономии пытаются самостоятельно осуществить разработку и монтаж электросистемы в доме. Такая «экономия» весьма сомнительна, поскольку исполнитель зачастую не имеет соответствующей квалификации – и электроснабжение частного дома в итоге изобилует множеством досадных ошибок: от замыкания и «выбивания» пробок в самый неожиданный момент вплоть до пожароопасных ситуаций. В то же время профессионально подготовленное и реализованное электроснабжение загородного дома предполагает грамотное проектирование и монтаж, которые будут учитывать не только все требования безопасности и комфорта, но и архитектурные и ландшафтные особенности объекта недвижимости. Так же при проектировании электроснабжения дома учитывается наличие прочих инженерных сетей и коммуникаций.
Системы электроснабжения загородного дома, коттеджа можно условно классифицировать на:— бытовое электроснабжение, с напряжением 220/380 V, включающее комплекс — слаботочные системы, включающие средства управления роллетами, рольставнями, воротами, и прочими инженерными системами. — аварийное электроснабжение дома, включающее в себя резервные и бесперебойные источники питания, а так же резервные автономные бензиновые, газовые или дизельные генераторы. — автономное электроснабжение загородного дома или коттеджа. В настоящее время огромную популярность приобретают альтернативные источники электроснабжения, такие как солнечные коллекторы и батареи, ветряные электростанции, тепловые аккумуляторы. Система электроснабжения загородного дома проектируется с учётом эффективного использования электрической энергии, это позволяет снизить затраты на эксплуатацию и продлить срок её службы. Для создания эффективной системы электроснабжения разрабатываются специальные системы управления электроснабжением, обеспечивающие работу электроприборов и инженерных систем по различным сценариям. Например, программируемое включение системы электрического отопления в зависимости от температуры, включение освещения от датчиков движения и прочее. Надежность и стабильность работы системы электроснабжения дома напрямую зависти от постоянного бесперебойного электроснабжения. Бесперебойная подача электроэнергии обеспечивается источниками стабилизированного бесперебойного питания, служащими для поддержания постоянного напряжения, защиты электросистем и электроприборов от провалов, исчезновения и скачков напряжения в системе электроснабжения дома В настоящее время огромную популярность приобретают альтернативные источники электроснабжения, такие как солнечные коллекторы, солнечные батареи, ветряные электростанции, тепловые аккумуляторы. Стоимость оборудования для автономного электроснабжения и его монтажа весьма высоки, но с годами эти системы окупают себя за счёт экономии на электроэнергии. К тому же, автономные системы электроснабжения загородного дома или коттеджа, иногда могут быть единственным вариантом обеспечения дома электричеством, в силу его удалённости от централизованных электросетей. Заземление в частном домеВ домах и коттеджах, оборудованных автономным водоснабжением, отоплением и другими современными инженерными системами, а так же многочисленными электроприборами, инструментами и всевозможными приспособлениями, работающими от электросети, требуется предусмотреть заземляющий контур системы электроснабжения. Во избежание непредвиденных ситуаций и несчастных случаев, а также для защиты человека всё современное электрооборудование имеет заземляющий провод (зачастую жёлто-зелёный). Также и розетки, которые используются в настоящее время, имеют разъём для подключения к Понятно, что именно в таких местах, где имеют место нарушения техники безопасности, и происходят несчастные случаи, поскольку бытовые приборы могут портиться от сырости, или на них может образовываться конденсат из-за перепада температуры. Обычно хозяева, приезжая на дачу, сразу приступают к растопке камина или печи – и, соответственно, включают множество приборов. В итоге происходит пробой в электропроводке, что влечёт за собой её выход из строя. Использование заземления поможет предотвратить и избежать подобных ситуаций. Только правильно спроектированное и выполненное заземление приводит к срабатыванию защитных устройств, которые отключают подачу питания. Специалисты компании «Альфа-Легион» помогут вам осуществить весь спектр работ по подготовке проекта заземления и выполнению заземляющего контура. Проект электроснабжения загородного дома, коттеджаВ первую очередь нужно подготовить адекватный проект электроснабжения частного дома, который, будет сочетать в себе пожелания заказчика и возможности местной электросети. Обращение в профессиональную фирму, специализация которой – электрика под ключ, гарантирует проведение всех этапов работ: от объективных расчётов необходимой мощности до прокладки проводов и монтажа отдельных элементов. Такой подход избавит собственника жилья от потери времени и проблем с Чтобы электросистема в загородном доме или коттедже была максимально эффективной и понятной лично Вам, получив заявку на выполнение работ по проектированию и монтажу систем электроснабжения, специалисты компании Альфа-легион выезжают на объект и, учитывая все пожелания заказчика, составляют подробный план электроснабжения каждой отдельной комнаты, начиная от розеток и заканчивая электрическими бойлерами, устройствами защитного отключения, противопожарными и сигнализационными системами и пр. Производиться детальный расчёт потребления электричества конкретного дома и определяется возможность обеспечения требуемых мощностей. На основе всех данных составляется проект электроснабжения загородного дома. Проект электроснабжения коттеджа, загородного дома – это техническая документация, содержащая полную информацию о размещении электрооборудования, электропроводки, освещения, и других электротехнических приборов. Так же в проекте электроснабжения содержится подробная схема электрощита, расчёт допустимой нагрузки на электросеть, сводная номенклатура и спецификация используемого оборудования для электроснабжения. Монтаж электроснабжения загородного дома, коттеджаПомимо грамотного проектирования системы электроснабжения, залогом её стабильной, долговечной работы и безопасной эксплуатации, является профессионально и качественно выполненный монтаж электроснабжения и установка электрооборудования. Монтаж электроснабжения загородного дома, коттеджа выполняется в полном соответствии с проектом электроснабжения с использованием современных высококачественных материалов, Специалисты компании Альфа-легион предлагают Вам следующие виды работ и услуг, связанных с проектированием и монтажом электроснабжения загородного дома:— Электрика под ключ |
Автономные системы электроснабжения для дома на солнечных батареях
Предлагаем Вашему вниманию готовые комплекты систем электроснабжения на солнечных батареях для решения конкретных задач (солнечная электростанция для автомобиля, резервное и автономное электропитание для дачи, системы автономного электроснабжения для дома, инверторные системы бесперебойного энергоснабжения для коттеджа, ИБП, автономный источник питания 12 Вольт для освещения и т.п.)
Все представленные здесь готовые решения являются не просто наборами комплектующих, а реальными системами, прошедшими тестирование в техническом отделе нашей компании и успешно эксплуатирующиеся нашими покупателями. Все готовые решения комплектуются всеми необходимыми кабелями и соединителями, так что покупателю остается только соединить разъемы по прилагающейся схеме, закрепить солнечные панели на крыше или на стене дома и пользоваться ими.
Если Вы не нашли среди готовых комплектов нужного Вам решения, звоните нам по телефону 8 (495) 128-43-60 и мы поможем подобрать оборудование для решения Вашей задачи. Также Вы можете отправить нам заявку по электронной почте или через форму обратной связи.
Каталог солнечных электростанций и ИБП
Использование солнечной энергии для дома становится все популярнее в России. И хотя пока не идет речи об экономии электричества по причине отсутствия государственной поддержки использования возобновляемых источников электроэнергии в частных домах и квартирах, но в тех местах, где нет магистральной электросети, использование энергии Солнца гораздо выгоднее использования топливных генераторов 220/380 Вольт.
Стоимость оборудования загородного дома солнечными батареями достаточно высока. Причем, в Московской области и в средней полосе России выработка электроэнергии от фотоэлектрической станции в зимнее время в 5-10 раз меньше, чем летом. В связи с этим нужно понимать, что автономное солнечное энергоснабжение домов выгодно только в весенне-летний период, а осенью и зимой периодически придется использовать бензиновый или дизельный электрогенератор для подзарядки аккумуляторов при длительной пасмурной погоде.
Кроме фотоэлектрических систем, большое распространение получили инверторно-аккумуляторные системы резервного электроснабжения, которые кроме своей основной функции источника бесперебойного питания при отключении света, обладают также возможностью увеличения мощности сети, используя энергию в аккумуляторах. На основе таких систем возможно создание гибридных систем электроснабжения, отличительной особенностью которых является приоритетное использование солнечной энергии.
Системы автономного электроснабжения по низким ценам покупайте в интернет-магазине Solnechnye.RU
Автономное электроснабжение загородного дома и коттеджа, энергоснабжение коттеджного поселка : Наши проекты : компания TEV
Персональная электростанция
Актуальность независимости от воздействия внешних факторов в современной человеческой деятельности неоспорима. Сегодня загородное строительство нередко локализуется вдали от центральных источников энергии. В связи с этим возникает потребность в использовании автономных источников электроснабжения. В России остро стоит проблема, связанная с частым отключением электроэнергии, её невысоким качеством, перегрузкой и банальной нехваткой электроэнергии. Невозможно представить современный дом без сложных систем отопления, водоснабжения, канализации, кондиционирования, безопасности, электронных и электробытовых приборов, обеспечивающих полноценный комфорт загородной жизни. Качественная работа данных систем полностью зависит от бесперебойной подачи электроэнергии. Чтобы жизнь в загородном доме приносила только положительные эмоции и полноценный отдых, стоит позаботиться о постоянной и независимой подаче электричества. Задачу можно решить, обретя независимость от централизованного электроснабжения – с помощью системы гарантированного электроснабжения (СГЭ). Для обеспечения постоянного электропитания Вам понадобится дизель-генераторная электростанция с системой автозапуска, шкаф автоматического переключения нагрузки (АВР), а для нестабильного напряжения и кратковременных отключений напряжения – источники бесперебойного питания. Данная система позволит не беспокоиться за приборы в доме даже в Ваше отсутствие! Автоматика самостоятельно включит систему электроснабжения в случае пропадания электричества и самостоятельно отключит, когда подача электричества в сети возобновится.Классификация генераторных установок
Компания Genelec (Франция) входит в группу компаний HIMOINSA (Испания), одной из ведущих компаний Европы и мира, по производству и поставке электрогенераторных установок, работающих на дизельном топливе и бензине.Широкий перечень продуктов, дизель и бензо-генераторные установки, мобильные вышки освещения, мобильные сварочные агрегаты, шкафы управления, коммутации, контроля и защиты. Выпускаемая продукция представлена несколькими модельными рядами, с единичной мощностью от 3 до 2200кВА и может удовлетворить даже самый взыскательный запрос клиента на необходимую мощность.
Производители основных компонентов генераторных установок всемирно известные компании:
- Двигатели – Perkins (Великобритания), Volvo Penta (Швеция), Iveco (Италия), Skania (Швеция), Yanmar (Япония), Lombardini (Италия), Hatz (Германия), Robin-Subaru (Япония) (жидкостного и воздушного охлаждения)
- Синхронных генераторов переменного тока Stamford (Великобритания), Sincro, Mecc Alte, Marelli, Linz Electric (Италия).
Вся продукция GENELEC отличается высоким качеством и надежностью, основанном на тщательном входном и выходном контроле, а также неприхотливостью в эксплуатации и простотой обслуживания. Генераторные установки соответствуют всем жестким европейским требованиям и имеют российские сертификаты качества продукции. Комплектующие детали всемирно известных производителей и поддержка квалифицированных специалистов позволяет гарантировать оптимальное функционирование наших товаров и отвечать требованиям современного рынка. Электрогенераторные установки можно разделить по мощности на бытовые и промышленные станции. Электростанции различаются по параметрам условий эксплуатации и моторесурса двигателя. Genelec выпускает агрегаты, используемые в качестве основного источника электрической энергии, и станции для резервного/аварийного электропитания. Основные электростанции обеспечивают объект электроэнергией постоянно, резервные запускаются в аварийной ситуации, например при отключении основного источника питания.
Выбор двигателя
Выбор электростанции – это, по сути, выбор типа её главного элемента – двигателя.
Залог долговечной работы установки – качественный двигатель. Более экономичными и надежными считаются дизельные агрегаты, но стоимость их выше, чем бензиновых генераторов.
Если вы собираетесь использовать электростанцию лишь время от времени, как запасной вариант, и при потребности в небольшой электрической мощности вам больше подойдёт генератор с бензиновым двигателем. Подавляющее большинство бензиновых генераторов, так же, как и большая часть высокооборотных дизельных, предназначены для резервного использования. Низкооборотные же дизельные генераторы идеальны для постоянного использования, поскольку обладают увеличенным моторесурсом и жидкостным охлаждением, позволяющим круглосуточную эксплуатацию на протяжении длительного времени. А вот бензиновые генераторы оснащаются в основном воздушным охлаждением и на постоянное использование не рассчитаны. Зато в качестве недорогого, аварийного источника питания – в самый раз.
Самые дешевые, компактные и маломощные – это бензиновые электростанции мощностью до 15 кВА.
Бензогенераторы оснащены четырехтактными двигателями Robin-Subaru. Они могут работать по 8 ч в сутки и имеют в среднем ресурс 4000 моточасов до капитального ремонта. Двигатели дизель-генераторных установках (ДГУ) Genelec оснащаются воздушной или жидкостной системой охлаждения.
ДГУ с воздушным охлаждением сравнимы по своим качественным характеристикам и степени надежности с бензиновыми агрегатами.
Двигатели с жидкостным охлаждением применяют в электростанциях промышленного класса. Это надежные и долговечные модели с ресурсом работы до 40 000 моточасов и широким диапазоном мощностей от 8 до 2500 кВА.
Ресурс двигателей ДГУ зависит главным образом от числа оборотов: 1500 и 3000 об/мин. Низкооборотные двигатели расходуют меньше топлива, чем высокооборотные и обладают более низким уровнем шума.
Оба вида ДГУ с жидкостным охлаждением применяются для электроснабжения загородных домов, коттеджных поселков, при строительстве, на производстве. Причем большинство этих установок неприхотливы к качеству топлива, прекрасно работают в сложных и неблагоприятных условиях.
Мощность
Одним из определяющих критериев выбора генератора для частного электроснабжения является потребляемая нагрузкой мощность.
Для расчета потребляемой мощности необходимо определить тип нагрузки и её количество. Для этого подсчитывается суммарная мощность электроприборов, которые необходимо зарезервировать. Однако, полученная итоговая сумма, например 10 кВт, еще не будет окончательным результатом. Дело в том, что существуют приборы индуктивного типа, которые в момент запуска потребляют большой пусковой ток. Так, например, холодильник во время работы «берет» 200 Вт, а во время пуска – 1 кВт. То же самое можно сказать о насосах и ряде других электроприборов, которые, как правило, всегда попадают в «резервный» список. Высокие пусковые токи действуют всего долю секунды, но в этот момент электростанция должна их обеспечить и не отключиться. И это обязательно требуется учесть. Кроме того, важно учитывать в расчетах такую величину, как коэффициент одновременности включения электрических приборов. Исходя из того, что все зарезервированные вами приборы вряд ли будут работать одновременно, мощность, рассчитанная с учетом этого коэффициента, окажется чуть меньше изначальной.
В случае покупки электростанции с синхронным генератором, вы не ошибетесь, рассчитывая мощность следующим образом:
- Просуммируйте мощность всех одновременно подключаемых активных приборов и прибавьте к итоговой сумме 15 процентный запас;
- Учтите, что электротехника индуктивного типа нуждается в момент пуска в большей мощности, поэтому суммарную мощность таких приборов необходимо увеличить в 1,5-2 раза, а при использовании глубинных насосов в 3-6 раз.
Практический опыт использования электростанций говорит о том, что для освещения дачного домика (2-3 лампочки, холодильник, телевизор) вполне достаточно мощности в 2-3 кВт. Владельцу загородного коттеджа, который страдает от перебоев с электроэнергией, необходимо приобрести электростанцию мощностью от 10 до 30 кВт. Что же касается строителей, то для их нужд (перфоратор, болгарки, бетономешалка и т.п.), будет достаточно мощности до 6-10 кВт.
Современные дорогостоящие бытовые электроприборы, устанавливаемые во многих домах (например плазменные и ЖК-панели, компьютеры и оргтехника, различные системы автоматики для «умного» дома и т.д.) подсоединять напрямую к генераторному агрегату не желательно, особенно это касается бензиновых электростанций. Стабильность напряжения и частоты у бензиновых моделей, в виду их конструктивных особенностей и особенностей нагрузки, неравномерна, а это может сказывается на работе электронных компонентов домашней техники, вплоть до выхода их из строя. Но выход в этом случае все равно есть – это использование источников бесперебойного питания (ИБП), которые на своем выходе выдают на нагрузку бесперебойное напряжение, с идеальной формой кривой.
При отключении центрального электроснабжения СГЭ требуется некоторое время (от 30 с до 1 мин) для переключения питания нагрузки в автоматическом режиме с внешней сети на питание от генераторной установки. Чтобы избежать провала в подаче электроэнергии, также рекомендуется установка источников бесперебойного питания (ИБП), который за счёт встроенных в него аккумуляторных батарей, поддержит напряжение в сети, пока генератор не «выйдет» на рабочий режим. Кроме этого, ИБП корректирует параметры электропитания, исполняя роль стабилизатора как напряжения, так и частоты тока.
Совокупная работа ДГУ и ИБП образует комплексную, целостную защиту электропитания. Время автономной работы (без вмешательства человека) системы бесперебойного и гарантированного электропитания в автоматическом режиме, на базе ДГУ и ИБП может достигать несколько суток и ограничивается только временем для проведения очередного ТО и запасами топлива для генераторной установки.
Для организации системы комплексного гарантированного электроснабжения компания ТEV предлагает однофазные ИБП Eaton, а для 3х фазной системы ИБП АPС-MGE.
Компания Transfer Equipment Vostok предлагает полный комплекс услуг и оборудования для обеспечения Вашего объекта качественным бесперебойным электропитанием. Подбор оборудования, в части ДГУ и ИБП, требует учета множества особенностей для корректности совместной работы. Вы всегда можете обратиться в отдел комплексных решений компании и квалифицированные специалисты найдут технически правильное решение для защиты электропитания Вашего дома.
Количество фаз
Помимо всего прочего, выбирая станцию, необходимо учитывать количество фаз потребителей. Компания Genelec выпускает одно- и трехфазные агрегаты. Однофазные станции на 220 В применяются для соответствующих потребителей и электропроводок. Если же в доме есть трехфазные потребители на 380 В, то придется применять адекватную электростанцию. Трехфазные электростанции, как правило, используются в промышленных целях, и в коттеджном строительстве.
Опции и возможности
Выбор электрогенератора сводится сегодня не только к учету условий его использования, но и к подбору максимально удобного набора опций, связанных с управлением, диагностикой, автоматикой, системами безопасности. Технические решения при комплектации агрегата могут включать штатные опции или учитывать специфические требования владельца. ДГУ Genelec можно оснастить функциями автозапуска/останова, диагностики параметров работы, как на специальном штатном дисплее, так и дистанционно на модуле управления и мониторинга или компьютере оператора, а при необходимости можно установить увеличенные топливные баки, установить системы автоматической подкачки топлива из внешних резервуаров, автоматические жалюзи приточно-вытяжной вентиляции и др. Одной из важных опций генераторных агрегатов Genelec является блок контроля и автоматики (панель контроля и управления) генераторной установкой. Компания Genelec выпускает ДГУ с различными вариантами панелей управления, позволяющими управлять и контролировать параметры электростанции в ручном и автоматическом режимах, с панели управления либо удаленно, по различным протоколам передачи данных (CAN/LAN, Modbus, RS232, RS486, аналоговым либо GPRS-модемам), отслеживать местоположение ДГУ по встроенному GPS-модулю. Блок контролирует состояние внешней питающей сети, защищает потребителей от повышения/понижения напряжения, автоматически запускает/останавливает электростанцию, выдает все параметры питающего напряжения и тока (U, I, Hz, cos φ, кВА, кВт, кВАр, кВт*ч, счётчик моточасов), защиту двигателя, генератора, парралельную работу ДГУ между собой и с вн. сетью и мн. другое. Среди основных функций блока контроля и автоматики отметим своевременное включение или отключение агрегата при падении напряжения ниже допустимого уровня или превышении допустимого уровня во внешней сети. Эта опция программируется пользователем без вмешательства сервисного центра. Блок также контролирует работу электростанции и всех её компонентов. Программируемая система автозапуска дает возможность обеспечить полную независимость при отключении центрального электроснабжения при отсутствие людей в доме.Безусловно, дополнительные опции влияют на конечную стоимость оборудования, но большая часть выше перечисленного входит в базовую комплектацию генераторной установки Genelec. Благодаря таким дополнениям мини-электростанция может стать максимально комфортной в управлении и обслуживании, отвечающей исключительно индивидуальным требованиям. А на собственном комфорте экономить не рекомендуется.
Размещение
При обустройстве мини-электростанции следует заранее позаботиться об обеспечении приточно-вытяжной вентиляции, отводе отработанных выхлопных газов, поддержании необходимой постоянной температуры (не ниже +5 °С), влажности не более 85%, максимальном снижении уровня шума, дополнительных топливных баках, системах пожарной сигнализации, пожаротушения и других параметрах, от которых зависит стабильная работа агрегата. В случае установки системы автоматического запуска работа вентиляции должна осуществляться автоматически.
Для подавления шума существуют варианты размещения агрегатов внутри звукоизолирующих кожухов, установка дополнительных глушителей и т.д. Более того, стены и потолок помещения для размещения генераторной установки в доме можно отделать звукоизолирующими панелями и перегородками.
Размещение оборудования на улице исключит шум и вибрацию в жилом доме. Генераторные установки Genelec могут быть переносными, передвижными, стационарными, во всепогодном термошумозащитном кожухе или в автономных блок-контейнерах. Исполнение агрегата во всепогодном кожухе или в блок-контейнере позволяет также поддерживать необходимые условия работы ДГУ и решает вопрос с размещением её вне пределов помещения. Блок-контейнеры оборудуются системами вентиляции, отопления, освещения, отвода выхлопных газов, системой ОПС (охранно-пожарной сигнализации) и пожаротушения, шумоподавления. Контейнер очень удобен для эксплуатации дизель-генератора, так как в нем можно проводить все необходимые работы по техническому осмотру и обслуживанию в любое время года. Более того, контейнер позволяет разместить дополнительные топливные ёмкости, что значительно продлевает автономную работу станции.
Эксплуатация
Надежность, электрическую и пожарную безопасность, низкий уровень шума, возможность длительной автономной работы без присутствия человека, автоматический запуск/остановка при перебоях в электроснабжении – условия, необходимые для эффективного коттеджного электроснабжения. Очевидно, что этим идеальным условиям отвечают дизель-генераторы Genelec с жидкостным охлаждением. С такой станцией не возникнет проблем в электроснабжении в течение долгих лет.
Специалисты TEV настоятельно рекомендуют начинать заботу о резервном электроснабжении на этапе проектирования объекта с учетом монтажа генераторной установки и проводки кабелей. Это позволит подобрать оптимальный вариант размещения установки и без затруднений включить ее в общую схему электроснабжения вашего дома.
Даже лучшую технику можно испортить непрофессиональным монтажом. Специалисты Компании TEV обеспечат подбор оптимального варианта генераторного агрегата; дополнительного оборудования к нему; качественный, быстрый монтаж и пусконаладочные работы как отдельно взятой генераторной установки, так и системы гарантированного электроснабжения в целом. Сервисный центр Компании производит диагностику, сервисное обслуживание и ремонт оборудования. Квалифицированные специалисты ТЕV произведут пусконаладочные работы источников бесперебойного питания и дизель-генераторных установок любой мощности.
Автономное электроснабжение
Автономное электроснабжение – полная независимость от системы центрального электроснабжения. Осуществляется на базе современного газопоршневого генератора мощностью от 1 до 25 кВт, блока автоматического выбора и запуска источника питания (электросеть, генератор, инверторно-аккумуляторная система), инверторно-аккумуляторной системы.
Система автономного электропитания дома состоит из газопоршневого генератора, работающего на сжиженном газе, инверторно-аккумуляторного блока, блока автоматического управления электропитанием.
Газопоршневой генератор — установка на базе двигателя внутреннего сгорания, работающего на сжиженном газе, и электрогенератора. Генератор, использующий теплоту выхлопных газов, масла и охлаждающей жидкости для отопления дома или работы чиллеров системы кондиционирования, называется когенератором. Для более полного использования мощности генератора, генератор работает не только для питания электрической нагрузки дома, но и заряжает аккумуляторы мощной инверторно-аккумуляторной системы.
Инверторно – аккумуляторная система необходима для аккумуляции и выдачи вырабатываемой генератором избыточной мощности либо аккумуляции мощности электрической сети на случай выключения электричества. Для питания среднего дома достаточно инверторно-аккумуляторной системы с запасом мощности 9 кВт/часов и максимальной выдаваемой мощностью 8 кВт. При этом генератор может работать четыре часа в сутки, остальное время дом питается от запасенной аккумуляторами электроэнергии.
Электронный блок автоматического управления электропитанием – необходим для автоматического переключения на необходимый источник питания. Если есть напряжение в электросети, то дом питается от электросети и осуществляется зарядка аккумуляторов инверторно-аккумуляторного блока от сети. При пропадании напряжения в сети блок анализирует зарядку аккумуляторов и в случае ее достаточности переключается на питание сети дома от аккумуляторов и инверторного блока, преобразующего напряжение аккумуляторов в напряжение 220V 50 Гц. Когда аккумуляторы разряжаются автоматически запускается газопоршневой генератор, который работает на питание дома и зарядку аккумуляторов инверторно-аккумуляторного блока. После зарядки аккумуляторов дом переходит на питание от инверторной системы, генератор выключается. В случае появления электричества в сети, генератор также отключается, подзарядка аккумуляторов и питание дома производится от сети.
Книги бытовой и оздоровительной тематики – ROZETKA
Сегодня, если нужно найти какую-то информацию, ее ищут либо в интернете, либо листая тематический справочник. Второй вариант надежнее, так как его автором, в большинстве случаев, является эксперт, в то время как в интернете лавры «специалиста» может присвоить себе любой желающий. Литература по темам «Дом и быт» и «Красота и здоровье» очень популярна, в этих изданиях можно найти массу полезной информации по важным вопросам: приготовлению пищи, обустройстве дома, созданию мебели своими руками, уходу за своей кожей и волосами и т. д.
Дом и быт, красота и здоровье – ответы на важные вопросы
До появления компьютера и интернета большую часть своих знаний человечество черпало из книг. Разнообразные справочники, инструкции, методички позволяют в короткий срок получить базовые представления практически по любым вопросам. Это выручает в быту и является прекрасным средством для самообразования. Нужно выяснить какой-то нюанс, разобраться в новой для себя сфере или появилось желание порукодельничать – можно купить книгу по кулинарии, основам этикета, моде, ремонту и расширить свой багаж знаний.
Литература, затрагивающая вопросы красоты и здоровья, дома и быта, заключает в себе ответы на многие ключевые вопросы комфортного существования современного человека
Сегодня, чтобы быть успешным, нужно иметь массу знаний в самых разных отраслях жизнедеятельности. Эту информацию можно почерпнуть из книги – даже если читать каждый день по 10-15 минут, за полгода можно осилить довольно большое количество материала. Раньше специализированная литература писалась сложным, тяжело воспринимаемым языком, из-за чего книжки читались медленно и тяжело. Авторы поняли свою ошибку и теперь стараются писать доступно, что способствует популяризации книжек.
Категории «Дом и быт», «Красота и здоровье» включают в себя такие тематики:
- ремонт и строительство;
- сад и огород;
- дизайн;
- мода;
- кулинария;
- здоровье;
- комнатные растения;
- животные.
В каждом из этих разделов на ROZETKA собрано большое количество книг, в которых систематизированы самые полезные и интересные советы. В нашем магазине присутствует продукция многих издательств, это означает, что литературу по данным темам вы можете купить на украинском, английском и русском языках. Рубрикатор удобен и позволяет быстро отсортировать нужное. Если вы ищете конкретное издание, можно воспользоваться поиском вверху страницы.
На сегодняшний день в данной категории наибольшей популярностью пользуются книжки, посвященные кулинарии. Можно научиться готовить блюда разных стран, стать мастером по выпечке тортов и запеканию мяса, овладеть секретами приготовления соусов, которые внесут пикантный акцент в любое кушанье. Поиск новых интересных рецептов – это задача, которой занята любая хозяйка. Книги о здоровом питании помогут научиться вкусно и полезно кормить свою семью.
В «Розетке» вы найдете сотни увлекательных сборников рецептов, справочников, самоучителей. Мы подобрали литературу по самым разнообразным вопросам, начиная от устройства камина своими руками, заканчивая техникой массажа и восстановлением нормальной работы внутренних органов. Купить книги «Дом и быт», «Красота и здоровье» мы предлагаем с доставкой в Киев, Днепропетровск, Полтаву, Луцк, Харьков, Одессу и т. д. – по всей территории Украины.
Автономное электроснабжение для частного дома: обзор лучших локальных решений
Устройство независимой электросистемы позволит обеспечить энергией частные постройки, не подключенные к централизованным сетям. Результат поможет сократить энергетические расходы дач и домов. Но для того чтобы воспользоваться перечисленными плюсами, надо точно знать, как сделать автономное электроснабжение частного дома. Ведь правда?
Мы расскажем об устройстве независимых систем энергоснабжения. У нас вы найдете основополагающие принципы устройства и важные нюансы организации подачи электричества в частные жилые объекты. Представленная нами информация тщательно проверена, систематизирована, сведения соответствуют строительным нормативам.
В предложенной нами статье досконально разобраны варианты устройства частных энергетических систем, приведены и оценены все возможные источники получения энергии. Подробно изложены принципы сооружения и действия автономного электроснабжения, представленные данные подкреплены фото и видео.
Общие требования к домашним автономным системам
Чтобы автономный комплекс корректно работал и производил объем энергии, полностью покрывающий потребности всех домашних устройств и предметов бытовой техники, перед монтажом оборудования проводят предварительный расчет общей мощности имеющихся в наличии электропотребителей.
К их числу относятся такие агрегаты, как:
Базовую мощность узнают из сопроводительных документов, выданных производителем и прилагающихся к каждому агрегату. Этот показатель у всех разный, но любые приборы и устройства одинаково требуют стабильной подачи энергии с определенной частотой электропотока и без перепадов напряжения.
В некоторых случаях учитывают еще и такой параметр, как синусоидальность формы переменного напряжения.
Галерея изображенийФото из Причиной организации автономного энергоснабжения чаще всего бывает неразвитая или слаборазвитая инфраструктура, в которой строится частный дом или дача Нередко бывает, что автономные системы, генерирующие ток, сооружают в качестве резервного источника тока, чтобы минимизировать неудобства при перебоях с поставкой в централизованной сети Для обеспечения питанием слаботочных электролиний и не особо «прожорливых» электропотребителей частники нередко прибегают к устройству экологически безопасных систем Проще и выгоднее использовать в устройстве автономного электроснабжения газовые, бензиновые и дизельные генераторы. Они производительней, с установкой нет проблем, но к безопасным для окружающей среды источникам это оборудование не относится Угрозы окружающему природному пространству не создают так называемые «зеленые источники»: ветер, вода, солнце. Их энергия неисчерпаема, к тому же она восстанавливается сама и совершенно ничего не стоит Ветрогенераторы и солнечные панели на дачах пригодятся для поставки энергии уличному и домашнему светодиодному освещению. Подойдут они для питания жидкокристаллических телевизоров и зарядки мобильной медиа-техники В удаленном от благ цивилизации туристическом городке ветряки и солнечные панели снизят нагрузку на генератор, обслуживающий весь туристический городок Если вы счастливый обладатель участка, построенного на берегу реки или бурного горного ручья, есть возможность устроить гидроэлектростанцию. Однако так везет зачастую только жителям поселка, а не частникам Дом в регионе с неразвитой инфраструктуройРезервный вариант энергообеспеченияСолнечная электростанция — распространенный типГазовый генератор в загородном домеВетряки и солнечные панелиВетрогенераторы в дачном поселкеЭнергосистемы туристического городкаАвтономная поселковая гидроэлектростанция
Данные о мощности приборов суммируют и таким способом выясняют, сколько реальных киловатт часов должна бесперебойно вырабатывать в день автономная электросистема. Рекомендуется превышать полученное число на 15-30%, чтобы в будущем иметь солидный запас на увеличение потребления энергии.
Автономная электрическая система позволяет круглогодично обеспечивать необходимый уровень комфорта в домах, расположенных далеко от центральных коммуникационных систем, отвечающих за поставку энергоресурса в жилые помещения
На следующем этапе определяют основные технические характеристики будущей энергосистемы. Эти параметры напрямую зависят от ее назначения.
Собираясь сделать резервный источник, подключающийся только в определенный момент, когда недоступно получение электричества через централизованные коммуникации, устанавливают предполагаемое время работы автономного оборудования, и на основании этих данных вычисляют нужную для нормального функционирования системы мощность.
Наличие в частном доме комплекса автономного электроснабжения обеспечивает владельцу полную свободу действий. У него в распоряжении всегда будет нужный ресурс, независимо от того, какую цену установит на электричество государство
Если же на «плечи» автономного оборудования планируют возложить все электрообеспечение в жилом помещении, хозяйственных постройках и на самом приусадебном участке, заранее четко высчитывают примерное дневное потребление.
На эту цифру накидывают еще 20-25% и таким способом получают фактическую базовую мощность, необходимую для полноценной работы коммуникационных сетей, оборудования и бытовой техники.
Выбирая в качестве альтернативного источника поставки энергии солнечные батареи, следует помнить, что в зимний период модули производят в 2-3 раза меньше ресурса, нежели во время наивысшей солнечной активности (с марта по сентябрь)
Имея на руках подробную техническую информацию, приступают к разработке проекта и выводят смету с полным объективным обсчетом предстоящих финансовых затрат на покупку агрегатов и оплату услуг по установке.
Специалисты, разумеется, справятся с монтажом быстрее и качественней, однако попросят за это солидную сумму. Домашние мастера тоже могут осилить основные части задачи, но для осуществления отдельных этапов все же разумнее будет пригласить профессионалов или хотя бы воспользоваться их советами.
Взвешенная оценка независимой системы
Современные системы для автономного электроснабжения используют самые разные ресурсы для выработки энергии. Это позволяет получать качественное электричество без перепадов даже в самых отдаленных и малонаселенных местах, куда еще не успели добраться все блага цивилизации.
Достоинства автономной электрики
Основное достоинство систем автономного электроснабжения – отсутствие норм потребления и платы за использованную энергию. Это позволяет обеспечить в жилом доме любой уровень комфорта, независимо от того, проходят ли рядом центральные коммуникации или нет.
Если предварительные расчеты мощности произведены верно и не занижены, система будет работать как часы и хозяева не столкнутся с такими проблемами, как неожиданное отключение электричества и перепады напряжения.
Веское преимущество автономного энергоснабжения заключается в отсутствии скачков, падения и превышения напряжения в сети, из-за которого в разы быстрее выходит из строя бытовая и компьютерная техника
Сведется к нулю риск того, что бытовая техника, имеющаяся в жилом помещении, выйдет из строя или сгорит из-за неожиданного скачка мощности. Количество и качество получаемой электроэнергии всегда будет одинаковым и именно таким, как было запланировано изначально в проекте.
Оборудование, обеспечивающее независимые поставки электроэнергии, имеет высокий уровень надежности и крайне редко выходит из строя. Это преимущество сохраняет актуальность при соблюдении базовых правил эксплуатации и регулярном обслуживании отдельных элементов и всей системы целиком.
Кроме того, уже сегодня работают экспериментальные программы, позволяющие владельцам продавать излишки электроэнергии государству. Однако об использовании этой интересной возможности стоит подумать заблаговременно, еще на стадии разработки проекта системы электрообеспечения.
Дополнительно потребуется оформить пакет разрешительных документов, подтверждающих способность имеющихся в наличии приборов вырабатывать нужный объем энергии надлежащего качества.
Недостатки независимого электроснабжения
К минусам независимой системы электроснабжения относят довольно высокую стоимость оборудования и значительные расходы на эксплуатацию.
К недостаткам автономного энергоснабжения относят необходимость выделять пространство под размещение оборудования, проводить самостоятельное обслуживание системы и замену изношенных элементов за свой счет
Электрики настоятельно рекомендуют хозяевам очень внимательно производить все расчеты и четко выяснять технические параметры запланированной к монтажу системы. Иначе может возникнуть ситуация, когда агрегат, производящий электроэнергию, выйдет из строя, так и не успев окупиться.
Ремонт автономного комплекса владельцы тоже осуществляют за свой счет, а эти услуги стоят значительных денег. Если же дом находится в отдаленном или труднодоступном районе, за мастерами придется поехать лично или дополнительно оплачивать выезд бригады на место.
Причем делать все понадобится достаточно быстро, так как домашние коммуникации и удобства, работающие на электроэнергии, в это время будут недоступны.
Если в качестве автономной системы по выработке энергии выбраны модули из солнечных батарей, их потребуется периодически очищать от мусора в ветреную погоду, а в зимний период обязательно освобождать от снега. Только при таком уходе они будут полноценно функционировать в течение всего эксплуатационного периода
Значительно снизят шанс поломки автономных устройств регулярный профилактический осмотр и плановое техническое обслуживание действующих агрегатов, но и для этого может понадобиться визит специалистов, стоящий денег.
Конечно, часть таких работ хозяин сделает самостоятельно, но более серьезные моменты, требующие определенного опыта и специфических знаний, все равно повлекут за собой профессиональное вмешательство.
Определение наилучшего источника энергии
Выбор альтернативного источника энергии для автономного электрообеспечения жилого дома – очень важный и ответственный момент, требующий серьезного подхода.
К самым популярным и наиболее распространенным вариантам относятся:
Каждый источник имеет собственные уникальные характеристики и особенности. Владельцам следует заранее с ними ознакомиться и на основании этой информации определить оптимальный вариант системы, способной удовлетворить все электрические нужды частного жилого дома.
Особенности работы генераторов
Генератор – это самый быстрый и простой способ обеспечить частный дом электричеством. Для работы агрегат использует бензин или дизельное топливо и в результате его сжигания выдает необходимое количество энергии.
Главным преимуществом является полная независимость устройства от сезонных изменений и погодных колебаний. К недостаткам относится обязательное наличие на участке специально оборудованного хранилища для топлива, рассчитанного на объем от 200 литров.
Дизельная генераторная установка удобна и проста в эксплуатации, но для полноценного функционирования ей необходимо получать не менее 250 мл горючего в час. Мощные станции, способные обеспечить энергией небольшой частный домик с фактическим потреблением ресурса в несколько киловатт за сутки, будут «есть» примерно литр солярки в течение 60 минут
Чаще всего бензиновые и дизельные генераторные установки используют в качестве резервных или временных источников получения электроэнергии. Это обусловлено тем, что для полноценной работы приборы требуют значительных объемов горючего, стоимость которого постоянно увеличивается.
Мощный бензиновый или дизельный генератор способен при наличии нужного объема топлива обеспечить бесперебойную подачу электричества. Однако устройство в процессе работы производит очень много шума. Чтобы не страдать из-за нежелательных звуков, стоит разместить агрегат в одном из прилегающих хозяйственных помещений, расположенных на некотором расстоянии от собственного жилья и соседских домов
Само оборудование тоже имеет высокую цену и нуждается в профилактическом обслуживании. К более выгодным вариантам генераторных установок относят газовые агрегаты. Они не нуждаются в бесперебойных поставках горючего и не требуют наличия хранилища для топливных материалов.
Однако полноценную работу этих приборов обеспечивает такой пункт, как обязательное подключение к центральной газовой сети, что далеко не всегда является возможным и доступным.
Установка в доме газового генератора осуществляется только на основании пакета разрешительных документов и при обязательном участии в монтаже бригады мастеров из местного газораспределительного предприятия. Подключать к газопроводу прибор самостоятельно не рекомендуется во избежание потенциально возможных в будущем утечек и различных неполадок
Именно из-за этих сложностей генераторы редко выбирают в качестве основного источника для поставки электричества в частный дом.
Зато генераторы – идеальное решение для временного использования, к примеру, на время строительства загородного дома и оформления документов для его подключения:
Галерея изображенийФото из Бензиновый или дизельный генератор решит все вопросы по электроснабжению на стадии возведения дома. Его энергии вполне хватает для питания инструмента и обеспечения условий строителям: отопления, приготовления пищи, освещения и т.д. Для хранения выработанной устройством энергии потребуются аккумуляторы, для преобразования прямого тока в переменный нужен будет инвертор Генератор «на отлично» справится с выработкой энергии, требующейся линиям освещения. Для того чтобы не слышать шум оборудования, в эти часы лучше питаться от аккумуляторов Пока производится отделка дома, устройство электропроводки и оформление документов генератор просто необходим Генератор на время проведения строительных работЧетыре аккумулятора и инверторОсвещение ночью и в вечерние часыОсвещение для проведения проводки и отделки
На протяжении первых этапов строительства генератор послужит основным источником энергии, а после оформления документов и получения разрешений на подключение к общей энергосети, он станет резервным оборудованием и безусловно не раз пригодится.
Автономные солнечные электростанции
Для снабжения частного жилого дома применяют коллекторы или солнечные батареи. Эти устройства поглощают световую энергию и преобразовывают ее в ток, который потом питает системы, устройства и приборы, работающие на электричестве.
Галерея изображенийФото из Солнечные электростанции — один из самых практичных, а потому и самых востребованных вариантов организации автономной системы получения электроэнергии Солнечные панели, генерирующие электричество из падающего на них солнечного света, размещают в большинстве случаев на крышах домов, гаражей, бытовок, террас и подобных сооружений. Они занимают минимум пространства и не доставляют хлопот Установка и крепление солнечных батарей на крышах и навесах производится по рейкам, способным выдержать вес автономной электростанции Каждая солнечная батарея состоит из 36 или 72 фотоэлектрических элементов. Число батарей рассчитывают, исходя из реальных потребностей хозяев в электроэнергии. При необходимости систему можно расширить путем установки дополнительных панелей Для работы солнечной электростанции кроме панелей нужна функциональная аппаратура: контроллер, аккумулятор, инвертор. Все перечисленные приборы выполняют функцию, благодаря которой владельцы систем могут использовать получаемый электроток Электроэнергия, вырабатываемая солнечной электростанцией, накапливается в аккумуляторах. Их мощность подбирают так, чтобы запаса хватило минимум на сутки работы в пасмурный день Для того чтобы уберечь оборудование от глубокой разрядки, перегрева и превышения заряда, автономную солнечную электростанцию оснащают контроллерами Для питания обычных электроприборов, подключаемых к сети переменного тока в 220 В, в схему солнечной электростанции включают инвертор. Гибридные модели этих преобразователей дополнены контроллерами Сооружение солнечной электростанцииРазмещение солнечных панелей на крышахУстановка и крепление солнечных батарейМодульный принцип сборки системыКомпоненты частной гелио-электростанцииБатарея аккумуляторов для гелиоустановкиКонтроллер — средство защиты от перегреваПреобразователь полученной энергии
Солнечные батареи (панели) представляют собой набор соединенных вместе и заключенных в раму полупроводниковых элементов, перерабатывающих ресурсы света в электрическую энергию. Оборудование не потребляет топлива и не нуждается в сложном высокопрофессиональном обслуживании.
Для содержания объекта в порядке достаточно просто время от времени протирать поглощающее зеркало от пыли и убирать с него мелкий мусор. Установка агрегата на некотором возвышении под углом около 70 градусов создаст условия, при которых в зимний период времени снег не сможет скапливаться на поверхности батарее и препятствовать ее корректной работе.
Регулировка гелиосистемы происходит автоматически. Владельцу не требуется включать или выключать оборудование. Выработанная энергия скапливается в специальных аккумуляторных комплексах и позволяет использовать электричество круглосуточно в индивидуальном, удобно лично для хозяина режиме.
Солнечная батарея напрямую преобразует энергию света в электроток и, в отличие от генераторных установок, делает это абсолютно бесшумно, не мешая таким образом ни жильцам, ни соседям
Солнечные батареи высокого качества очень надежны и рассчитаны на полноценную эксплуатацию в течение как минимум 25 лет. К концу этого периода их работоспособность немного снижается и следующие 20 лет панели выдают ресурс в объеме около 80% от базовой изначальной мощности, заявленной производителем.
Таким образом, общий срок службы батарей составляет 45 лет, что значительно превышает показатели прочих автономных систем.
В отличие от ветряных генераторов, напрямую зависящих от определенных метеорологических явлений, солнечные батареи гарантированно выдают электроэнергию каждый день. В непогожие пасмурные дни их производительность становится немного меньше, но не прекращается полностью
Так как солнечный свет имеется практически везде, гелиопанели почти не имеют ограничений по установке. Размещать их можно на любом незатененном пространстве участка, обращая принимающую поверхность под определенным углом на южную сторону.
Выбирая место для расположения солнечных панелей на приусадебной территории, нужно следить, чтобы рядом не было высоких деревьев и строений, загораживающих солнце и отбрасывающих тень. Иначе батарея не сможет работать в полную силу
Если размеры приусадебной территории не позволяют выделить для оборудования отдельное свободное место, уместно использовать для монтажа системы поверхность крыши жилого дома или кровлю хозяйственных построек.
Несмотря на некоторую хрупкость, солнечные панели имеют значительный вес и требуют четкого и надежного крепления. Перед монтажом надо оснастить кровельную конструкцию прочными балками или подпорками, чтобы в будущем крыша не обвалилась, не выдержав дополнительной нагрузки, не предусмотренной изначальным проектом
Ветряные и гидроэлектрические системы имеют фиксированный уровень мощности. У гелиосистем эта величина плавающая и зависит только от количества установленных батарей. Солнечные панели можно использовать в качестве дополнительных энергетических источников. В этом случае понадобится гибридный инвертор, с которым ознакомит рекомендуемая нами статья.
Если в большом количестве энергии на данный момент нет потребности, можно поставить агрегат миниатюрных габаритов, а в случае надобности в удобное время нарастить дополнительные панели и увеличить объем получаемого ресурса.
Энергия ветра для автономного электроснабжения
В том случае, когда метеорологические или какие-либо другие объективные причины не позволяют установить солнечные батареи или коллекторы, есть смысл обратить внимание на сборку и установку ветрогенератора. Он представляет собой турбину, размещенную на высоких (от 3 метров) башнях.
Она улавливает кинетическую энергию вихревого потока, преобразует ее в механическую энергию вращением ротора и потом превращает в электроресурс посредством специальных инверторов.
Владелец частного дома, запланировавший установку ветряного генератора мощностью более 10 кВт, должен тщательно изучить информацию об изменениях направления и силы ветра в своей местности за последние 20 лет
Статистику могут предоставить метеослужба и различные интернет-сервисы, позволяющие наблюдать за погодой в онлайн-режиме. Если ветра в регионе считаются редким явлением и не имеют нужной силы, монтировать «ветряк» будет нецелесообразно.
Галерея изображенийФото из Ветряк — рабочая часть системы, в которой вырабатываемый им ток накапливается, хранится, преобразуется и поставляется приборам в потребляемом ими значении На выходе из ветрогенератора устанавливается контроллер, который защитит аккумуляторы от перегрузки и глубокого разряда. В случае превышения по емкости аккумуляторов контроллер перенаправит излишки в балластный реостат В аккумуляторах накапливается получаемый установкой заряд. Их емкость подбирают так, чтобы запаса хватило на следующий день, который может быть безветренным По аналогии с солнечными электростанциями в схемах с ветрогенераторами нужен инвертор. Он преобразует постоянный ток в переменный, требующийся для работы питающегося от ветряка электрооборудования Ветрогенератор на загородном участкеКонтроллер для ветряных установокАккумуляторы для запаса зарядаИнвертор для преобразования получаемого тока
Агрегат отличается надежностью, ветрогенератор не создает вредных выбросов в атмосферу и не оставляет отходов производства, но для полноценной работы остро нуждается в постоянном ветре, дующем со скоростью не менее 14 километров в час. Это очень важное условие, и если его не соблюсти, прибор просто не справится с поставленными задачами.
Локальные системы гидроэнергии
Использование гидротурбины для обеспечения жилого дома электричеством – вполне реальный и выгодный вариант, но лишь в том случае, когда вблизи строений располагаются речка или озеро. Небольшая система, работающая на энергии воды, абсолютно безопасна как в экологическом, так и в социальном плане, очень проста в эксплуатации и имеет хороший КПД.
Малые гидротурбины полностью автоматизированы и не требуют участия в своей работе человека. Качество вырабатываемой ими энергии соответствует всем требованиям ГОСТа как по частоте, так и по уровню напряжения
Срок полноценной работы миниатюрной гидроэлектростанции превышает 40 лет. Для корректного функционирования система не нуждается в крупных водохранилищах и не требует затопления больших территорий.
Галерея изображенийФото из Для того чтобы использовать воду с целью генерации электроэнергии, нужно добиться либо сужения русла, либо перепада высот в течении ручья или небольшой реки В изготовлении самодельной турбины используются разнообразные подручные средства: обода велосипедных колес, барабан стиральной машинки, диск от автошины грузового транспорта С усилием падающая на лопасти колеса вода приводит его в движение. Вращаясь колесо вырабатывает энергию, которая через контроллер и инвертор передается потребителю или накапливается в аккумуляторах Для повышения производительности привычное колесо с лопастями заменяют шнеком, но изготовить в домашних условиях такой элемент не представляется возможным Вариант использования энергии водыСамодельная турбина из колесных ободовПринцип работы мини гидроэлектростанцииШнек в устройстве гидроэлектростанции
Перед установкой необходимо составить проект монтажа и получить соответствующие разрешительные документы.
Аккумуляторы для автономных систем
Принцип работы аккумулятора понятен и несложен. Пока в центральной сети имеется электричество, батареи заряжаются от розетки и накапливают в своих блоках ресурс. Аккумуляторы для солнечных батарей функционируют аналогичным образом.
Когда поставки энергии прекращаются, модули через специальную инверторную установку отдают электрику бытовым приборам и различным домашним системам.
Выбирая аккумулятор для создания резервной электросистемы в жилом доме, стоит определить, какие приборы и модули бытовой техники обязательны к подключению в случае отсутствия света. Сложив вместе их базовую мощность, можно получить число, обозначающее емкость аккумулятора, способного обеспечить энергией самые необходимые устройства
Для постоянного обеспечения жилого помещения электричеством они не подходят, зато с ролью резервного комплекса справятся на отлично.
С лучшими разработками для организации альтернативной энергетики загородного дома ознакомит следующая статья, полностью посвященная этому интересному вопросу.
Выводы и полезное видео по теме
Ролик №1 наглядно продемонстрирует, как собрать своими руками автономную систему электроснабжения частного дома из солнечных батарей. В видео даны полезные советы от мастера с подробным показом каждого действия и описанием используемого оборудования:
Ролик №2 знакомит с тем, что следует выбрать для создания в доме резервной электрической системы: генератор или аккумулятор. Обзор агрегатов, плюсы и минусы, сравнительные характеристики и принцип работы поможет самостоятельным мастерам в осуществлении идеи:
Ролик №3 представляет, как работает ветрогенератор, способен ли он покрыть все потребности среднестатистического жилого дома в электроэнергии:
Роликом №4 представлен независимый комплекс электроснабжения для загородного дома с использованием различных ресурсов и установок. Обозначены достоинства и недостатки системы из солнечных панелей, инвертора МАП и прогрессивного ветрогенератора:
Потребность в организации автономного электричества для частного дома может возникнуть по разным причинам, например, из-за проблематичности подключения к уже существующей сети или ввиду отсутствия центральных коммуникаций в районе расположения жилья.
Нестабильно подающееся напряжение, перебои питания или регулярные отключения тоже могут вынудить владельцев недвижимости задуматься о получении энергии из альтернативных источников. Правильно рассчитанная и корректно смонтированная система позволит забыть о всех проблемах с электрикой.
Расскажите о том, как сооружали автономную систему энергообеспечения на загородном участке. Не исключено, что в вашем арсенале есть способы, не приведенные в статье, и сведения, полезные для посетителей сайта. Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке, делитесь впечатлениями, размещайте фото, задавайте вопросы.
Источник
Автономный дом: подход к самодостаточности энергии на основе биоводорода
Abstract
В связи с парниковым эффектом и глобальным энергетическим кризисом поиск источников чистой альтернативной энергии и разработка приложений для повседневной жизни стали неотложными задачами. В этом исследовании предлагается разработка «автономного дома» с упором на использование современных технологий зеленой энергии для снижения нагрузки на окружающую среду, достижения энергетической автономии и разумного использования энергии для создания устойчивой и комфортной среды обитания.Двумя атрибутами домов являются: (1) самодостаточный энергетический цикл и (2) автономное управление энергией для поддержания экологического комфорта. Таким образом, автономный дом сочетает в себе энергосберегающий пассивный дизайн, снижающий выбросы углерода, с активными элементами, необходимыми для поддержания комфортной среды.
Ключевые слова: Производство водорода путем темного брожения, топливные элементы с протонообменной мембраной, пассивная конструкция, активное оборудование, технология «зеленой» энергии
1. Предыстория и цели 20-го века привели к изобретению многих видов энергоемкого активного оборудования и бытовой техники.Из-за растущего осознания уязвимости экологической среды Земли защитники окружающей среды с конца 20 века продвигают энергосберегающий пассивный дизайн. После парникового эффекта и глобального энергетического кризиса на заре 21 века мир столкнулся с противоречием между энергосберегающим устойчивым пассивным проектированием и энергоемким активным проектированием, отвечающим потребности в комфорте. Это привело к новой парадигме интеллектуального использования энергии.Сообщества и жилые дома должны использовать новые методы, такие как датчики, аккумуляторные батареи и преобразователи энергии, для улучшения домашней среды [1]. Это исследование выступает за разработку «автономного дома на основе биоводородной энергии», использующего альтернативную энергию в сочетании с датчиками окружающей среды, вычислительными технологиями и активными архитектурными элементами, чтобы улучшить некоторые из недостатков производительности пассивных домов.
2. Ретроспектива литературы
«Автономный дом» определяется как дом, который может функционировать независимо от поддержки и услуг со стороны общественных объектов [2].Однако движение за автономные дома не требует от пользователей вести уединенную, скупую жизнь. Ключевой характеристикой автономного дома является использование технологий зеленой энергии для снижения нагрузки на окружающую среду, а также создания устойчивой, качественной, комфортной среды обитания. В области архитектуры «автономия» имеет два значения: автономный контроль и самодостаточность [3]. Автономия означает, что человек может самостоятельно управлять своими делами и принимать независимые решения без влияния или контроля со стороны других [4,5].Самодостаточность означает, что человек может поддерживать самодостаточность в таких ресурсах, как пища, вода и энергия [6].
Хотя автономия и самодостаточность применяются к различным ситуациям в разных областях обучения и предметах, на самом деле они являются перекрывающимися понятиями, которые довольно трудно различить. В социологии самодостаточность используется для описания образа жизни людей, живущих на обочине общества [7]. В области политики социального обеспечения программы самообеспечения призваны помочь малообеспеченным семьям достичь экономической независимости [8,9].В области городского планирования одно предложение призывает к строительству самодостаточных индивидуальных домов вокруг большого общего дома с общими удобствами, чтобы преодолеть отчуждение современных подразделений и создать совместную жилую среду [10]. В архитектуре автономные легкие дома относятся к жилищам кочевых народов. Конечно, кочевничество также рассматривается как образцовый самодостаточный образ жизни. В сфере охраны окружающей среды автономия в последнее время стала ключевым принципом в технологиях «зеленой» энергетики и использования водных ресурсов [11–14].В Нидерландах самодостаточность представляет собой концептуальную основу, включающую как технологическую, так и экологическую политику [15]. Использование экологически чистой энергии и бытовой техники являются необходимыми условиями комфортной жизни [16]. Тем не менее, проживание в автономном доме не означает, что жильцы должны вести жизнь кочевников или маргиналов общества. Вместо этого автономный дом использует альтернативную энергию и другие соответствующие технологии в соответствии с принципом автономии и тем самым снижает зависимость от ископаемого топлива и уменьшает выбросы углекислого газа, чтобы смягчить глобальное потепление, при этом обеспечивая высококачественную среду обитания.
Много противоречий все еще окружает стремление к автономии энергии и ресурсов. Согласно книге 2004 года « Почему глобализация работает » экономиста Вольфа [17], сторонника рыночной экономики, атомизация глобальной экономики на самодостаточные регионы или отдельные лица приведет к обращению вспять и краху глобализации. это происходит с 1960-х годов, что приведет к атрофии цивилизации. Недавнее принятие Китаем защитной политики продовольственной самообеспеченности, направленной на обеспечение продовольственной безопасности, нанесло сильный удар по рыночной экономике.Тем не менее целенаправленное продвижение рыночной экономики также является крайне подозрительной стратегией. В это время международной нехватки продовольствия Япония, которая изначально обеспечивала себя рисом, фактически использовала рис для производства автомобильного топлива и разработала «автомобиль из рисового спирта». Но хотя это расширило применение и повысило ценность продовольственных культур, скептически настроенные японские исследователи считают, что это повысит цены на продовольствие и приведет к трудноразрешимой нехватке сырья [18].Король Таиланда Пхумипон выступает за экономическую самодостаточность, подчеркивая региональное или индивидуальное стремление к автономии в области энергии и ресурсов. Помимо преимуществ самодостаточности и независимого контроля, автономия также может обеспечить энергосбережение и сокращение выбросов углерода за счет ограничения торговли и транспортировки энергии и ресурсов [19]. Область экономики основана на предпосылке, что человеческие потребности безграничны, а ресурсы ограничены; он подчеркивает функционирование рыночного механизма, но игнорирует влияние таких нерыночных факторов, как возобновляемые ресурсы и влияние экологии на экономические системы.Мир природы в конечном счете поддерживает экономические системы человека. Эксплуатация человеком природной среды за последние сорок-пятьдесят лет привела к большим разрушениям и, весьма вероятно, будет иметь необратимые последствия [20]. Такие вопросы, как автономия, следует ли стремиться к локализации или глобализации и следует ли отдавать предпочтение экономической самодостаточности или рыночной экономике, остаются весьма спорными. Наконец, очень сложной проблемой является то, как использовать архитектурный дизайн для сохранения автономии в отношении энергии и ресурсов.
Термин «автономный дом» впервые был предложен Александром Пайком, целью исследования которого была разработка системы обслуживания дома, которая могла бы снизить потребление местных ресурсов [21]. Вейл в 1975 году определил автономный дом как дом, который может функционировать независимо и не требует участия близлежащих объектов общественного обслуживания. Этот тип дома не нужно было подключать к таким услугам, как газ, вода, электричество или канализация; он использовал альтернативную энергию, такую как солнечная энергия или энергия ветра, и мог очищать свои собственные сточные воды и сточные воды.Поэтому он не производил загрязнения и не тратил энергию впустую. Первый автономный дом в соответствии с теорией был спроектирован и построен в 1993 году создателями автономного дома Брендой и Робертом Вейлом [22]. Этот дом обеспечивает автономию в области водоснабжения, энергетики, канализации и очистки сточных вод, а также производит электроэнергию для нужд города. Конечно, в естественных экологических системах уже давно существует множество построенных структур, соответствующих принципу автономии. Например, в термитниках используются некоторые ключевые принципы пассивного проектирования.представлены четыре структуры, воплощающие принципы автономного проектирования, и обсуждаются их функция/размер, расположение, ключевые технологии, принципы проектирования и исследовательская значимость.
Таблица 1.
Анализ зданий на принципах автономности.
Имя
Пункт | Маундс [23] | Автономный дом [22] | Hockerton House Project [24] | самодостаточный небоскреб [25] |
---|---|---|---|---|
иллюстрации | ||||
дизайнер / год | термитов / неизвестный | BRENDA и ROBERT VALE / 1993 | BRENDA и ROBERT VALE / 1998 | Matthew Sparks / запланированы |
функция | Подземный дом | Частный дом | Сообщество аренды | Office Tower |
Местоположение | Africa | Nottinghamshire, Англия (Центр города) | Hockerton, Англия (пригород) | Riyadh, Дубай и Бахрейн (Море) |
ключевые технологии и принципы дизайна | Termite Насыпи имеют пассивную конструкцию, которая регулирует поток воздуха и экономит энергию.Насыпи дают термитам автономию: помимо обеспечения комфортной среды обитания, насыпи также способствуют росту грибов (которые утилизируют отходы термитов). | Энергия получается из солнца и ветра; дождевая вода собирается для использования в качестве питьевой воды. Дом построен с использованием переработанных и местных материалов в максимально возможной степени. | Энергоснабжение и водоснабжение, а также очистка сточных вод обеспечиваются системой с нулевым выбросом углекислого газа; Еда выращивается по технологии пермакультуры.Поселок состоит из пяти модульных одноэтажных засыпных. Модульная конструкция упрощает строительство домов и снижает затраты. | Цилиндрическая форма башни обеспечивает минимальную площадь поверхности для воздействия солнечных лучей и, таким образом, снижает потребность в энергии для кондиционирования воздуха. На крыше есть ветряная турбина, солнечные батареи и аккумуляторы для аварийного использования. Солнечные батареи на море обеспечивают энергию водородом, извлеченным из морской воды. Энергия хранится в водородных топливных элементах для использования в ночное время. |
Исследовательская значимость | Сканирование и компьютерное моделирование термитников предоставили исследовательскую модель для пассивного энергосбережения и удаления отходов. | Этот дом, расположенный в центре современного западного города, демонстрирует автономный и устойчивый образ жизни. | Строительство домов, планирование сообщества и ограничения по договорам аренды формируют это кооперативное автономное сообщество. | Использует современные экологически чистые технологии, поддерживает устойчивое развитие окружающей среды и создает качественную и комфортную среду обитания. |
3. Теоретическая основа
В соответствии с определением автономного дома, ретроспективой литературы и анализом случаев, с макроскопической точки зрения, проектирование автономного дома включает в себя три области: устойчивую окружающую среду, архитектурный дизайн и применение энергии. ().Обращаясь к микро-точке зрения, соображения устойчивости и энергетических приложений включают (1) экологически чистые энергетические технологии (возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия ветра, энергия биомассы, гидроэнергетика (включая разность потенциалов и энергию приливов) и термоядерный синтез), (2) видение и цели, (3) факторы выбора зеленой энергии и оценка осуществимости. Что касается применения энергии и архитектурного дизайна, элементы включают (1) цикл самообеспечения, (2) преобразование и форму энергии (включая преобразование и расчет энергии и работы, соответствие между входами и выходами и методами обработки), (3) поддержка здания система и (4) оценка осуществимости.Архитектурный дизайн и соображения устойчивости включают (1) автономную среду (расположение дома, планировку и размер), (2) автономное проживание (независимые жилища или форму кооперативного сообщества) и (3) автономный дом (принципы пассивного проектирования, дополнительное использование активного оборудования для повысить производительность) ().
Макроскопическая перспектива автономных домов.
Микроэлементы в автономных домах.
4. Моделирование и эмпирические исследования
4.1. Видение и цели
Автономный дом на основе биоводородной энергии предполагает, что в течение десяти лет технология водородной энергии достигнет уровня зрелости, позволяющего использовать его во многих сферах повседневной жизни.Когда это время придет, каждая семья сможет установить «танк для брожения, вырабатывающий водород», похожий на септик, и водородные топливные элементы размером с кондиционеры, устанавливаемые на окнах. Если проектная цель по выработке водородной электроэнергии, удовлетворяющей среднюю потребность домохозяйства в 3 кВт, может быть достигнута, на каждые 200 000 домохозяйств потребуется на одну тепловую электростанцию (т.е. вырабатывающая в среднем 600 МВт) меньше. Бытовые распределенные электрические системы могут снизить зависимость от крупных центральных электростанций и тем самым достичь целей энергосбережения, сокращения выбросов углерода и энергетической автономии.
4.2. Технология «зеленой» энергии и биоводородная энергия
Принимая во внимание стремление к автономному производству и потреблению электроэнергии в домашних условиях, какая форма альтернативной энергии наиболее подходит в качестве основного источника энергии для домашнего хозяйства? Этот вопрос давно волнует энергетиков и экономистов. Согласно рекомендации исследовательской группы по применению биоводородной энергии Университета Фэн Чиа, система с наибольшим коммерческим потенциалом представляет собой «биоводородную систему производства электроэнергии в режиме реального времени», состоящую из установки для производства водорода темной ферментации (анаэробный биореактор с непрерывным перемешиванием, CSABR) и топливные элементы с протонообменной мембраной (PEMFC).Этот тип системы может генерировать возобновляемую энергию, а также перерабатывать городские отходы и сточные воды. Факторы оценки зеленой энергии включают в себя такие объективные условия, как наличие сырья, климатические факторы, ограничения по местонахождению, пороговые значения технологии производства и себестоимость единицы продукции. Для сравнения, хотя солнечную и ветровую энергию легко получить, они сильно зависят от климата и относительно ненадежны. На гидроэнергетику распространяются ограничения по местоположению, а ядерная энергетика имеет гораздо более высокий технологический порог, чем могут выдержать обычные домохозяйства.С точки зрения автономии бытовой энергии, производство водорода из биомассы и выработка электроэнергии предлагает преимущества легкодоступного сырья, свободы от климатических воздействий, стабильной выходной мощности, отсутствия ограничений по месту и относительно низкого порога технологии производства.
В этом исследовании рекомендуется использовать энергетические системы биомассы, включающие преобразование биомассы в водород, который затем хранится в форме с высокой плотностью и в конечном итоге преобразуется в формы энергии, которые могут использоваться домашним хозяйством.Подходящие типы биомассы включают навоз животных, отходы сельскохозяйственных культур, древесину, сахарные культуры, городской мусор, городские сточные воды, водные растения и энергетические культуры. Из них городские отходы, такие как городской мусор и городские сточные воды, будут играть наиболее важную роль. По оценкам, Тайвань в настоящее время ежегодно производит шесть миллионов тонн органических отходов, которые можно использовать в качестве сырья для производства энергии из биомассы.
4.3. Цикл самодостаточности
Чтобы соответствовать принципам самодостаточности энергии, автономный дом на основе биоводорода должен завершить цикл самодостаточности, включающий производство, хранение, управление распределением, приложения нагрузки, переработку, утилизацию и повторное использование. .Под средой жизнеобеспечения понимается экосистема в биосфере Земли, способная удовлетворить физиологические потребности живых организмов. Экономические системы должны получать функции жизнеобеспечения от природной среды и иначе не могут выжить. Основная тема концепции устойчивого развития заключается в том, что последствия деятельности человека должны быть подчинены определенным ограничениям, чтобы не разрушить разнообразие, сложность и функции экологических систем жизнеобеспечения [26]. Как следствие, эффективно функционирующая автономная система, основанная на человеческом обществе, должна интегрировать экологические и экономические аспекты, если она хочет реализовать идеалы устойчивого развития.показывает, что мировые ресурсы и энергия будут быстро исчерпаны из-за действия энтропии в рыночной экономике, делающей упор только на процесс, охватывающий только сырье, производство и потребление продукции [27]. показывает, как устойчивое развитие должно объединять экологию и экономику, делает упор на переработку и повторное использование после потребления и опирается на цикл самодостаточности для снижения потребления энергии и замедления энтропии.
Автономный цикл.
4.4. Система поддержки здания
В соответствии с циклом самообеспечения энергией здание может рассматриваться как средство преобразования массы в энергию и должно иметь цикл, состоящий из производства энергии, хранения, управления распределением, приложениями нагрузки, рециркуляцией, утилизацией и повторным использованием. .Здание также должно иметь систему обеспечения, включающую: (1) камеру производства биоводорода, (2) резервуар для хранения водорода, (3) установку подачи водорода, (4) топливные элементы, (5) другие вспомогательные альтернативные источники энергии. (солнечная энергия, энергия ветра и т. д.), (6) аккумуляторные батареи, (7) преобразователь, (8) диспетчерская и панель описания и (9) силовая нагрузка здания. Если в будущем будут использоваться автомобили на водородных топливных элементах, то (10) можно добавить установку для заправки водородом. Если количество энергии, вырабатываемой зданием, может превышать его потребление и может быть предоставлено другим местным пользователям, то может быть добавлено подключение к сети общего электроснабжения ().Камера производства биологического водорода состоит из пяти основных компонентов: (а) резервуара для субстрата, (б) резервуара для питательной соли, (в) резервуара для производства водорода, (г) резервуара для разделения газа и жидкости и (д) устройства для очистки водорода. Система производства энергии в режиме реального времени на основе биоводорода включает в себя производство водорода, хранение водорода, подачу водорода и процессы использования водорода ().
Биоводородная система производства электроэнергии в режиме реального времени.
4.5. Технико-экономическая оценка
В этом разделе делается попытка вывести на основе проектной цели выработки электроэнергии на биоводороде для удовлетворения средней потребности домохозяйства в 3 кВт, какое вспомогательное оборудование будет необходимо, объемы объектов, площади и планировку, а также план-схему. здания.Эта информация послужит ориентиром для проектирования односемейных автономных домов.
По данным Taiwan Power Co. [28], статистика за последние пять лет свидетельствует о том, что домохозяйству требуется 3–4 кВт установленной мощности. По словам Лина [29], 3,2-метровый 3 бродильный резервуар для производства водорода может удовлетворить потребности в электроэнергии обычной семьи. Однако если в качестве сырья выбрана биомасса, такие переменные, как методы обработки и конверсии, а также факторы окружающей среды (температура, влажность, давление и т.) повлияет на скорость производства водорода и плотность водорода. Установка резервуара для хранения водорода может решить проблемы, связанные с переменной производительностью. Избыток водорода можно хранить и использовать в то время, когда его количество недостаточно. Согласно системе производства электроэнергии в реальном времени на основе биоводорода, разработанной Университетом Фэн-Чиа, в течение 300 дней использования каждый литр резервуара для производства биоводорода вырабатывал 1,15 ± 0,08 литра водорода в час. Когда маленькие светодиоды были подключены к системе, работающей при температуре окружающей среды (25°C), ток и напряжение были равны нулю.38 А и 2,28 В соответственно. Согласно формуле мощность = ток × напряжение система вырабатывала в среднем 0,87 Вт (0,38 × 2,28 = 0,87 Вт). Таким образом, можно консервативно подсчитать, что резервуар для брожения для производства водорода объемом 3222 л (≈3,2 м 3 ) потребуется для размещения средней бытовой нагрузки в 3 кВт ((3000/0,87) ÷ (1,15–0,08) = 3,222 л ≈ 3,2 м 3 ). Это примерно размер обычного коммерческого септика (2–3 м 3 ). Взяв в качестве примера экспериментальную установку по производству биоводорода Университета Фэн Чиа (), пять основных компонентов камеры для производства биоводорода (резервуар для субстрата, резервуар для питательной соли, резервуар для брожения для производства водорода, резервуар для разделения газа и жидкости и устройство для очистки водорода) имеют объемные соотношения 2:2:1:1:1.Как следствие, камера для производства биоводорода будет иметь общий объем, в семь раз превышающий объем резервуара для брожения для производства водорода, т.е. 22,4 м 3 . Предполагая обычный дом с вертикальным просветом 2,5 м, потребуется приблизительно 15 м 2 площади оборудования (при условии, что резервуар имеет высоту 1,5 м). Если проходы и другое оборудование занимают одну четвертую часть помещения для производства биоводорода, то для помещения потребуется общая полезная площадь 20 м 2 ).Коммерческие топливные элементы мощностью 3 кВт имеют объем примерно 0,33 м 3 (http://www.solore.com.tw/power/fuel/stacks/3kw.htm). Резервуары для хранения водорода должны быть в состоянии хранить достаточное количество водорода в течение трех дней. Поскольку среднее домашнее хозяйство на Тайване использует примерно 3 × 320 ÷ 30 = 32 кВтч каждые три дня, а для топливного элемента мощностью 3 кВт требуется 36 л водорода в минуту, следовательно, 36 л водорода могут генерировать 0,05 кВтч. Таким образом, на три дня потребуется примерно 32 ÷ 0,05 = 640 л водорода. Коммерческий резервуар для хранения водорода объемом примерно 1.Таким образом, в этом приложении можно использовать 68 м 3 (http://www.hbank.com.tw/fc_products_pr_05.htm). По фактическим данным Исследовательского центра энергетики и ресурсов FCU при рабочем объеме 3 л и HRT 8 ч концентрация исходной матрицы составит 20 г ХПК/л, а система будет вырабатывать 0,87 Вт электрической мощности. . Кроме того, поскольку 20 г ХПК/л = 17,8 г сахарозы/л (фактические данные), для образования 0 потребуется 6,675 г сахарозы/ч (3–1/8 ч x 17,8 г сахарозы/л = 6,675 г сахарозы/ч).87 Вт и 23 017 г сахарозы/ч потребуется для производства 3 кВт (6,675 г сахарозы/ч x 3000/0,87 = 23 017 г сахарозы/ч). По данным Taiwan Power Corp., среднесуточное потребление электроэнергии домохозяйством составляет 10 кВтч, поэтому система должна работать в течение 3,3 ч ежедневно, чтобы обеспечить ежедневную электрическую нагрузку домохозяйства в 3 кВт (10 кВтч/3 кВт). Таким образом, на одно домашнее хозяйство потребуется 75 956 г сахарозы в день (23 017 г сахарозы/ч × 3,3 ч/день = 75 956 г сахарозы/день).
Экспериментальная установка по производству биоводорода (слева, внутри; справа, снаружи).
дает размеры объемов и площадей помещения для хранения сырья биомассы, помещения для производства биоводорода, топливных элементов, резервуара для хранения водорода и диспетчерской, а также модель. показывает схематический план биоводородной системы производства электроэнергии в режиме реального времени в качестве эталона для проектирования автономных домов на одну семью.
Схематический план биоводородной системы производства электроэнергии в режиме реального времени.
Таблица 2.
Оценки функциональных зон и модели исследования.