Не секрет, что качество общего электроснабжения сегодня может существенно отличаться от нормативных показателей, особенно это характерно для загородных домов. Несмотря на постоянную модернизацию электросетей нашей страны, стабильность подачи электричества, в силу целого ряда причин, по-прежнему оставляет желать лучшего. Особенно остро этот вопрос стоит перед владельцами домов с автономными инженерными системами: скважинный насос, система отопления, септик и т.д. Ведь в данной ситуации, при аварийном отключении питания, речь будет идти не о потере комфорта, а о полном отключении всех систем жизнеобеспечения.
В каких случаях действительно стоит позаботиться о резервировании электропитания?
Если происходят частые перебои с электроэнергией в силу перегруженности линий электроснабжения.
Если дом находится в отдаленном районе, и в случае аварии невозможен оперативный ремонт электросетей.
Если в местности, где расположен дом имеют место постоянные скачки напряжения в сети, опасные для нормального функционирования приборов и оборудования.
Ниже рассмотрим самые распространенные способы организации резервного электроснабжения.
1. Установка генератора
Один из самых бюджетных вариантов. Выработка электроэнергии у данной техники происходит за счет раскручивания генератора двигателем внутреннего сгорания. За счет чего возникает вращающееся магнитное поле и на выходе получается переменный ток. В классическом варианте бензиновый или дизельный генератор подключается перед распределительным автоматом или через перекидной рубильник.
Мощность генератора подбирается исходя из суммарной нагрузки систем и оборудования, отключение которых нежелательно (насос, система отопления, сигнализация, холодильник и т.д.) Несмотря на кажущуюся простоту и доступность, подобное решение относится к источникам аварийного электропитания, нежели к бесперебойному, поскольку не обеспечивает штатного режима работы и требует вмешательства человека.
При отключении электроэнергии, домовладельцу необходимо будет совершить определенный набор действий:
Через несколько минут после отключения сетевой электроэнергии открыть воздушную заслонку двигателя и запустить его;
Когда двигатель прогреется, переключить нагрузку с магистральной линии на генератор и закрыть воздушную заслонку;
При появлении электричества на основной линии, отключить генератор и переключить нагрузку на магистральную линию.
То есть, если в ваше отсутствие произошло отключение электроэнергии, наличие генератора никак не поможет вашему дому, что особенно чревато последствиями в холодное время года.
При наличии определённых навыков и понимании принципов работы подобной техники, запуск и отключение генератора можно автоматизировать, однако полностью исключить участие человека не получится. Стоимость же генераторов, оснащенных автозапуском и системой автоматического регулирования напряжения (AVR - Automatic Voltage Regulator) или внешним стабилизатором достаточно высока. При подключении приборов к генератору без AVR или внешнего стабилизатора всегда есть риск повредить подключенные приборы.
Кроме того, к недостаткам генераторов относятся:
высокий уровень воспроизводимого шума (> 50 дБ);
продолжительность работы ограничена емкостью топливного бака, поэтому нужно постоянно за этим следить;
производит выброс выхлопных газов, что серьезно ограничивает домовладельца в выборе места установки;
требуется периодическое техническое обслуживание
Кроме того, генератор никак вам не поможет в ситуациях, когда электричество в сети есть, но его напряжение не соответствует нормам.
2. Система резервного питания (СРП) на базе инвертора и аккумуляторов (АКБ)
Принцип работы такой системы достаточно прост. Аккумуляторы заряжаются от сети через зарядное устройство. В случае отключения электроэнергии необходимо переключить нагрузку на СРП. Инвертор преобразует постоянный ток от аккумуляторных батарей в переменный с напряжением в 230 В, и электроэнергия подается во внутридомовую электросеть.
Стоимость системы в данном случае будет во многом зависеть от емкости аккумуляторных батарей, который в свою очередь зависит от резервируемой мощности и предполагаемой длительности отключения.
Для увеличения срока автономной работы подобные системы могут дополнительно укомплектоваться генераторами, на случай более длительного времени отключения электроэнергии. Либо солнечными панелями, для сокращения затрат сетевой электроэнергии.
Длительность отключения – это предполагаемая величина, зависящая от большого количества факторов, но для ее оценки можно воспользоваться статистикой отключений вашего населенного пункта. Предположим, обычно электричество пропадает на 6 часов. В этом случае сумму мощностей всех электроприборов необходимо умножить на 6, а потом еще и удвоить полученное значение (об этом расскажем ниже).
Традиционные щелочные, свинцово-кислотные или гелевые аккумуляторы способны отдать в сеть не более 50% своего запаса, более глубокий разряд приводит к быстрой деградации и ухудшению рабочих параметров аккумулятора. Кроме того, всегда необходимо учитывать неизменно возникающие потери на преобразование с 12В постоянного тока на 230В переменного тока.
Таким образом, для резервирования, к примеру, 1 кВт мощности на 6 часов вам потребуется 12 аккумуляторных батарей 12 В на 100 Ач. Здесь также учитываем потери на преобразование с 12В постоянного тока на 230В переменного тока. Средняя стоимость одного АКБ сегодня составляет 24-36 000 рублей, а суммарная стоимость такой СРП превысит 400 000 рублей.
Вторым важным фактором, который необходимо учитывать, планируя установку подобной системы – это срок жизни аккумуляторных батарей, который определяется числом циклов заряд-разряд и значительно зависит от условий ее эксплуатации. Причем не обязательно полностью разряжать аккумулятор. Даже разрядка на 5% с последующей зарядкой считается как 1 цикл.
Чем глубже разряжается батарея, чем большее время она находится в разряженном состоянии, тем меньшее число возможных циклов работы. Производители, указывая на своей продукции количество циклов, нередко исходят из идеальных условий работы батареи, которые часто бывают далеки от реальности.
В среднем принято считать, что аккумуляторы подлежат замене после 250-300 циклов, если вовремя не делать техническое обслуживание.
А теперь представьте сам процесс технического обслуживания или замены АКБ, при котором вам предстоит извлечь, а затем установить на место несколько агрегатов, каждый весом в 30 кг.
Кроме того, для описываемых АКБ характерен такой показатель, как саморазряд – это частичная потеря заряда при отсутствии нагрузки. У некоторых моделей он может достигать 10% за первые 24 часа после зарядки. То есть, даже в условиях «полного покоя» такая система постоянно потребляет электроэнергию на дозарядку и расходует свой собственный ресурс.
В целом система резервирования питания на базе традиционных АКБ является устаревшим и недолговечным решением. Она громоздка, малоэффективна и может быть оправдана лишь в случаях резервирования небольшой мощности и на короткий интервал времени до 1 часа. В противном случае, ее покупная и эксплуатационная стоимость будет выше, чем у более современных и технологичных решений.
3. Готовая система со встроенными литий-ионным аккумулятором
Современные системы резервного питания представляют собой компактную систему со встроенным инвертором и литий-ионными накопителем энергии на 1500 Вт, встраиваемую в общедомовую электросистему. Для ее работы не требуется дополнительного оборудования. Устройство позволяет накапливать энергию из сети по установленному графику, например, ночью, когда действуют более низкие ночные тарифы, а также - от солнечных панелей в течение дня.
Во время отключения электроэнергии такая система обеспечивает электроснабжение и автоматически оптимизирует домашнее энергопотребление.
По сравнению с щелочными и свинцово-кислотными аккумуляторами, литий-ионные аккумуляторы обладают рядом существенных преимуществ:
более компактные размеры и меньший вес. Так, запасаемая энергия Li-ion аккумуляторов составляет 250 Вт*ч на 1 кг массы, а у свинцово-кислотных всего 20 Вт*ч;
слабый саморазряд. Зарядившись один раз, они больше не потребляют энергию;
имеют большую глубину разряда и может отдавать 100% заряда в нагрузку;
обладают гораздо большим количеством циклов зарядки – 4500;
имеют срок эксплуатации более 10 лет.
Установка системы довольно проста и может быть выполнена даже не профессионалом. Устройство подключается к электросети после вводного автомата в распределительном щитке (при трехфазном электроснабжении отдельный модуль подключается к каждой из фаз).
Если ваша система включает солнечные панели, они также подключаются к модулю. Затем производится настройка подключения к сети Интернет и устройство полностью готово к работе.
Например, вам необходимо обеспечить резервирование электроэнергии для нескольких видов оборудования. В случае, если эти устройства подключены к разным фазам, вам потребуется произвести несложную модернизацию электрощита.
При наличии напряжения в сети, система работает в режиме байпаса, осуществляя режим трансляции сети к внутридомовым потребителям.
При отключении электроэнергии модуль автоматически переключается в инверторный режим и начинает подавать энергию ко всем зарезервированным системам (модули устанавливаются в разрыв существующей сети, т.е. специальных линий подключения резервируемых приборов не требуется). При значительном отклонении сетевого напряжения от нормы, система также переключается на работу от аккумулятора (или от солнечных панелей).
Скоординированная работа всей системы обеспечивается встроенной системой управления, которая автоматически собирает все данные о состоянии батареи, состоянии входной сети и выходной сети. Контроль за состоянием системы может осуществляться удаленно при помощи установленного на смартфон приложения.
В случае, если у вас есть необходимость увеличить время автономной работы системы, вам достаточно просто докупить необходимое количество модулей. Каждый модуль - готовая система. Он содержит батарею, инвертор, зарядное устройство, систему управления, MPPT и пр.
При установке одного модуля на другой (по принципу Lego), устройства начинают работать как единая система, в которой каждый следующий модуль добавляет как максимальную мощность резервируемой нагрузки, так и емкость системы (и возможность дольше работать в автономном режиме).
Благодаря интеллектуальным функциям, можно настроить работу системы под собственные потребности, меняя режимы работы. Например, в режиме максимального использования солнечной энергии, модуль будет питать нагрузку и заряжать аккумулятор от солнечных панелей. Режим работы по расписанию позволяет оптимизировать энергопотребление с учетом различных тарифов на электроэнергию в разное время суток.
Благодаря компактному размеру и сравнительно небольшому весу, модуль можно брать с собой в поездки в качестве источника электроэнергии, а при необходимости с его помощью можно даже подзарядить электромобиль.
Нередко к минусам модульных литий-ионных систем относят их высокую стоимость. Первоначальные вложения в такую систему действительно выше, чем в СРП на базе свинцово-кислотных аккумуляторов. Но, как уже отмечалось выше, срок эксплуатации модуля превышает 10 лет, за аналогичный интервал времени свинцово-кислотные АКБ необходимо будет менять минимум 4 раза, а это уже совсем другие затраты и дополнительные хлопоты.
Модульная литий-ионная система резервированного питания загородного дома позволяет установить ее и забыть о любых проблемах с энергоснабжением.
