Домашняя электростанция в качестве резервного решения

Энергетический запас

Чтобы меньше зависеть от капризов местной подстанции, необходим собственный резервный источник энергии. Достаточно надежной защитой от обесточивания могут стать широко применяемые бензиновые и дизельные генераторные установки. Они могут сгодиться уже на стадии строительства, если на участок пока не заведена линия постоянного электроснабжения.

 

Генераторные установки, или мини-электростанции, работающие на бензине и дизтопливе, позволяют подавать электроэнергию в дом автономно, без централизованной электросети.

Домашняя электростанция - это устройство, в котором главными элементами являются двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор, которые монтируются на прочной пространственной раме из металлических труб и дополняются топливным баком, устройством запуска, счетчиком моточасов, датчиком уровня масла, а также системами управления. Агрегат может оснащаться аккумулятором.

Перечень прилагаемого электрооборудования станции может быть достаточно широким: включены вольтметр и амперметр, автоматический или ручной регулятор подстройки напряжения, УЗО (защитное устройство против утечки тока), изометр (защитный блок с постоянным контролем изоляции между сетью и защитным проводом), водонепроницаемые розетки, 12-вольтовый выход постоянного тока для зарядки аккумуляторов и т.д.

Каждый дополнительный элемент усложняет конструкцию, соответственно удорожает конечную стоимость станции. Поэтому производители в большинстве случаев предлагают базовые модели, а дополнительное оборудование заказывается отдельно.

Большинство электростанций снабжаются стандартными разъемами - розетками. Но если агрегат рассчитан на стационарную установку в качестве постоянного резервного источника питания, имеет смысл подключить кабели непосредственно к выходным клеммам на панели генераторного блока.

Генератор вырабатывает электроэнергию напряжением 220-230В, частотой 50 Гц при максимальной силе тока от 4 до 40 А. Чаще используются генераторы синхронного типа, реже асинхронные. В отдельных моделях предусмотрено трехфазное напряжение 380В или 400В, а также постоянное 12В для подзарядки автомобильных аккумуляторов.

Станции с карбюраторным двигателем обычно работают на 92-м бензине, а с дизельным двигателем соответственно на дизтопливе. Самый простой из используемых двигателей одноцилиндровый двухтактный с воздушным охлаждением.

Сам агрегат не занимает много места, при этом в некоторых моделях предусмотрена даже система автоматического запуска с переключением потребителя на электростанцию (автозапуск). Тогда в ситуации обесточивания электросети секунд через 20-40 все включенные бытовые электроприборы могут снова «ожить», а при восстановлении централизованного электропитания станция автоматически отключится.

Существенно сэкономить топливо и снизить шум позволит электронная система автоматического регулирования оборотов. При отключении электрических потребителей агрегат сам переходит на холостой ход, а включение потребителей приводит к мгновенному увеличению числа оборотов до номинальной.

 

Параметры электростанции для частного дома

Мини-электростанции различаются значениями основных своих рабочих параметров (мощности, ресурса, экономичности), размерами и удобством управления.

Их мощность может начинаться от 0,35 кВт, и при домашнем применении она обычно не превышает 5-20 кВт. Обычно бензиновые имеют мощность от 0,35 до 11 кВт, дизельные от 2,5 кВт.

Другой немаловажный параметр - измеряемый в моточасах ресурс гарантируемой безотказной работы до первого капитального ремонта. По нему электростанции можно условно разделить на три группы: сезонные (с ресурсом от 500 до 1000 моточасов), долговременного пользования (с ресурсом 3000 моточасов и более) и робусты только для питания бытовых электроприборов и электроинструмента (с ресурсом от 1500 до 2500 моточасов). Стоимость электростанции растёт всегда пропорционально её ресурсу.

Третий основной параметр, расход топлива, выражается в литрах расходуемого топлива за 1 час непрерывной работы двигателя. Таким образом, можно подсчитать экономичность электростанции, которую оценивают стоимостью одного часа ее работы в рублях. При водяном охлаждении электростанция может работать без перерыва довольно долго, а при воздушном после опустошения каждого бака с топливом необходимо её останавливать.

В паспорте электростанции приводится значение расхода топлива при загрузке на 50% номинальной мощности, поэтому при более высокой загрузке потребление топлива вырастет, причем непропорционально увеличению потребляемой мощности.

При необходимости стабилизации выходного напряжения (например, при пользовании компьютером), особенно в моменты подключения или отключения электростанции, следует использовать бытовой стабилизатор напряжения.

 

Оценка требуемой мощности электрогенератора

Мощность электростанции ограничивает количество и тип потребителей электроэнергии, которые можно одновременно использовать.

У большинства владельцев загородных домов перечень потребителей, подключаемых к резервному электропитанию, совпадёт, а вот технические характеристики этих систем, их сочетание и режим работы, скорее всего, окажутся разными и определяются частотой и длительностью отключений, наличием тех или иных систем жизнеобеспечения и защиты дома, образом жизни и количеством его обитателей.

Важно понять, какие устройства и системы, действительно нужно запитать в первую очередь. Дело в том, что электростанция сравнительно дорогое оборудование. Да и электричество, которое она вырабатывает, недешево: если принять во внимание затраты на топливо, то киловатт-час собственной электроэнергии в разы дороже сетевого, от местной электросети. Поэтому полный переход на собственное электричество экономически нецелесообразен.

Разумнее разделить всех потребителей на три категории.

Так, к числу наименее значимых можно отнести приборы и системы, без которых вы сможете обойтись, если отключат электропитание, например - сауны, душевые кабины, кабельные системы обогрева полов и т.д.

Вторая категория энергопотребителей обеспечивает ваше комфортное проживание. Сюда попадает вся кухонная техника (плита, холодильник, чайник, микроволновка), телевизоры, аудиотехника и видеоаппаратура, мелкие бытовые приборы (утюги, фены, электробритвы) и, наконец, компьютеры.

Третья категория самая важная, включает в себя все системы жизнеобеспечения: отопление и водоснабжение, аварийное освещение, охранная и пожарная сигнализация.

Очевидно, что потребители первой категории должны работать лишь в случае наличия основного электропитания. Резервировать какие-либо мощности для них бессмысленно из-за невыгодного соотношения необходимость/стоимость. А вот запитать от резервного источника самые необходимые электроприборы и системы жизнеобеспечения имеет смысл.

Чаще всего в таком списке оказываются оборудование котельной, водяной насос, охранная и пожарная сигнализация, телевизор и холодильник, несколько ламп освещения и необходимые обогревательные приборы. Как правило, суммарная мощность такого набора энергопотребителей составляет порядка 5 кВт, которая без лишних рисков может быть сокращена наполовину.

Для летнего домика обычно достаточно 2-3 кВт, для обеспечения жизнедеятельности средней семьи в течение продолжительного времени около 5-7 кВт и, наконец, для использования бойлера до 15-20 кВт. В последнем случае необходимо предусмотреть дополнительную емкость для хранения запасов топлива и его своевременной подачи, поскольку расход может достигать 8 л/час.

При подсчёте требуемой мощности очень важно делать поправку на пусковые токи основных групп электропотребителей.

Первая группа электроприборов с активным сопротивлением. Это электроплиты, электронагреватели, лампы накаливания. Пусковой ток электроприборов этой группы незначительно отличается от тока их работы в стационарном режиме и для определения необходимой мощности электростанции нужно просто сложить их мощности, прибавив ещё 10% в запас, для надежности.

Вторая группа с индуктивным сопротивлением. Холодильники, электродвигатели (дрели, пилы, насосы) и лампы дневного света. Пусковой ток электроприборов этой группы от двух до пяти раз выше, чем в стационарном режиме, поэтому при подсчете необходимой мощности электростанции для их одновременного включения необходимо перед суммированием умножить номинальную мощность каждого электроприбора на этот коэффициент.

Скажем, средняя номинальная мощность двигателя компрессора холодильника 0,2 кВт, а в момент пуска ему потребуется около 1 кВт. Мощность скважинного насоса может составлять, к примеру, всего 1 кВт, а величина мощности в момент запуска из-за большого пускового тока может оказаться в 5 раз больше. Так что, если не учесть пусковые нагрузки, сгорит или генератор, или электромотор.

Об этом надо помнить при использовании электростанции в режиме автозапуска, так как перегрузки значительно сокращают её ресурс. Для отдельных моделей в паспорте указывается максимально допустимая мощность, при которой она может работать не более 5 мин.

Практически все производители оснащают электростанции защитой от перегрузок, устанавливая датчик температуры на обмотках статора электрогенератора и, если попытаться снять 5 кВт со станции мощностью 4 кВт терморегулятор отключит агрегат.

Вот только мощность самих станций производители указывают по-разному.

В технической документации к европейским агрегатам прописывается номинальная мощность. В таком случае подключать можно лишь то оборудование, мощность которого в пусковых режимах суммарно не превышает номинальную мощность электростанции.

Японские агрегаты имеют две характеристики - номинальную и максимальную мощность. При номинальной станция работает сколь угодно долго, пока не потребуется дозаправка топливом или смена масла.

Разница между максимальной, указываемой производителем, и номинальной мощностью составляет запас мощности, требуемый для обеспечения пусковых токов в течение небольшого отрезка времени. В диапазоне от номинала до максимума станция может работать в пределах 5-10, максимум 20-30 минут, после чего срабатывает тепловая защита, отключающая агрегат.

Режим длительной нагрузки рассчитан на работу электростанции с запасом, на 80-90% от установленной номинальной мощности. Это наиболее эффективный режим с точки зрения стабильности, длительности моторесурса и экономической эффективности.

Наконец, электростанция должна быть установлена на ровной поверхности, в отдельном помещении, защищенном от влаги и расположенном вдали от легковоспламеняющихся материалов и имеющем хорошую вентиляцию.