КАК ПОЛУЧИТЬ СОБСТВЕННЫЙ ОПЫТ И СПОСОБЫ РЕАЛИЗАЦИИ

Устройство и использование ветрогенераторов

Энергию ветра использовали еще наши предки. С тех далеких времен, в принципе, ничего не изменилось.

Отличие состоит лишь в том, что жернова мельницы заменены генератором и приводом, обеспечивающими преобразование механической энергии лопастей в электрическую энергию.

Фото из

Шаг 1: Подбор деталей для изготовления ветрогенератора

Шаг 2: Извлечение двигателя и патрона из ненужной дрели

Шаг 3: Детали для устройства крепежного узла ветрогенератора

Шаг 4: Установка крепежного узла в собранном виде

Шаг 5: Установка подшипника с внутренней стороны пластины

Шаг 6: Сборка ветрогенератора и установка на площадкуСборка ветрогенератора и установка на площадку

Шаг 7: Крепление лопастей ветрогенератора к пластине

Шаг 8: Небольшой самодельный ветрогенераторНебольшой самодельный ветрогенератор

Установка ветрогенератора считается экономически выгодной, если среднегодовая скорость ветра превышает 6 м/с.

Монтаж лучше всего производить на возвышенностях и равнинах, идеальными местами считаются побережья рек и крупных водоемов вдали от различных инженерных коммуникаций.

Для преобразования энергии воздушных масс в электрическую применяются ветрогенераторы, наиболее продуктивные в прибрежных регионах

Классификация ветряных генераторов

Классификация ветряных генераторов зависит от следующих основных параметров:

Мощность всех видов приборов, преобразующих энергию ветра в электрический аналог, зависит от площади лопастей.

Для работы ветрогенераторам практически не нужны классические источники энергии. Использование установки мощностью около 1 мВт позволит сэкономить 92 000 баррелей нефти или 29 000 т угля за 20 лет

Устройство ветряного генератора

В любой ветряной установке присутствуют следующие основные элементы:

При этом генератор, лопасти, обеспечивающие вращение и мачта считаются основными частями ветрогенератора, а все остальное – дополнительные компоненты, обеспечивающие надежную и автономную работу системы в целом

В схему любого даже самого простого ветряного генератора обязательно должны быть включены инвертор, контроллер заряда и аккумуляторные батареи

Тихоходный ветряной генератор из автогенератора

Считается, что данная конструкция является наиболее простой и доступной для самостоятельного изготовления. Она может стать как самостоятельным источником энергии, так и взять на себя часть мощности существующей системы электроснабжения.

При наличии автомобильного генератора и аккумуляторной батареи все остальные части можно изготовить из подручных материалов.

Шаг #1 — изготовление ветрового колеса

Лопасти считаются одной из наиболее важных частей ветрогенератора, так как их конструкцией определяется работа остальных узлов. Для изготовления лопастей могут быть использованы самые разные материалы – ткань, пластик, металл и даже дерево.

Мы изготовим лопасти из канализационной пластиковой трубы. Основные преимущества данного материала – дешевизна, высокая влагоустойчивость, простота обработки.

Работы выполняются в следующем порядке:

Учтите, что труба из ПВХ не обладает достаточной прочностью и не сможет противостоять сильным порывам ветра. Для изготовления лопастей лучше всего применять трубу из ПВХ толщиной не менее 4 см.

Далеко не последнюю роль на величину нагрузки оказывает размер лопасти. Поэтому не лишним будет рассмотреть вариант снижения размера лопасти за счет увеличения их количества.

Лопасти ветрогенератора изготовлены по шаблону из ¼ ПВХ канализационной трубы диаметром 200 мм, разрезанной вдоль оси на 4 части

После сборки следует произвести балансировку ветрового колеса. Для этого требуется закрепить его горизонтально на штативе в закрытом помещении. Результатом правильной сборки будет неподвижность колеса.

Если же происходит вращение лопастей, необходимо выполнить их подточку абразивом доя уравновешивания конструкции.

Шаг #2 — изготовление мачты ветрогенератора

Для изготовления мачты можно использовать стальную трубу диаметром 150-200 мм. Минимальная длина мачты должна составлять 7 м. Если на участке есть препятствия для перемещения воздушных масс, то колесо ветрогенератора нужно поднять на высоту, превышающую препятствие не менее, чем на 1 м.

Колышки для закрепления растяжек и саму мачту необходимо забетонировать. В качестве растяжек можно использовать стальной либо оцинкованный трос толщиной 6-8 мм.

Растяжки мачты придадут ветрогенератору дополнительную устойчивость и снизят расходы, связанные с устройством массивного фундамента, их стоимость гораздо ниже остальных типов мачт, но требуется дополнительная площадь для растяжек

Шаг #3 — переоборудование автомобильного генератора

Переделка состоит лишь в перемотке провода статора, а также в изготовлении ротора с неодимовыми магнитами. Для начала нужно высверлить отверстия, необходимые для фиксации магнитов в полюсах ротора.

Установка магнитов выполняется с чередованием полюсов. По завершению работ межмагнитные пустоты нужно заполнить эпоксидной смолой, а сам ротор обернуть бумагой.

При перемотке катушки нужно учесть, что эффективность работы генератора будет зависеть от количества витков. Катушку необходимо мотать по трехфазной схеме в одном направлении.

Готовый генератор нужно испытать, результатом правильно выполненной работы будет показатель в 30 В при 300 оборотах генератора.

Переоборудованный генератор готов к проведению испытаний по выдаваемому номинальному напряжению перед финальным монтажом всей системы тихоходного ветрогенератора

Шаг #4- завершение сборки тихоходного ветрогенератора

Поворотная ось генератора выполняется из трубы с насаженными двумя подшипниками, а хвостовая часть вырезается из оцинкованного железа толщиной 1,2 мм.

Перед креплением генератора к мачте необходимо изготовить раму, лучше всего для этого подойдет профильная труба. При выполнении крепления нужно учесть, что минимальное расстояние от мачты до лопасти должно быть больше 0,25 м.

Под действием потока ветра происходит движение лопастей и ротора, в результате достигается вращение редуктора и получается электрическая энергия

Для работы системы после ветрогенератора нужно установить контроллер заряда, аккумуляторные батареи, а также инвертор.

Емкость батареи определяется мощностью ветрогенератора. Данный показатель зависит от размеров ветряного колеса, количества лопастей и скорости ветра.

Смотрите видео

Как сделать ветрогенератор из автомобильного генератора без переделки — https://sdelaysam-svoimirukami.ru/8057-kak-sdelat-vetrogenerator-iz-avtomobilnogo-generatora-bez-peredelki.html

«Зеленые технологии» позволят ощутимо сократить бытовые расходы за счет использования практически бесплатных источников.

Еще с древних времен люди использовали в повседневном обиходе механизмы и устройства, действие которых было направлено на превращение в механическую энергию сил природы. Ярким примером тому являются водяные мельницы и ветряки.

С появлением электричества наличие генератора позволило механическую энергию превращать в электрическую.

Водяная мельница — предшественник насоса автомата, не требующий присутствия человека для совершения работы. Колесо самопроизвольно вращается под напором воды и самостоятельно черпает воду

Сегодня значительное количество энергии вырабатывается именно ветряными комплексами и гидроэлектростанциями. Помимо ветра и воды людям доступны такие источники, как биотопливо, энергия земных недр, солнечный свет, энергия гейзеров и вулканов, сила приливов и отливов.

В быту для получения возобновляемой энергии широко используют следующие устройства:

Высокая стоимость, как самих устройств, так и проведения монтажных работ, останавливает многих людей на пути к получению вроде бы бесплатной энергии.

Окупаемость может достигать 15-20 лет, но это не повод лишать себя экономических перспектив. Все эти устройства можно изготовить и установить самостоятельно.

При выборе источника альтернативной энергии нужно ориентироваться на ее доступность, тогда максимальная мощность будет достигнута при минимуме вложений

Процесс изготовления ГЭС своими руками

В качестве генератора для ГЭС можно использовать двигатель постоянного тока без доработок.

Для его раскручивания потребуется собрать крыльчатку, и соединить ее с валом мотора цепной передачей.

Для изготовления крыльчатки используется велосипедное колесо.

На него устанавливается большая звездочка. Для этого из листовой стали придется вырезать переходник.

Он сможет крепиться к втулке колеса, а звездочка прикрутится уже к нему.

Затем нужно заняться двигателем. Для этого подбирается переходник для его вала. К переходнику приваривается малая звездочка.

На следующем этапе изготавливаются лопасти. Для этого используется пластиковая труба.

Ее необходимо нарезать на кольца шириной по 200 мм, и распустить заготовки пополам. Обод колеса и лопасти просверливаются, и стягивают болтами.

На стандартное колесо от взрослого велосипеда можно установить 18 таких лопастей.

Из трубы выгибается вилка для крепления крыльчатки. Ее края сжимаются тисками в плоскость, затем просверливаются. Это позволяет зажать на них ось крыльчатки.

На вилку приваривается пластина для крепления мотора. Последний прикручивается к ней скобой из согнутой полосы. Между звездочками крыльчатки и мотора натягивается цепь.

В таком виде генератор уже способен выдавать напряжение при оборачивании колеса. Остается позаботиться о его установке.

Для этого к вилке перпендикулярно приваривается 3 отрезка трубы. Один распадается на ее изгибе, а остальные по краям. Для лучшей устойчивости, потребуется их приваривать на удлиняющие штанги. В крепления ввариваются гайки, чтобы заворачивать в них поджимающие шпильки или болты.

Таким образом, можно вставлять в крепления ножки из кругляка, и зажимая их в определенном положении регулировать высоту ГЭС, в зависти от глубины ручья. В итоге станция получается мобильной и универсальной. Ее можно при необходимости быстро убирать.

Ток, который выдает ГЭС, напрямую зависит от параметров двигателя и скорости течения. Чтобы можно было запитать от него что-то кроме светодиодных светильников или водонагревателей, потребуется преобразователь напряжения. От него уже без проблем подзаряжать аккумуляторы. Подключив же инвертор на 220 В, получится запитать практически любой бытовой прибор.

Часть 1 Солнечная электростанция в квартире (без аккумуляторов)

Видеоверсия 1 части:

Итак, вот из чего состоит среднестатистическая солнечная электростанция:

Если отказаться от высоковольтной нагрузки и инвертора, то можно существенно сэкономить, но придется что-то думать с лампами освещения, они в таком случае должны быть низковольтными. Т.е. нужно иметь 2 комплекта осветительных приборов (штатные на 220 вольт и низковольтные на 12 вольт).

Еще можно отказаться от аккумуляторной батареи и контроллера заряда. В сухом остатке получится солнечная панель, лампы и провода. Меньше никак. В этом случае лампы будут гореть только тогда, когда солнечная панель вырабатывает электричество, т.е. днем. И второй минус это яркость свечения ламп, которая будет зависеть от количества солнечной энергии, падающей на солнечную панель (угол падения лучей, наличие облачности). Вот именно об этом варианте я и хочу рассказать.

От теории к практике:Если мы говорим про солнечную электростанцию, то естественно сначала нужно подумать о месте установки солнечной панели, она должна быть установлена на южной стороне здания (южном склоне крыши). Желательно подальше от соседних строений, деревьев. Т.о. в городе не так просто найти подходящее место, но я когда производил поиск квартиры и об этом думал в том числе. Выбор пал на квартиру на 14 этаже с южной стеной и с шикарным видом на город и Черное море:

Квартиру покупал на этапе строительства в состоянии «голые стены», и те частично пришлось перенести, в итоге получилось следующее:

Слева — «как было», а справа — «как стало». Южная стена нижняя. В итоге получилась большая светлая кухня-гостиная

, спальня
, прихожая и санузел
. Помещения 2, 3 и 4 оказались без окон. Т.о. именно для них актуально освещение всегда, даже днем.

Сразу добавлю, что окна нужны не только для попадания дневного света, а также для свежего воздуха, поэтому пришлось еще заморачиваться и с вентиляцией, благо есть такие устройства как «бризеры», но это отдельная тема, которая никак не связана с солнечной электростанцией, поэтому опустим.

Итак, с помещениями определились, теперь пора прокладывать провода. Кабель от предполагаемого места установки солнечной панели до центральной распредкоробки моей солнечной электростанции был проложен параллельно трассе кондиционера:

Вот что получилось после завершения ремонта:

Солнечная панель на 20Вт 12В у меня уже была, ранее я делал на нее подробный обзор на другом ресурсе со снятием различных характеристик в зависимости и от освещенности и от нагрузки. Повторять все тут не вижу смысла, единственное приведу один график зависимости выходной мощности и напряжения от потребляемого тока при идеальных условиях — летний солнечный день:

Что можно почерпнуть из этой таблицы и графика? Во первых мощность, это реально 20Вт солнечная панель. Но самое главное прошу обратить внимание на максимальную величину генерируемого напряжения, которое составляет более 19 вольт. Это нужно учитывать при выборе ламп.

Солнечная панель была установлена на внешний блок кондиционера варварским способом — с помощью алюминиевых уголков и саморезов:

Выходной кабель был подключен к внешнему концу проложенного ранее в стене.

Лампы освещения:Ввиду того, что выходное напряжение солнечной панели может достигать 19 вольт, необходимо ответственно подойти к выбору ламп. Я решил использовать более-менее качественные лампы, насколько мне они показались таковыми, продающимися под торговой маркой магазина ИКЕА:

Потолочные светильники у меня одинаковые, для всех ламп, выбранные лампы имеют похожие габариты, но разные цоколя, в связи с чем мне пришлось слегка видоизменить конструкцию светильников заменив ответные части. Почему же выбор пал именно на эти лампы? Я предварительно проделал небольшую «домашнюю» работу и оказалось, что 12 вольтовая лампа из ИКЕА имеет в своем составе достаточно качественный стабилизатор. Лампа начинает светиться от 5 вольт, а от 8 и выше уже выходит на максимальный яркостный режим и яркость не меняется при повышении напряжения вплоть до 20 вольт:

Напряжение можно увидеть на вольтметре блока питания.

Результат:Результат покажу на примере санузла, т.к. это самое темное помещение. Первое фото сделано при одном точечном светильнике питающемся от солнечной панели, второе фото при включенных дополнительных штатных светильниках:

Резюмируя могу сказать, что днем в санузле вполне светло и необходимости включать дополнительное освещение нет. Но повторю, это только днем и при ясной погоде. Как только солнце заходит за тучки, становится не так весело.

— бесплатный свет есть только днем при ясной погоде;

— яркость бесплатного света зависит от многих факторов (облачность, время года, время суток).

Очевидные плюсы:+ бесплатное освещение в помещениях без окон (таких у меня 3);+ стоимость (1000 рублей солнечная панель + по 200 рублей лампы + кабель);+ радость (есть независимый источник электричества);+ гордость (сделал сам, поделился с другом);+ долговечность (работает уже более 2 лет без какого-либо технического обслуживания)

Часть 2 Солнечная электростанция в квартире (с аккумулятором и датчиками движения)

Видеоверсия 2 части:

В этой части я расскажу, как поборол минусы, указанные в первой части, а именно: свет нужен всегда, не только днем и яркость ламп не должна зависеть от солнечной активности. Тут очевидное решение — оборудование системы аккумуляторной батареей, а раз так, то нужно подумать сначала о контроллере заряда.

Про контроллер заряда :

Основные функции контроллера заряда это контроль напряжения на аккумуляторной батарее с целью не допустить как перезаряда, так и переразряда аккумуляторной батареи.

При перезаряде аккумулятора происходит кипение электролита с выплескиванием его наружу. Электролит состоит из серной кислоты, которая может повредить как сам аккумулятор, так и находящиеся поблизости предметы.

Глубокий разряд не менее опасен, следствия следующие:

Специализированный контроллер на Али стоит от 600 рублей:

Самодельный контроллер заряда с использованием готовых модулей:

Из сказанного выше следует, что контроллер заряда достаточно важная вещь солнечной электростанции, однако его можно сделать самостоятельно из 2 недорогих модулей XH-M601. Первый модуль будет контролировать процесс зарядки, а второй процесс разрядки аккумулятора. Однако необходимо отметить, что эти модули бывают 2 видов.

Распространенный вид с 2 клемами от реле (слева), который нам не подходит. И с 3 (справа), который как раз и нужен. Отличаются они тем, что 2-х контактный модуль имеет только нормальноразомкнутые контакты реле, а трехконтактный и нормальнозамкнутые и нормальноразомкнутые. Самое неприятное состоит в в том, что модуль с 2-х контактным клеммником невозможно использовать даже с помощью «колхозинга», т.к. нормальнозамкнутый контакт реле откушен перед запайкой реле в плату и с помощью дополнительных перемычек невозможно использовать такой модуль, т.к. на печатной плате нет даже отверстия для этого контакта реле (место отмечено красной окружностью).

Принцип работы модуля XH-M601

Модуль собран с использованием знаменитой «таймерной» микросхемы 555:

Срабатывание происходит при достижении пороговых значений напряжения на клеммах аккумулятора. Пороговые напряжения устанавливаются подстроечными резисторами. Напряжение нижнего порога устанавливается резистором R2 (на плате это RP1), а верхнего – R4 (на плате это RP2). Вращение по часовой стрелке увеличивает напряжение, против часовой – уменьшает. Момент включения/выключения модуля можно определить по индикаторному светодиоду и характерному щелчку реле.

Для настройки модуля понадобится регулируемый источник питания. Желательно использовать маломощный источник питания или с ограничением выходного тока, которое нужно установить в пределах 50-100 миллиампер. Это обусловлено тем, что в крайнем положении подстроечных резисторов, на входы таймера NE555 будет подано полное напряжение источника питания, что приведет к протеканию большого тока через микросхему и сожжет её.

Резистор R2 (RP1 на плате) отвечает за низкий уровень (включение), он приоритетный. Если с помощью резистора RP1 неправильно установлен порог срабатывания, то реле будет всегда включено, независимо от положения R4 (RP2 на плате). Поэтому, при настройке модуля следует придерживаться следующей последовательности:

Использование модулей в качестве контроллера заряда:Схема подключения двух модулей к аккумуляторной батарее следующая:

Оба модуля подключаем к аккумулятору через клеммы Р2 (Bat ± или VCC± на плате), но первый модуль подключаем к солнечной панели, а второй к нагрузке. У первого модуля устанавливаем напряжение включения равное 13.5В, напряжение отключения 13.8В. Такие настройки будут поддерживать напряжение аккумулятора при заряде не выше 13.8 вольта, что для свинцово-кислотного аккумулятора является оптимальным напряжением, при котором аккумулятор может находиться сколь угодно долгое время и быть заряженным на 100%. Использовать необходимо нормальноразомкнутые контакты.

У второго модуля устанавливаем напряжение включения 11 вольт, а напряжение отключения вольт 13, но использовать необходимо нормальнозамкнутые контакты, поэтому при напряжении на аккумуляторной батарее ниже 11 вольт нагрузка будет отключаться и включаться только при увеличении напряжения выше 13 вольт, т.е. в светлое время суток, когда идет заряд аккумулятора от солнечной панели. 11 вольт выбрано потому, что ниже этого напряжения разряжать аккумуляторную батарею опасно, т.к. может начаться сульфатация пластин.

Важные замечания:Первое важное замечание я уже сделал выше, оно о выборе типа модуля: нужен с 3 клемами от реле. Второе важное замечание: у модулей отсутствует диод гасящий ЭДС самоиндукции, который обычно включается параллельно обмотке реле в обратном смещении. На схеме это диод D1. Ставить его обязательно!!! Оптимальное место — припаять прям на ножки реле с обратной стороны платы. Диод можно использовать самый распространенный 1N4007.

Видеоверсия самодельного контроллера заряда:

С помощью недорогих модулей XH-M601 можно сэкономить на стоимости контроллера заряда при создании солнечной электростанции. Более того, дешевые контроллеры заряда не позволяют выбрать тип аккумуляторных батарей (пороговые напряжения включения/отключения), а значит контроллер заряда на данных модулях более универсальное решение, которое позволяет использовать не только свинцово-кислотные АКБ, но также и Li-Ion батареи, например.

Как обойтись вообще без контроллера заряда:

В своей электростанции я пошел еще дальше: обошелся без контроллера заряда применив готовую Li-Ion батарею со встроенной платой защиты, которая и играет роль контроллера заряда, хотя многие скажут, что это неправильно.

Стоимость такой батареи на Али составляет в районе 700 рублей. Такая батарея у меня в связке с 20Вт солнечной панелью уже работает более 2 лет:

Лампы освещения + датчики движения/освещенности

В первой части я рекомендовал использовать хорошие 12 вольтовые лампы освещения с встроенным стабилизатором, ввиду того, что напряжение на выходе панели достигает 18 вольт. В данной реализации с использованием аккумулятора, напряжение на лампах не превысит напряжения на аккумуляторе, поэтому и лампы можно использовать попроще. Но повторюсь, я использовал дорогие ИКЕЕвские, в ИКЕЕвских же потолочных светильниках, слегка переделав последние (заменив патрон).

В качестве датчиков движения использовал готовые с Али:

Рекомендую эти датчики. Из плюсов: малый размер (диаметр всего 3 см), малый вес (лепятся на 2-х стороннем скотче), встроенный датчик освещенности (не включается при наличии внешней засветки):

Общая схема обозреваемой солнечной электростанции:

Как говорил уже ранее, данная солнечная электростанция работает автономно уже более 2 лет. Не менял и не ремонтировал за это время ни одного компонента. Всего один раз за всё время аккумуляторная батарея села, думал что-то сломалось, но на следующий день батарея зарядилась и всё работает. Свет у меня теперь сам включается в санузле и в коридоре. Это очень удобно.

Да, был еще один курьёзный случай. Ночью выключилось электроснабжение и начал верещать из коридора UPS, питающий NAS. Я спросонья подошел к нему и не пойму, почему он орет, если свет есть. Только потом, окончательно проснувшись понял, что свет был от солнечной электростанции 🙂

Еще хочу заметить, что не нужно тут искать выгоду, ее нет. При текущих ценах в России на электричество, выгоды от домашних солнечных электростанций не найдёте. Но мы же стремимся в «цивилизацию», значит не за горами то время, когда цены на энергоносители у нас будут «европейские», вот тогда и посмотрим (надеюсь это наступит не скоро).

Что немцу хорошо, то русскому смерть?Пару слов об окупаемости домашней солнечной электростанции в России и Европе. Отдельная благодарность господину parakhod за предоставленную «платежку» и пояснения. Итак, стоимость его установки (солнечные панели и система накопления) составляет 27 тысяч евро. При этом половину компенсирует государство, поэтому ему обойдётся в 13500 евро. Стоимость киловатта у него варьируется, зависит от многих факторов, но при его среднемесячном потреблении около 1000 кВт, составляет около 35 евроцентов. Исходя из указанного выше, стоимость его установки (с учетом 50% компенсации от государства) отобъется через 38000 киловатт, т.е. за 38 месяцев, т.е. чуть более 3 лет (это при условии, что ничего не сломается за это время и не потребуются дополнительные вливания). В России при текущей стоимости киловатта в 3.67 рубля (около 4 евроцентов), даже компенсированная государством сумма при аналогичном потреблении окупаться будет 28 лет, а при моём расходе ПОЛТОРА ВЕКА!!!Также, чтоб не быть голословным, прилагаю выдержку из моей «платежки»:

Желаю всем добра! Да прибудет с нами Сила Солнечной Энергии!

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.

Ветрогенератор на загородном участке

Контроллер для ветряных установок

Аккумуляторы для запаса заряда

Инвертор 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.

ИБП on-line типа

Клиент обратился с проблемой: в загородном коттедже постоянно моргают лампы освещения и периодически полностью пропадает напряжение. Условно причины подобного некачественного электропитания можно разделить на два вида – внешние и внутренние. К внешним можно отнести:

В результате диагностического выезда, наш инженер сделал заключение о внешнем характере проблем с напряжением и в этом случае самое оптимальное решение – ИБП двойного преобразования (on-line типа) с внешними аккумуляторными батареями. На вводе у нашего заказчика стоит автомат ABB S203 C40 мощностью 40А, в связи с этим мы подобрали мощность бесперебойника для фазы с гарантированным питанием – 10кВА (9кВт).

On-line ИБП на 10кВа

Наш батарейный банк запасает приблизительно 16кВт/ч, т.е. при постоянной длительной средней нагрузке в 1кВт время автономной работы составит более 16 часов. Экран источника отображает значения входного и выходного напряжения, мощность нагрузки в ВА и Вт, напряжение на шине постоянного тока, режим работы. Для удобства восприятия на экране в виде шкалы отображаются уровень текущей нагрузки и степень заряда АКБ:

Цена проекта для частного дома с монтажными работами: ~350т.р.

Ещё один пример установки ИБП для дома на одну фазу on-line типа:

При плохой питающей сети лучше установить ИБП on-line типа с очень качественной стабилизацией напряжения

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:

Генератор на время проведения строительных работ

Четыре аккумулятора и инвертор

Освещение ночью и в вечерние часы

Освещение 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.

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.

Вариант использования энергии воды

Самодельная турбина из колесных ободов

Принцип работы мини гидроэлектростанции

Шнек в устройстве гидроэлектростанции

Перед установкой необходимо составить проект монтажа и получить соответствующие разрешительные документы.

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.

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 электростанции

Размещение солнечных панелей на крышах

Модульный принцип сборки системы

Компоненты частной гелио-электростанции

Батарея аккумуляторов для гелиоустановки

Контроллер — средство защиты от перегрева

Преобразователь 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.

Собственный опыт + варианты реализации

Время на прочтение

Здравствуйте друзья. Хочу немного рассказать о собственном опыте реализации солнечной электростанции в квартире. Мне эта тема близка, готов поделиться накопленными знаниями, надеюсь будет полезно.

Обзор будет состоять из 3 частей:

Резервированное электроснабжение частного дома

По своей работе инженером-электриком приходилось иметь дело с ответственными потребителями энергии. В своей первой статье я хочу поделиться своим опытом создания распределительного электрощита с двумя независимыми вводами в очень важном для нашей семьи объекте — сельском доме. В процессе публикации беглым поиском была найдена схожая концепция. Личные ощущения подсказывают, что такие идеи не потеряли актуальности.

Предпосылки

Идея превратить дом в селе в «загородную резиденцию» родилась весной прошлого года, когда мы с женой и детьми сидели на самоизоляции в квартире, а предприниматели выстраивались в длинные очереди за спецпропусками для себя и своих работников возле зданий администраций. Ходить по травке на свежем воздухе и не бояться получить за это штраф было заманчиво, но реализация идеи оказалась не самым простым занятием. Дело в том, что более 10 лет назад родители жены переехали в областной центр, и дом использовался для постоянного проживания пауков складирования не очень нужных вещей, коммуникации износились, блага цивилизации пришли в негодность. Сейчас многое для нашей комфортной жизни уже сделано: в утепленном сарайчике возникла насосная станция, на стене в кухне повис двухконтурный газовый котел, под мойкой спрятался фильтр питьевой воды с насосом повышения давления, в комнате мигает лампочками WiFi маршрутизатор с 4G модемом и многое другое. Никому не секрет, сколько пользы приносит это и другое электрооборудование при пропадании электропитания. Стоит заметить, что подобные случаи за последний год носили единичный характер, но подпортили не один ветреный и/или дождливый вечер. Поэтому вопрос надежного электроснабжения назрел весьма остро, особенно с учетом мониторинга микроклимата в доме при отъездах в город, но это другая история.

Реализация

При решения этого вопроса я полагался на следующие основные тезисы:

В результате пары посиделок перед компьютером родилась следующая схема. Несомненно она не лишена недостатков, но это компромиссный вариант.

4 амперные автоматы QF1 и QF2 защищают цепи управления, их наличие скорее способ заполнить ряд в щитке. Переключатель приоритета вводов SA1 устроен так, что может замыкать только один из своих контактов или не замыкать их вовсе. Для его размещения на DIN рейке использовал основание от реле с известной китайской торговой площадки, которое при тестах жутко нагревалось. Реле контроля KV1 при нормальном напряжения сети включает таймер, который с 5 минутной задержкой включает контактор KM1 всегда и КМ2, если отсутствует питание с резервного ввода или выбран приоритет сети. При отклонении напряжения выключение настроено на минимальную задержку. K M2 и KM3 имеют электрическую и механическую блокировки одновременного включения. Переключение на приоритетный источник обеспечивается промежуточными реле KL1 и KL2. Резервный ввод контролируется на выходе из источника. Автомат защиты ввода электросети установлен на фасаде в щите учета.

Первым делом бросается в глаза, что одна розеточная группа подключается только к щиту учета. Бесперебойная работа этих устройств для нас не критична, например кондиционер, стиральная машина. Однако их защита от ненормального напряжения все же выполнена. Для размещения трех контакторов с приставками пришлось доработать щиток, после монтажа скреплю жгуты нейлоновыми стяжками.

Щиток в процессе сборки.

Наиболее важным являются система отопления (она же нагрева горячей воды) и освещения, тем более что энергопотребление этих систем существенно ниже предыдущих. Ну и часть розеток будет всегда под напряжением, к ним подключится роутер и электроподжиг плиты (когда не работает электрочайник и СВЧ печь очень кстати). Судьба холодильника окончательно не предрешена, с одной стороны он может несколько часов существовать автономно, с другой — пропавшие продукты это не только неприятный запах, но и время и деньги на поездку в магазин за новыми, так что его работа скорее важна.

Внешний вид без крышек

В качестве резервного источника выбран и приобретен инверторный преобразователь с чистым синусом номинальной мощностью 1800Вт, более мощные устройства обойдутся существенно дороже. Он с аккумулятором и зарядным устройством разместится в утепленном помещении.

Насосная станция снабжена дополнительным гидроаккумулятором. Ее работа достаточно важна, но из-за достаточно большого потребления будет обеспечена бензогенератором, который дополнительно подзарядит аккумулятор.

Заключение

Данное решение считаю оптимальным для своих условий, однако приветствую конструктивную критику. Планирую к написанию статью про решение по управлению настенным газовым котлом через устройства умного дома от Xiaomi. Отопительный сезон подходит к концу, существенных недостатков не выявлено.

UPD. Данное решение реализовано для личных целей, автор осознает риски и оценивает свой ущерб. Если считаете свои риски высокими, то рекомендую использовать сертифицированное оборудование.