Энергетическая автономия своего дома. Окончание.


Рубрика: Альтернативная энергетика
Метки: | |
Просмотров: 1775

фотография с сайта ООО "Альянс-Нева"

энергетическая автономия своего дома

Продолжая повествование об энергетической автономии своего дома, хочу отметить. Для получения положительных результатов проходя своим путем, делая ошибки, обучаясь и познавая, несмотря на интерес, уходит очень много времени. И только человек целеустремленный, может уверенно дойти до конца.

Я познакомился с материалом, который опубликовал россиянин из Хабаровского края, прошагав тернистым путем, чтобы создать автономное энергоснабжение. И больше всего мне понравилось, что он, как исследователь испробовал для этого все популярные возобновляемые источники, энергию солнца, воды и ветра.

Он не только опробовал, но и составил технический и экономический отчет о строительстве солнечной электростанции, ветроэлектростанции и мини ГЭС. Причем для себя обосновал выгодность того или другого выбора оборудования. Рассказ его доступен и прост. Судите сами.

Прожив одно лето с парой солнечных батарей и не дождавшись подключения к электросети, надо было решать проблему электрообеспечения на следующий год. Впереди была зима и было время изучить методы автономного электроснабжения, а также выбрать, что будет лучше: собственная солнечная электростанция, ветрогенератор или компактная гидроэлектростанция…

Первым вариантом было обзавестись собственной гидроэлектростанцией. Тихая работа, собственный пруд и рыбалка — все это выглядит здорово до тех пор, пока не окунаешься в теорию. Для извлечения энергии надо иметь либо приличный перепад высот, либо высокую скорость потока. Ни первого, ни второго на наших широтах нет, поэтому этот вариант был отметен сразу.

Ветростанция.

Вторым и самым привлекательным вариантом был ветряк. «Как же»,- подумал я. «Ведь ветер есть всегда. Да и красивые лопасти будут крутиться медленно и романтично». Чем глубже я проникал в теорию ветроэнергетики и читал отзывы пользователей, тем сильнее шевелились мои волосы.

С течением времени я понял, что прожить на одном ветрогенераторе невозможно, хотя бы потому, что живу я не в краю степей и не на берегу моря или океана, где имеются постоянные ветра. Кроме того, если вокруг есть леса или хотя бы лесополосы, это существенно влияет на скорость и силу ветра, а значит, на выработку энергии.

Изучив также рынок ветроэлектростанций, я узнал, что в России есть собственные производители ветряков, вот только с гарантией случались проблемы, поэтому я обратил свой взор в сторону Китая, где налажен массовый выпуск таких устройств. Исходя из потребностей в энергопотреблении, мне хотелось бы иметь до двух киловатт мощности в пике. Как оказалось, такой ветряк мог вырабатывать и больше, но тут я взглянул на график.

мощность ветряка от скорости ветра

Оказывается, что 2 кВт энергии можно получить при ветре, скоростью в 9 м/с. Возник вопрос, а какие ветра дуют в моем регионе? Я начал копать и увидел, что у НАСА данных больше и достать их проще. Посмотрев на карту средних скоростей ветра в России, в частности в моем районе, я не был в восторге.

То есть, если поставить ветряк на мачту высотой 10 метров, то можно рассчитывать на среднегодовой ветер в 4 метра в секунду. И это при том, что страгивание лопастей иногда происходит только при порывистом ветре до 5 м/с, а потом лопасти вращаются и при меньшем ветре.

Но выработка начинается при 2,5-3 м/с, а приток энергии при таком ветре составит всего 200-300 Вт/ч.

Почитав еще немного опытных людей, я понял, что надо либо жить на холме, либо поднимать мачту с ветрогенератором на 15 метров, чтобы получить больше ветра.

Надо понимать, что ветряк требует периодического техобслуживания (минимум, раз в два года) и в случае ремонта его надо будет как-то спускать.

А теперь давайте прикинем бухгалтерию такого ветряка. Будем учитывать только стоимость самого ветрогенератора, специального контроллера к нему и мачты.

Аккумуляторы не рассматриваются, так как они нужны будут в автономке, независимо от источника энергии. Я буду приводить цены готовых устройств в России. Мне могут возразить, что точно так же можно купить трубы, сварить их и сделать мачту самому или заказать ветряк из Китая.

Как показала моя практика на этапе создания солнечных батарей, экономическая целесообразность этих действий имеется лишь в том случае, если обладаешь большим опытом самостоятельной сборки.

Набор ветроэнергетики (цены на начало марта 2015):

1. Ветряк LOW•WIND•48•2.5, 2,5 кВт 48В с контроллером- 131880 руб

2. Мачта 15 м для ветрогенератора SWG-E — 32500 руб

Итого за комплект: 164 380 рублей.

Как-то не очень бюджетно. На эти деньги можно купить генератор примерно на 6 кВт и 7300 литров бензина АИ-92 при цене в 32 рубля за литр. При расходе 2,3 литра в час генератор без остановки проработает 3175 часов или 132 дня.

Понятно, что нужно проводить ТО генератору и работать он не будет круглыми сутками, а лишь в моменты высоких нагрузок или для зарядки аккумуляторов, но я посчитал, что ветрогенератор для меня дороговат.

Плюсы ветроэнергетики: Круто, необычно, привлекает внимание. Чем хуже погода — тем сильнее ветер, а значит больше энергии. Есть исключения — при ураганном ветре, для предотвращения выхода из строя, он блокируется.

Минусы: высокий первоначальный вклад, большое пространство под растяжки для мачты (возможна установка мачты без растяжек, но требует лучшего фундамента и конструкция несколько дороже), ветрозависимость, шум

Солнечная электростанция.

Обратимся к солнечной энергетике. Сразу заметны плюсы: отсутствие каких-либо звуковых колебаний, возможность постепенной покупки модулей и шагового увеличения мощности.

Минусы же чуть менее очевидны: необходима достаточная площадь с постоянным освещением, без тени. Погодозависимость. Сезонность, так как в зимний период выработка падает кратно, относительно лета.

Я перешел на сторону солнца и начал закупать модули. Проштудировав не один форум и изучив цены в российских интернет-магазинах, я решил сэкономить и обратиться к заграничным продавцам. Поднялся вопрос гарантии и надежности, поэтому я выбрал европейских поставщиков китайских панелей.

На тот момент у них было довольно интересное предложение при покупке сразу двух батарей мощностью по 100 Вт каждая. Даже с доставкой, стоимость выходила порядка 7 тысяч рублей за штуку. Так я обзавелся 4 батареями и начал смотреть в сторону контроллеров. Стало ясно, что эффективность выработки поднять можно только при помощи MPPT-контроллера.

Изучив рынок, я заказал через eBay (сеть интернет магазинов) контроллер EPSolar Tracer 3215RN. Он относится к бюджетным моделям, но позволяет подключить ко входу до 150В и выдерживает токи до 30 А. При 12В аккумуляторах он способен переваривать до 390 Вт мощности, то есть мои батареи приходились как раз.

А если поднять напряжение до 24В, то перевариваемая мощность увеличивается вдвое. То есть контроллер, что называется, «на вырост». Дополнительно к своему аккумулятору я добавил еще один на 190 Ач.

Стало понятно, что получаемую энергию нужно расходовать, а китайские инверторы для этого не подходили совсем. Пришла идея обзавестись инвертором с чистой синусоидой. Стоит это удовольствие дорого, но изучив несколько вариантов, включая российские, я решил взять китайское устройство под европейским именем.

Этот инвертер способен долговременно выдавать 1500 Вт потребителям, в пике до 3000 Вт. То есть такой инвертер легко запустит все бытовые электроприборы с моторами, а также электроинструмент. При автономном электропитании очень важен такой параметр, как ток Холостого Хода. В данном устройстве этот параметр равнялся от 600 до 1000 мА, меня это устраивало.

Ближе к лету я решил докупить солнечных батарей, и тут оказалось, что в России покупать батареи выгоднее, так как европейцы подняли стоимость, а у нас выросла популярность солнечной энергетики, да и батареи я брал не из высшего ценового эшелона. Таким образом, моя солнечная электростанция стала способна выработать 800 Вт энергии.

Пришлось покупать новый контролер, так как я категорически не хотел переходить на основное напряжение 24 В. Новый контроллер был вдвое мощнее и мог переварить ток до 60А. Основные потребители у меня остались прежними: бытовые приборы, электроинструмент (инвертор уже был на 12 В) и освещение.

Второй инвертор я заказывал также через Ebay, долго торгуясь с различными продавцами, предлагая свою цену (есть такой пунктик) и даже сторговал порядка 30 долларов. Когда я делал такие дорогостоящие покупки, продавцы, как правило, сами высылали трекинг код, для отслеживания путешествия посылки, но незазорно и самому попросить, если они сразу не отправляли его сами. Все посылки я получил и все работало успешно.

Помня о том, что для создания энергетической автономии своего дома лучше дублировать важные узлы, я обзавелся бу инвертором на 12В и 2000 Вт с модифицированным синусом. Он меня выручал, когда основной инвертер уезжал в ремонт, так что такой подход себя оправдал.

На самые большие и сложные нагрузки, вроде электросварки, я запускал генератор. И вот тут стало ясно, что генератор мог приносить пользу, когда работал в холостую. Я начал присматриваться к зарядным устройствам, которые могли бы заряжать такой блок аккумуляторов.

Свинцово-кислотные аккумуляторы принято заряжать током в 1/10 от их емкости. Так как у меня стояли два аккумулятора по 190Ач, подключенных параллельно, то расчетная суммарная емкость составляла 380 Ач и ток заряда должен был быть в районе 38А. Я выбрал зарядное устройство (ЗУ) Орион Вымпел-50 производит Россия (Санкт-Петербург).

Выбранная модель позволяет выдавать зарядный ток до 15А и обладает хорошими характеристиками. Проще говоря, можно настроить зарядку практически любого типа аккумуляторов, что мне и требовалось. Чтобы получить 10% от емкости аккумулятора, требовалось взять пару ЗУ и подключить их параллельно. К слову, солнца хватало настолько, что заряд не требовался, а сейчас это ЗУ трудится на постоянном поддержании заряда батарей.

схема соединений

На схеме виден переключатель, в который сходятся силовые линии от инвертора и генератора. Это ручной переключатель фаз. К нему подводятся фаза и ноль от двух источников питания, а выход подается на нагрузку. Вручную можно, через положение размыкания, выбрать только один источник питания, таким образом я обезопасил себя от возможности замыкания двух источников питания. Вариант крайне простой, но эффективный.

В итоге получилась система, которая включает в себя (цены 2014 года):

1. 8х100 Вт солнечных батарей (~6500 руб/шт)

2. Контроллер заряда EPSolar Tracer 3215RN (~13000 руб)

3. Контроллер заряда mppsolar pcm60x (~16500руб)

4. Инвертор Solartronics 1500Вт (~16000 руб)

5. Инвертор Mystery MAC-2000 (бу за 1000руб)

6. 2х Аккумулятор 190Ач (~8500 руб/шт)

7. ЗУ Орион Вымпел-50 (~3000руб)

Итого: 118500 руб

Что же может такая система? Все лето я обходился без генератора, даже в не очень ясную погоду. В пасмурное время потребление просто снижалось, а в ясную погоду можно было успешно пользоваться мощным электроинструментом. Генератор запускался только для работы электросваркой.

Чтобы эффективнее задействовать получаемую энергию, было использовано несколько хитростей. Термореле холодильника было выкручено на максимум, чтобы во время включения холодильник работал без остановки.

В морозильник были уложены бутылки с сильно соленой водой, которые служили аккумуляторами холода и морозились весь день, отдавая ночью холод в основную камеру. Сам холодильник на ночь отключался.

К электроприборам добавилась электрическая хлебопечь, которая за цикл работы потребляла 650 Вт*ч с пиковым потреблением 600 Вт. Хлеб пекли почти каждый день. Таким образом, выработка энергии превышала потребление.

По итогам создания энергетической автономии своего дома можно заключить следующее:

а) покупать на eBay сложную электронику можно;

б) торговаться перед покупкой на eBay можно и нужно;

в) следует соотносить гарантийные обязательства и разницу в цене между устройством из Китая, купленное у китайцев и у европейцев;

г) стоимость солнечных батарей постоянно снижается и закупать их на данный момент выгоднее в России (применительно к россиянам);

д) ключевые устройства должны дублироваться, чтобы в случае поломки не остаться без энергии на время ремонта;

е) обязательно разделить цепи питания от разных источников энергии, чтобы не допустить замыкания;

ж) существуют российские аналоги всех этих устройств, которые зачастую превосходят по своим характеристикам западные или китайские аналоги;

з) при покупке в наших магазинах можно договориться о гарантийной подмене ключевых устройств на время ремонта, в случае выхода их из строя.

В конце статьи хотелось бы подвести некоторые итоги. Построенная солнечная электростанция обошлась вдвое дешевле ветрогенератора, но она эффективна с марта по октябрь. Зимой ее выработки хватает только на обеспечение освещения дома, поэтому на довольно популярный вопрос об альтернативной энергетике «можно ли отопить дом с помощью солнечных батарей» можно ответить отрицательно.

Если же требуется полная «автономка» круглый год, то только сочетание двух источников энергии позволит жить в светлом доме. Один из источников — это солнечные батареи, а второй — генератор или ветряк. В случае, если рядом есть гидроэлектростанция, то выработка энергии постоянна, за некоторыми исключениями.

Источник - Набрахабр

Подведем итоги и мы в своей информации об энергетической автономии своего дома. Одного желания быть энергонезависимым недостаточно. Все, что мы узнали из умелого рассказа обыкновенного человека, его стремление, эксперименты, анализ ошибок и конкретная работа, приведшие к ожидаемому результату говорит о том, что все можно сделать своими руками. Стоит захотеть!

Понравилась статья, поделись с друзьями. При желании можно задать вопросы или поделиться своим опытом в комментариях.

Комментариев: 2 RSS

Ветряк китайчатина -последнее дело. В лучшем случае -не сломается пару лет. Но энергии толком не будет.

Законы физики сильнее рекламных менеджеров.

Дэн, спасибо.

Хотя в последнее время китайское оборудование все больше подходит к условиям нашей эксплуатации.

И то что сделал Хабаровчаниен, это не рекламный трюк. Многие хотят что-то сделать и ничего не делают. Он своим опытом и примером доказал, что можно сделать вполне удовлетворительную автономию, которая не нарушает законов физики. В этом я увидел изюминку.

Оставьте комментарий!

Используйте нормальные имена

Имя и сайт используются только при регистрации

Спасибо за ваш комментарий!

(обязательно)