Системы автономного энергоснабжения

Собственная электростанция - предмет первой необходимости для загородных жителей. Бесперебойная подача электричества в условиях общей удаленности и при использовании повсеместно устаревшего оборудования является не только вопросом комфорта, но и гарантией работы жизненно важных систем дома: от отопления и водоснабжения до охранной сигнализации и связи. Автономные устройства, называемые по-разному - мини-электростанции, электрогенераторные установки или просто генераторы, имеют два главных элемента: двигатель внутреннего сгорания и электрогенератор. Мотор сжигает топливо и вращает вал, связанный с ротором генератора, который преобразует механическую энергию в электрическую.

Чаще всего мини-электростанции нужны в процессе строительства загородного дома, когда электричество еще не подведено, а также в качестве резервного источника тока при частых перебоях в централизованном электроснабжении. Личную электростанцию целесообразно использовать как основной ресурс энергоснабжения, если для подключения к центральным сетям необходимо устанавливать дополнительную подстанцию и прокладывать новые линии электропередачи. Особенно если расстояние до точки подключения измеряется сотнями метров, а суммарная мощность всех требующихся вам устройств составляет менее 10 кВт. Электричество, которое вырабатывает домашняя станция, - дорогое удовольствие. Каждый киловатт-час стоит в несколько раз больше, чем полученный по сетям, поэтому при использовании резервного генератора необходимо заранее определить приоритеты.

Все имеющиеся в доме электроприборы можно разделить на три категории, Первая - это устройства, без которых можно временно обойтись без особого ущерба, например утюг, кофеварка, посудомоечная машина. Вторая группа включает в себя приборы, отключение которых серьезно осложняет жизнь, - холодильник, электроплиту, водонагреватели. К третьей категории относят агрегаты, отвечающие за системы жизнеобеспечения. В нее входит оборудование для котельной или обогреватели, водоснабжения, канализации, охранная сигнализация, электрозамки, аварийное освещение. Разумеется, у каждого свои приоритеты. Обычно суммарная мощность действительно необходимых для среднестатистической семьи приборов составляет примерно 5 кВт, но на практике потребности можно сократить наполовину, имея в виду факторы сезонности: зимой важнее обогрев и освещение, летом более нужной считается работа холодильника и кондиционера.

Определяющим параметром при приобретении мини-электростанции является мощность. Главная ошибка, которую загородные жители чаще всего допускают при расчете этой характеристики, состоит в простом сложении мощности выбранных точек энергопотребления. Дело в том, что нагрузка может быть активной: при работе обогревателей, электроплиты, утюга, ламп накаливания вся поступающая энергия преобразуется в тепло (это так называемые резистивные приборы). В индуктивных агрегатах нагрузка является реактивной, то есть переменной. Устройствам, имеющим мощные электромоторы, таким как пылесос, дрель, газонокосилка, необходимы высокие пусковые токи, а стартовая мощность компрессора морозильника превышает номинальную примерно в три раза, у погружного насоса разница еще больше - в пять - семь раз. Высокие пусковые токи требуются в течение долей секунды, но, если их не учесть, электростанция не запустится или выйдет из строя.

Правильный расчет можно произвести следующим образом. Суммарную мощность точек потребления (с учетом пусковых токов) делят на коэффициент мощности электростанции (обычно ее указывают в паспорте устройства). Затем полученное число умножают на коэффициент запаса (1,1-1,2). Дело в том, что при длительном функционировании станция должна быть загружена на 80-90% от номинальной мощности - это необходимое условие для экономичной и стабильной работы генератора. Именно поэтому требуемая фактическая мощность электростанции будет всегда превышать (иногда значительно) суммарную мощность всех нужных устройств. Также при расчете мощности станции стоит учитывать и такой важный параметр, как коэффициент спроса (вероятность одновременной работы всех ответственных потребителей).

Определив мощность установки, необходимо выбрать тип генератора. Эти устройства выпускают трех видов. Синхронные генераторы выдерживают высокие пусковые токи (возможны трехкратные кратковременные перегрузки) и длительные нагрузки на полную мощность. К ним можно подключать устройства, которые не слишком требовательны к качеству тока. Щеточные синхронные генераторы часто нуждаются в техобслуживании, а их более современные бесщеточные аналоги - нет. Асинхронные генераторы дешевле. В процессе их работы нежелательны нагрузки пусковыми токами и эксплуатационные перегрузки (при реактивных нагрузках нужен запас номинальной мощности, превышающий необходимый показатель в три-четыре раза). Обычно параметры сети поддерживаются с высокой точностью, поэтому к этим агрегатам рекомендуют подключать аппаратуру, чувствительную к скачкам напряжения, например компьютеры и другие сложные электронные системы.

Инверторные генераторы имеют электронный регулятор напряжения и сочетают в себе положительные качества синхронных и асинхронных, позволяя подключать любые приборы. Также генераторы делят на однофазные - они вырабатывают переменный ток напряжением 220 В и частотой 50 Гц, и трехфазные - соответственно 220 и 380 В. Трехфазный генератор выбирают, если в доме имеются постоянные трехфазные потребители, например скважинный насос. При использовании трехфазных генераторов принципиально важно, чтобы не было неравномерной фазовой нагрузки, то есть разность в мощности подключенных к фазам потребителей составляла не более 30%.

Не менее важный вопрос при выборе автономной электростанции - это тип топлива. Бензиновые генераторы работают на АИ-92, реже на АИ-95. Их мощность составляет от 0,5 до 12 кВт. Эти агрегаты более легкие и компактные и работают с меньшим, чем у дизельных, шумом и вибрацией. Бензиновые имеют относительно небольшой ресурс - всего 500-4000 моточасов, а их цена напрямую зависит от этого параметра. Данные устройства оптимальны для периодического использования в течение непродолжительного времени при малых и средних нагрузках (5-6 кВт), то есть в качестве резервного или сезонного питания, например, в выходные на небольшой даче. Мощность дизельных генераторов составляет от 2 кВт. Этот показатель неограничен. Ресурс их работы значителен и составляет около 40 000 моточасов.