Полезные материалы

Ветрогенераторы, солнечные коллекторы и другие передовые технологии системы энергоснабжения коттеджа.

Опубликовано: 04.09.2018

На Кубани местный инженер построил себе полностью автономный дом

Мы живем в эпоху перемен, когда в поисках истощающихся запасов нефти, угля и урана как основных источников энергоснабжения человечество все глубже зарывается в недра земли, а цены на электроэнергию рвутся в противоположном направлении, достигая заоблачных высот. И в таких условиях наиболее мудрые представители рода человеческого обращают свои взоры к тем источникам энергии, которые были даны нам от рождения - воздуху, свету, почве, воде. Используя ряд современных технологий, которым и посвящена эта статья, эти стихии способны не только подарить Вашему дому независимость от ресурса прочности загибающихся инженерных коммуникаций и оборудования, но и снизить счета за коммунальные услуги если не до приятного нуля, то в десятки раз…

Электропроводка своими руками. Моё интервью с Владимиром Козиным об электрике.

Ветрогенераторы. Энергия из воздуха

Ветер, ветер, ты могуч, ты гоняешь стаи туч… и ветрогенераторы - добавит к классической пушкинской строке современный человек, даже весьма далекий от техники. Актуальность использования силы ветра в качестве бесплатной рабочей силы, реализованная в Средние века в виде мельниц, с развитием современных технологий переживает свой период Ренессанса. Оно и понятно - по самым поверхностным подсчетам ученых энергия ветра составляет миллиарды мегаватт в час, поэтому грешно не воспользоваться незначительной толикой этой энергии, если развитие научной мысли предоставляет эту возможность.

Если климатические особенности Вашей местности характеризуются постоянными ветрами со средней скоростью 7-8 м/с в любое время года (степь, горная местность, прибрежная зона), тогда однозначно Вам есть смысл приобрести индивидуальную ветроэлектрическую установку малой или средней мощности (от 0,5 до 30 кВт). Если дом входит в состав коттеджного поселка, целесообразнее сделать группу ветрогенераторов (ветропарк) из ветрогенераторов средней и высокой мощности, способных выдать мощность от 50 кВт до 5 МВт.

Но осуществляя подбор ветряка, стоит помнить, что не вырабатаваемая им мощность является главным критерием его подбора, а то количество энергии, которое он вырабатывает за определенное время в заданных условиях местности. Поэтому для того, чтобы сделать правильный выбор, стоит проанализировать показания счетчика и определить потребность Вашего дома в энергии (особенно в более энергозатратные зимние месяцы).

Любые ветрогенераторы обладают рядом преимуществ по сравнению с централизованным энергоснабжением или дизель-генераторами, причем не только в стоимостном выражении конечного продукта (т. е. энергии). Хотя начальные затраты на установку ветряка составляют приблизительно 1500 евро на 1 Кв/ч вырабатываемой энергии, за несколько лет постоянной эксплуатации они окупаются.

Помимо этого, ветрогенераторы достаточно компактны, просты в монтаже и ремонте, экологичны и не имеют отходов в процессе эксплуатации. Оснащенные хорошими аккумуляторами, вертикальные ветряки с легкими композитными лопастями способны полностью обеспечить Ваш дом электроэнергией на любые нужды. При увеличении потребности в энергии стандартная цепочка "ветрогенератор-аккумулятор-инвертор" может быть легко дополнена более мощным агрегатом. При высокой солнечной активности в Вашей местности и капризных ветрах есть смысл установки гибрида ветрогенератора и солнечного коллектора.

Солнечный коллектор. "Солнцевыжималка"

Итак, солнечный коллектор (он же - солнечная батарея ) - разумное решение проблемы дороговизны электроэнергии для удаленных от линий централизованного энергоснабжения частных домов, а также эффективный источник резервного питания энергосистемы.

Солнечный коллектор - фотоэлектрическая система, включающая соединенные параллельно-последовательно солнечные модули, блоки аккумуляторов, контроллер заряда-разряда и инвертор, позволяющий преобразовывать постоянный ток в переменный. Подбор необходимой площади батарей, которые оптимально устанавливать под углом 45 градусов и обращать в южном направлении, осуществляется на основании энергопотребности дома (которые, в свою очередь, определяются мощностью всех потребителей +30 %), суммарной мощности солнечных модулей, емкости АКБ, мощности инвертора и контроллера заряда-разряда, а также имеющейся в распоряжении площади кровли или иной площадки для монтажа батарей.

В странах Европы, где наличие значительных земельных участков - роскошь для абсолютного большинства, солнечные коллекторы размещаются, как правило, на крышах коттеджей, позволяя не только экономить на электроэнергии, но и на дорогом кровельном покрытии, придавая дому стильный эклектический облик.

Для щедро одаряемых солнцем южных и юго-восточных областей Украины установка солнечных коллекторов (особенно с дополнением их ветровыми установками) даже с учетом их невысокого на сегодняшний день КПД обеспечит электроэнергией дом с небольшим энергопотреблением с марта по сентябрь. В пасмурную погоду и осенне-зимний период при слабой солнечной активности солнечные батареи выполняют скорее функцию вспомогательного источника энергии или требуют значительных площадей для сбора солнечного света. Но так как КПД солнечных коллекторов постоянно возрастает, а срок службы на сегодняшний день достигает 30 лет, то они остаются весьма перспективным решением энергетической проблемы для отдельных коттеджей. Стоимость их пока достаточно высока, но в случае массового выпуска солнечных коллекторов (который, надо полагать, не за горами) они станут доступны любому домовладельцу.

Дизель-генераторы. Залог надежного энергоснабжения

Если регион, в котором находится Ваш дом, не может похвастаться значительным количеством солнечного света либо сильными ветрами, а централизованное энергоснабжение обеспечивать к нему достаточно дорого, возможно, есть смысл реализовать схему его обеспечения электроэнергией при помощи автономной дизельной электростанции, представляющей собой основу системы гарантированного электроснабжения. Кроме того, такой вариант будет достаточно выгоден в качестве резервного источника энергоснабжения в случае, если иные варианты энергоснабжения Вашего дома не блещут стабильностью.

На сегодняшний день покупателю предлагается огромный выбор дизельных электростанций различной мощности - от 3 киловатт до нескольких мегаватт, способных решить различные задачи широкого спектра. Нельзя не отметить их широкое конструктивное разнообразие - стационарные и мобильные, в кожухах или открытом исполнении, в стандартных или мини-контейнерах. Вне зависимости от конструктивного исполнения, в состав системы гарантированного электроснабжения на основе дизель-генератора должны входить топливный бак с системой автоматической заправки топлива, фильтр-водоотделитель, глушитель, воздушный фильтр с картриджами, автоматизированная система дистанционного мониторинга и управления.

В случае, если планируется значительная нагрузка на генератор и он является основным источником питания, желательно использовать несколько параллельно работающих генераторов, чья работа будет синхронизирована специальной автоматикой. Но наиболее оптимальным вариантом обеспечения объекта гарантированным электроснабжением является комплексный проект, сочетающий в себе дизель-генераторы с источником бесперебойного питания.

Грамотный проект, качественное современное оборудование и его своевременное сервисное обслуживание обеспечат Вам максимально комфортную и надежную эксплуатацию бытовых и иных электроприборов даже вдали от цивилизации.

Тепловые насосы. Из глубины подземных руд

Так как, говоря об энергетической зависимости, мы подразумеваем под этим термином не только потребность частного дома в электроэнергии для работы бытовых приборов, но и той ее внушительной части, которая расходуется на обогрев всех помещений в осенне-зимний сезон, экономия на отоплении тоже является более чем актуальной проблемой для домовладельцев, умеющих считать свои деньги. И именно поэтому их внимание все чаще оказывается прикованным к тепловым насосам - системам, которые добывают это самое заветное тепло из грунта, воды или воздуха, при этом умудряясь еще и выполнять функции кондиционирования помещения летом.

В работу теплового насоса положен принцип передачи тепла от более нагретого тела к менее нагретому. Зимой температура грунта на глубине в несколько метров теплее и составляет порядка +5 °С - +10 °С. Теплоноситель, проходя по системе труб, в земле нагревается и поступает в теплообменник испарителя, где отдает компрессорной установке 3–5 °С и уходит обратно в землю. В земле он снова подогревается на эти 3-5 °С и вновь поступает на теплообменник испарителя. В испарителе, фреон получая эти 3-5 °С, начинает испаряться, переходит из жидкообразного состояния в газообразное. Затем компрессор сжимает этот газ, нагревая его до высоких температур. После компрессора фреон поступает на конденсатор. Фреон, отдавая тепло, конденсируется и переходит из газообразного состояния в жидкость. По теплообменнику конденсатора циркулирует уже другой теплоноситель, вода системы отопления. Этот процесс цикличен. Летом же, наоборот, лишнее тепло сбрасывается в землю, глубинные слои которой, разумеется, менее прогреты, нежели окружающая среда.

Разумеется, на перемещение теплоносителя и работу компрессора тратится энергия. Но на 1 кВт затраченной энергии в систему отопления поступает до 3-5 кВт тепловой энергии, что позволяет вчетверо сократить расходы на обогрев и кондиционирование помещений даже в случае использования наиболее экономичных систем отопления другого вида. При этом тепловые насосы донельзя экологичны, бесшумны, безопасны (там нет ни горючих веществ, ни опасно высоких давлений), требуют крайне редкого обслуживания и минимума оперативного пространства. Кроме того, их монтаж возможен как при постройке дома, так и после, в процессе модернизации его отопительной системы.

Высокая отдача от тепловых насосов имеет место и в финансовом плане. Хотя необходимость первоначальных затрат в несколько тысяч евро может напугать недальновидного покупателя, сэкономленные с помощью теплового насоса средства компенсируют эти затраты за несколько лет. Европейцы, которым энергоносители обходятся достаточно дорого, уже поняли всю гениальность этой простой идеи - в частности, в Швеции и Норвегии свыше половины частных домов оснащены тепловыми насосами, прекрасно дополняющими иные источники энергии.