Портал для специалистов архитектурно-строительной отрасли

+7 (495) 380-3700

info@ardexpert.ru

Автономное плавание. Часть 2. Fiat lux – Да будет свет

Мы продолжаем цикл публикаций, посвященных автономным системам жизнеобеспечения своего дома, рассчитанного на постоянное проживание в нем людей.

9335ddd757404891abe62edafe3f98bd.jpg

Как уже было отмечено, подобная необходимость возникает по множеству причин – отсутствие технической возможности, жадность и наглость ресурсоснабжающих организаций, перебои с подачей ресурсов, внутреннее убеждение владельца дома об истинной независимости и свободе выбора. В прошлой публикации мы выяснили: какая автономная система наиболее удобна при устройстве канализации.

Сегодня наша цель – не менее важное достижение цивилизации – электричество. Первое же приближение к теме показывает - тема электрической «автономки» популярна, рынок неплохо наводнен соответствующими технологиями и оборудованием: мобильные генераторы, солнечные станции, ветровые станции. Но в такой огромной стране как Россия однозначных решений нет, потому что автономное электричество завязано на природные условия конкретного региона.

С чего начать

Универсальной формулы выбора той или иной технологии не существует, так как приходиться учитывать массу факторов:

  • размер дома, максимальное количество проживающих людей;
  • число приборов, потребляющих энергию;
  • природные (ресурсные) особенности региона.

В любом случае начинать надо с расчета количества потребляемой энергии. Суммарную мощность получают путем сложения энергопотребления всех бытовых приборов и оборудования. К полученному значению эксперты рекомендуют добавить 15-30%, чтобы подстраховаться и просто иметь некий энергозапас. Тем более, что для обеспечения долговечности работы автономных источников электричества лучше, чтобы генератор функционировал на 80% своей мощности.

Итак: микроволновка - 0,9 кВт; миксер - 0,4 кВт; электрочайник - 2 кВт; стиральная машина - 2,2 кВт; энергосберегающая лампа - в среднем 0,02 кВт; телевизор - 0,15 кВт; спутниковая антенна - 0,03 кВт и т.д. Если сложить мощности перечисленных бытовых приборов, то получим энергопотребление за час, равное 5,7 кВт.

Может показаться, что в итоге потребуется электрогенератор мощностью не менее 7,5 кВт (с 30% запасом мощности). Это не совсем так, потому что домашняя техника в большинстве случаев работает непостоянно: чайники, освещение и т.д.

Получается, что для обеспечения электроэнергией бытовых приборов, описанных в примере, достаточно генератора мощностью около 3 кВт, при условии, что в доме не будет включена вся техника одновременно. Впрочем, при таких условиях «пробки выбьет» и при централизованном электроснабжении.

Самый простой путь, вроде…

Простой не всегда означает эффективный. Тем не менее, топливный генератор электроэнергии, работающий на бензине, дизеле или газе, с точки зрения первоначальных затрат и монтажа системы – самый простой вариант. Топливный генератор дешевле «зеленых» технологий, работающих на ветре и солнце. Но для дома с постоянным проживанием людей эта простота может вылиться в большие эксплуатационные затраты именно на постоянное приобретение все время дорожающего топлива – ведь для производства 1 кВт/час энергии в среднем потребуется от 0,25 до 0,5 л топлива.

c186e40cc0f8e46c37d45eb574d8a5c7.jpg

Есть и другие проблемы. Например, высокий шум и выхлопы отработанных газов при работе, что требует устройства отдельного помещения со звукоизоляций и вентиляцией.

Топливные генераторы удобно рассматривать в качестве резервного и аварийного источника электричества, на случай выхода из строя более экологичных видов источников электроэнергии.

По цене самый простой поиск в просторах интернета (первые строчки) показал следующие цифры.

  • Так, дизельный генератор Yanmar YDG 2700 N-5B2 мощностью 1.8 кВт предлагается по цене 103 829 рублей. 
  • Бензиновый Генератор Pramac P 2000i мощностью 1.6 кВт – 58 700 рублей.
  • Бензогенератор Geko 2015 E-P/YHBA SS мощностью 1.7 кВт – 82 896 рублей.

Варианты ЭКО. Солнце

К существованию в жизни людей солнечных автономных станций мы уже привыкли. Они на слуху. И все же напомним принцип работы солнечной батареи – он заключается в выбивании фотонами света электронов из полупроводников, расположенных в фотоэлементе, а направленный поток электронов и является искомым электричеством.

6a20537d7b1ff5526932fc368573001b.jpg

Вся система состоит из следующих компонентов:

  • солнечные батареи соответствующей площади. Их КПД пока весьма низкое. Батарея площадью около 1 м2 дает в среднем 100 Вт электричества с напряжением 15-25 В при условии правильного расположения, что, в свою очередь, необходимо учитывать при разработке проекта дома;
  • инвертор, который отвечает за преобразование электричества;
  • аккумуляторы для накопления энергии;
  • контроллер, с помощью которого можно управлять зарядом батарей.

Цены на солнечные батареи и в целом систему зависят от их типа, размера, мощности и имени производителя. Сами батареи также отличаются между собой. Их несколько.

Монокристалические батареи имеют черный цвет и состоят из т.н. псевдоквадратов со скошенными углами. У них самый высокий КПД – 15-25%. Но для нормального функционирования они должны быть всегда обращены лицевой стороной к солнцу. В пасмурную погоду их КПД значительно снижается.

Поликристалические батареи имеют пластины темно-синего цвета с вкраплениями кристаллов кремния. КПД у них ниже – около 12-15%. Однако стоят они меньше, но требуют больше площади. У данных батарей есть преимущество - возможность вырабатывать энергию в пасмурный день, так как кристаллы кремния имеют разную ориентацию

Батареи из аморфного кремния стоят дешевле всего. Их КПД – всего около 6%. По виду они напоминают пленку, и могут подойти для крыш сложной формы, так как они легко крепятся на любую поверхность и не требуют обустройства дополнительных металлоконструкций. Батареи из аморфного кремния наиболее эффективно используют рассеянный свет, поэтому подходят для регионов, где часто бывает облачно. Однако такие батареи не очень долговечны - слои кремния быстро прогорают под солнечными лучами.

Но есть и более совершенный аналог – батареи из микроморфного кремния, которые не так требовательны к углу наклона и ориентации по сторонам света.

fe727a20fda65ab151e3a24160b96475.jpg

Отметим общие преимущества солнечных систем:

  • 100-% экологичность
  • Бесплатная энергия Солнца
  • Отсутствие взаимоотношений с поставщиками ресурсов и ежемесячных платежей
  • Длительный срок службы системы – около 25 лет

Конечно же, у неё есть и очевидные минусы:

  • Это неполноценный источник электроэнергии в регионах с большим количеством пасмурных дней в году
  • Снег также может стать помехой, поэтому панели требуют очистки
  • Высокая цена на оборудование, монтаж и ремонт. Хотя, по оценке экспертов – эти затраты в итоге окупаются.

Для получения точных расчетов параметров солнечной станции необходимо изучить дневники погоды в регионе на предмет количества пасмурных и солнечных дней за последние годы в конкретном месяце.

В масштабах страны самое продолжительное солнечное сияние (более 2000 часов в год) наблюдается в южных регионах России, то есть по всей южной границе – от Сочи до Владивостока, включая юг Западной и Восточной Сибири. От 1700 до 2000 – это частично средняя полоса России и обширные регионы Восточной Сибири и Дальнего востока, местами включая заполярный круг. А вот такие регионы, как Москва, Рязань, Нижний Новгород попадают в пояс с показателем менее 1700.

Что касается цены, то простой пробег по просторам интернет-ресурсов показывает разные варианты. Приведем один из первых попавшихся, по своим параметрам подходящий для своего дома.

Солнечная электростанция для дома P=3 кВт, емкость - 800Ач, солнечная батарея 8*320Вт

  • Номинальное выходное напряжение, В: 220 В
  • Группа АКБ: 4*200Ач, гелевый
  • Контроллер заряда солнечных батарей: 18А, MPPT
  • Установленная мощность солнечных батарей, Вт: 2560Вт
  • Тип модуля: Монокристаллический
  • Мощность АС при 25°C, ВА: 3000Вт

1b7b0999d4448df5e87df4af0ed300a2.jpg

Состав комплекта:

  • 10 шт - солнечные модули LJ-320M-72 (Legine New Energy), монокристаллический 320Вт
  • 1 шт - InfiniSolar Plus 3KW 48VDC (Voltronicpower, Тайвань) - гибридный инвертор с зарядным устройством
  • 4 шт - гелевые аккумуляторные батареи GX12-200 (Delta), 12В, 200 А*ч,
  • 1 шт - стеллаж аккумуляторный 600мм*580мм*, 4 полки
  • 1 шт - соединительные провода

К данной системе можно подключить:

  • Телевизор
  • Спутниковую антенну
  • Зарядные устройства для ноутбука, телефона, планшета и т.п.
  • Освещение на энергосберегающих лампах
  • Энергосберегающий холодильник до 100Вт (расход до 1 кВт*ч в сутки)
  • Насос для колодца до 1000Вт
  • СВЧ
  • Пылесос
  • Фен
  • Утюг
  • Электроинструмент

Цена: 387 571 рублей. Без учета стоимости монтажа системы. Разумеется, чем выше мощность, тем дороже будет система.

Варианты ЭКО. Ветер

Среди индивидуальных домовладельцев России наиболее широкое распространение получили ветроэнергетические установки мощностью до 10 кВт.

213ce74ea998014f2c0b5508a9670c4e.jpg

Сегодня рынок предлагает три основных типа ветродвигателей:

  • Малолопастные. Чаще всего имеют три лопасти. Отличаются высоким КПД и простотой конструкции. Недостаток: из-за малой площади лопастей, начальный запуск двигателя требует скорости ветра не менее 5-5 м/с. Также установка имеет высокий уровень шума.
  • Многолопастные. На ветровое колесо монтируется от 18 до 24 выгнутые лопасти. Начинают работать при скорости ветра в 2-4 м/с. Отличаются низким уровнем шума, но и более низким КПД, чем малолопастные ветродвигатели. Недостатки: усложненность конструкции и возникающий при их работе гироскопический эффект.
  • Роторные ветродвигатели – имеют вертикально расположенные лопасти, которые двигаются не по прямой, а по кругу. Из достоинств следует отметить лёгкий пуск, стабильную работу при постоянном ветре, низкий уровень шума. Существенный недостаток подобной конструкции - низкий КПД, не более 18 %.

62e101f7e88f7ea7f0b73831a334321a.jpg

Главный вопрос, который стоит перед теми, кто решился на установку ветроэнергетической установки – даже не тип, а мощность установки. Здесь стоит учесть выработанную, аккумулированную и потребляемую энергию, а также среднюю скорость ветра, количество дней, когда скорость ветра выше 5 м/с (наиболее благоприятны), максимальную продолжительность безветренной погоды.

На практике получается, что слабые ветры (2-3 м/с) дают недостаточно энергии, поэтому стоит включить в систему аккумуляторы высокой емкости, чтобы накапливать энергию, полученную в ветряные дни на случай штиля или маловетренных дней.

В целом, большая часть России имеет среднегодовую скорость ветра от 3 до 5 м/с. Менее 3 м/с – центральные районы Европейской части России, включая Московскую область.

Размещая ветрогенератор необходимо принимать во внимание несколько обстоятельств. Так, наибольшей силой ветер обладает на вершинах холмов, в степи, возле береговой линии, а также в других местах, где нет различных зданий и больших деревьев.

На стоимость ветрового генератора влияют следующие параметры: мощность установки, тип генератора (горизонтальная или вертикальная ось вращения), производитель установки. Установленная мощность потребителей электрической энергии небольшого частного дома, находится в диапазоне от 3,0 до 10,0 кВт. Поэтому стоимость агрегатов выглядит следующим образом, без учета монтажа.

27e3a69b1e6c7456071aeb237ea5ebb5.jpg

Ветровые установки российского производства:

  • с горизонтальной осью вращения – от 68 000 до 650 000 рублей,
  • с вертикальной осью вращения – от 250 000 до 450 000 рублей.

Ветровые установки зарубежных производителей:

  • с горизонтальной осью вращения – от 140 000 до 260 000 рублей,
  • с вертикальной осью вращения – от 120 000 до 450 000 рублей.

Варианты ЭКО. Гибрид

Солнце и ветре – источники энергии чистые, вечные, но не постоянные. Поэтому рынок предложил владельцам домов гибридные ветро-солнечные системы. Рассмотрим одно из таких предложений.

2111499496c2d648e01942e9622bf883.jpg

«Ветро-солнечная система автономного энергообеспечения состоит из ветрогенератора мощностью 2кВт и 1,2 кВт солнечных панелей. Такая система предназначена для освещения, использования всех основных бытовых приборов, ЖК телевизора, ноутбука, зарядных устройств, телефонов, чайника и прочих потребляющих приборов средней мощности.

Такая система за месяц вырабатывает 250-400 кВт/ч электричества (в зависимости от скорости ветра и облачности). В сочетании с солнечными коллекторами может обеспечить все потребности в электричестве и обогреве воды.

Основной источник энергии – ветряной генератор в штилевой период может не справляться с нагрузкой. Проблему снимают параллельно работающие солнечные панели, которые дают электричество каждый день, независимо от ветра. При этом уменьшается глубина разрядки аккумуляторов, что способствует продлению их срока службы.

8c4ee8b30aa6e8c89cd74b1e7b2f4559.jpg

В комплект входят: ветрогенератор, солнечные панели, гибридный контроллер заряда, инвертер, мачта с растяжками и аккумуляторы. Запас энергии: 6,7 кВт/ч, максимальная мощность потребления: 5 кВт.

Цена основной комплектации – 541 800 рублей»

Ветро-солнечная система автономного энергообеспечения с выработкой 550-900 кВт/ч в месяц в основной комплектации обойдется в 1,5-2 млн. рублей.

Новость в тему

Вся "зеленая" энергия станет дешевле традиционной уже через 2 года!

Глава Международного агентства возобновляемых источников энергии на саммите в Абу-Даби обнародовал доклад, согласно которому уже через два года все виды возобновляемой энергии будут дешевле электричества, получаемого путем сжигания ископаемого топлива. Это решит проблему привлечения инвестиций в сферу «чистой» энергетики и даст стимул для масштабного использования «зеленых» технологий.

ec62c395009fed0e75ed6c60c56e74f9.jpg

В большинстве стран электроэнергия, генерируемая за счет возобновляемых источников, уже конкурирует с получаемой путем сжигания ископаемого топлива по стоимости. Отчет Международного агентства возобновляемых источников энергии (IRENA) прогнозирует, что к 2020 году все виды альтернативной энергетики станут дешевле традиционных.

Сегодня стоимость энергии из ископаемого топлива составляет от $0,05 до $0,17 за кВт*ч. Согласно оценке агентства, в среднем стоимость кВт*ч из возобновляемых источников энергии составила в 2017 году от $0,05 для гидроэнергетики до $0,10 для солнечных панелей. Стоимость энергии ветра на суше равнялась $0,06 за кВт*ч, геотермальной энергии — $0,07. Оффшорная ветровая и солнечная энергия пока еще стоят дороже ископаемого топлива. Но по прогнозу агентства, к 2020 году их стоимость опустится до $0,10 и $0,06, соответственно.

«Уже через два года переход к возобновляемым источникам энергии станет решением, не просто ориентированным на охрану окружающей среды, – говорит глава агентства Аднан Амин. – Оно станет исключительно экономическим».

Если прогноз окажется верным, отрасль альтернативной энергетики преодолеет свои нынешние проблемы за счет массового привлечения инвестиций, и возможность перехода человечества на новые источники энергии станет вполне реальной.

Комментарии