Содержание
Для комфортного проживания в загородном доме необходимо полноценное электроснабжение. Однако не каждый «домик в деревне» присоединен к централизованной электросети, а прокладка линии стоит недешево. Иногда это технически невозможно.
Если подключиться к централизованной сети невозможно или невыгодно, альтернативой становится организация автономной системы электроснабжения – обеспечение объекта необходимым количеством электроэнергии нужного качества отдельно от основной сети. Автономная система целесообразна также при частых отключениях электроэнергии и низком качестве тока.
Инверторы как ключевой элемент автономного электроснабжения
В качестве автономной электростанции для частного дома традиционно используются дизельные, бензиновые или газовые генераторы резервного питания. Однако при этом владельцам приходится сталкиваться с рядом сложностей: агрегаты надо часто заправлять, они требуют регулярного техобслуживания, имеют не продолжительный срок службы, качество вырабатываемого тока не всегда отвечает требованиям.
Повысить надежность и стабильность системы можно путем подключения к этому агрегату силовых инверторов, оснащенных встроенными зарядными устройствами и емкими внешними АКБ. Инвертор преобразует постоянное низкое напряжение от аккумуляторов в переменное напряжение 220 Вольт, которое и подается на нагрузку.
Основные преимущества инвертора:
- отсутствие прерывания электроснабжения при переходе на автономное питание;
- высокое качество электроэнергии;
- чистый синус на выходе;
- возможность установки в любом помещении, в том числе жилом или непроветриваемом;
- большее время автономной работы по сравнению с традиционными ИБП;
- отсутствие шума и выхлопных газов;
- в режиме холостого хода минимальное потребление электроэнергии:
- максимально эффективный расход энергии.
Инверторам не требуется постоянный контроль и обслуживание. Длительность автономной работы системы зависит от емкости аккумуляторов. Инвертор может быть использован для организации как автономного, так и резервного питания частного дома.
Работа системы автономного электроснабжения с инверторами и аккумуляторами
Принцип работы генератора в тандеме с инверторно-аккумуляторной системой заключается в следующей схеме. Когда генератор работает, он обеспечивает нагрузку переменным током и одновременно заряжает аккумуляторы посредством встроенного в инвертор мощного интеллектуального устройства. Когда батареи заряжены, необходимость в генераторе временно отпадает, и нагрузки питаются электроэнергией от аккумуляторов. Как только батареи разряжаются, инвертор автоматически переключает питание потребителей снова на генератор, одновременно пополняется заряд АКБ. Таким образом, нагрузка питается попеременно от генератора и от аккумуляторов. Чем больше ёмкость батарей, тем продолжительнее промежутки между запусками генератора.
Инвертор регулирует все процессы переключения в автоматическом режиме, при этом постоянное участие человека не требуется. Удаленное управление инвертором доступно после приобретения специальных устройств удаленного мониторинга. Их наличие позволяет запрограммировать систему на действия при определенной ситуации, например, запуск генератора при увеличении нагрузки или снижении степени заряда АКБ, на включение генератора в определенное время суток.
Преимущества системы с инверторами и аккумуляторами
В связке с инвертором генератор работает не полные сутки, а только в течение времени, необходимого для пополнения заряда АКБ. Всё остальное время инвертор выступает в качестве автономного источника электроснабжения от аккумуляторов.
В результате значительно сокращается время работы генератора. Благодаря этому снижаются расходы на приобретение и доставку топлива для генератора, уменьшается износ его деталей, следовательно, и затраты на ремонт и техническое обслуживание. Увеличивается моторесурс генератора, продлевается срок его службы.
Стоимость электроэнергии, вырабатываемой блоком из генератора, инвертора и АКБ, ниже стандартной за счет эффективной нагрузки, близкой к номинальной. При этом техобслуживание элементов инверторной системы не требуется. Для инверторов не потребуется приобретать большого количества батарей, поскольку при их разряде будет автоматически запущен генератор, который будет заряжать батареи и питать нагрузку одновременно.
Всё это в целом снижает стоимость содержания объекта. Дополнительные преимущества: снижение уровня шума и загазованности.
Работа инверторов с альтернативными источниками питания
Современные модели инверторов могут быть использованы в комплексе с альтернативными источниками питания – солнечными фотоэлектрическими батареями, ветро- и гидрогенераторами. Альтернативные источники питания преобразуют энергию из окружающей среды в электрический ток, который инвертор затем использует для заряда аккумуляторных батарей или питания нагрузки. Поскольку энергия из окружающей среды условно неисчерпаема, такие источники энергии называют возобновляемыми (ВИЭ). Достоинства ВИЭ:
- высокая экологичность;
- полная автономность;
- отсутствие затрат на топливо.
Помимо плюсов, данные системы имеют и минусы. Один из них – зависимость от погодных условий, в связи с чем требуется создание дублирующей их функции обычной системы автономного электроснабжения.
Современные модели инверторов позволяют грамотно и результативно организовать автономную электростанцию на основе ВИЭ. Такие смешанные системы называют «зелеными» или гибридными. Они состоят из нескольких разноплановых источников энергии, дополняющих и дублирующих друг друга для полноценного функционирования. Обычно в одну систему интегрируют солнечные панели и ветрогенераторы. Такое объединение целесообразно, так как в противном случае система не будет работать эффективно. Например, если в течение нескольких дней погода будет безветренной, ветрогенераторы не смогут накапливать и подавать на нагрузку энергию, то есть будут бездействовать. На этот период потери будут восполнять панели, работающие от солнечной энергии. В качестве дополнительной страховки на случай неблагоприятной погоды или поломки одного из элементов системы используют дизель- или бензогенераторы.
При ветреной или ясной солнечной погоде автономная электростанция работает от природных ресурсов, заряжая аккумуляторные батареи или выдавая мощность потребителю. Если она перестает выполнять свои функции, запускается дизель-генератор. Такая схема обеспечивает надежность работы энергоустановки, экономит расходы на топливо и ремонт, продлевает срок службы генератора.
Для зарядки аккумуляторов от солнечных батарей и ветрогенератора применяются специальные контроллеры заряда. Они накапливают энергию возобновляемых источников, когда она доступна. Наибольшую эффективность обеспечивают устройства с высоким КПД. Контроллеры заряда по МРРТ с функцией отслеживания точки максимальной эффективности имеют КПД на 30% выше PWM-контроллеров.
Современные гибридные системы предполагают включение в схему профессиональных инверторов напряжения. Эти устройства взаимодействуют с другими элементами следующим образом. Если приборы работают от центральной сети, в штатном режиме АКБ заряжаются от солнечных батарей/ветра. При отключении центральной электроэнергии в работу вступают заряженные АКБ. Инвертор преобразует постоянный ток от батарей в переменный и подает его на нагрузку. После возобновления основного питания разряженные АКБ вновь запитываются от солнечных панелей или ветра.
Специальные гибридные инверторы для солнечных батарей позволяют параллельно использовать напряжение от источников постоянного и переменного тока. Один из источников является приоритетным, а второй включается в работу при необходимости.
В качестве примера приведем гибридный инвертор STARK COUNTRY 3000 INV SOLAR V. Прибор оснащен встроенным солнечным контроллером мощностью 3000 Вт. Имеет функции подмешивания сетевой энергии к солнечной. Предназначен для бесперебойного или автономного электроснабжения объекта с возможностью подключения солнечных батарей. В настройках модели можно установить приоритет использования солнечной энергии. В случае ее недостатка инвертор добавит мощность от сети переменного тока.
Инвертор применяется также для построения блока бесперебойного питания в тех случаях, когда объект подключен к центральной сети, но подача электричества нестабильна. В этой ситуации автономный источник питания на базе инверторов с АКБ и солнечными панелями используется не только при пропадании напряжения в сети, но и для приоритетного использования солнечной энергии с целью экономии сетевой электроэнергии.
Инверторы Stark Country: профессиональное решение для автономного электроснабжения
Стабильную работу Вашей техники способны обеспечить мощные и надежные источники бесперебойного питания серии Stark Country INV – это бестрансформаторные однофазные инверторы с зарядным устройством для аккумулятора и блоком АКБ.
Номинальная мощность моделей линейки STARK COUNTRY INV – от 1000 до 5000 ВА. Частота напряжения на входе 50 или 60 Гц. Диапазон входного напряжения – от 90 до 280 В без перехода на АКБ. Сигнал на выходе – чистая синусоида с частотой 50 Гц. Максимальный зарядный ток – 10-30 А в зависимости от модели. Старшие модели имеют функцию настройки максимального тока заряда в диапазоне от 2 до 60 А. АКБ в инверторах для котлов и насосов рассчитаны на номинальное напряжение 12-48 В.
Все модели ИБП инверторного типа марки STARK COUNTRY благодаря новейшей схеме модуля заряда и инвертора совместимы со всеми видами генераторов. Они могут работать также со всеми типами стационарных батарей. Приборы с мощностью 2000-5000 ВА оснащены встроенными контроллерами для подключения солнечных панелей, при этом они совместимы с любыми внешними контроллерами.
Инверторы STARK COUNTRY INV имеют и другие преимущества:
- длительное резервирование нагрузки (не менее 24 часов);
- автоматический перезапуск после сбоя и последующего возобновления напряжения в сети;
- функция холодного пуска;
- возможность определения параметров зарядного тока:
- бесшумность работы;
- звуковой сигнал о состоянии функционирования системы;
- защита аккумуляторов от глубокого разряда;
- защита от перегрузок, короткого замыкания, перегрева;
- компактность и простота настенного монтажа.
Инверторы STARK COUNTRY INV имеют широкий спектр применения в частных и загородных домах они могут защищать котельное и насосное оборудование, компьютеры, приборы с электродвигателями, люминесцентные светильники, а также любые виды бытовой техники, в том числе холодильники, телевизоры, стиральные машины, микроволновки и т. д.
Аккумуляторные батареи для автономного энергоснабжения
При выборе аккумуляторов для работы в паре с инвертором следует учитывать ряд факторов.
- Тип АКБ. Для работы с инвертором удачным выбором будут обслуживаемые батареи AGM или GEL (гелевые аккумуляторы). Первые успешно поддерживает высокую нагрузку и способны выдержать более высокие токи разряда по сравнению с гелевыми. Они оптимально работают с ИБП. Аккумуляторы типа GEL идеально подходят для совместной работы с возобновляемыми источниками энергии в циклическом режиме.
- Режим работы. Для полностью автономного энергоснабжения частного дома предпочтительны тяговые панцирные аккумуляторы. Для обеспечения резервного питания лучше выбрать AGM или GEL.
- Емкость. Её можно рассчитать по формуле Е = (Р*1000/12)*Т*1,2, где Р – среднее потребление в час (по показаниям счетчика), Т – необходимое время автономной работы. Или последовать рекомендации: для дачи с небольшим количеством потребителей достаточно АКБ с суммарной емкостью 400 Ач, для коттеджа с автономными инженерными системами и бытовой техникой – 800 Ач, если требуется полное резервное питание частного дома или коттеджа – 1600 Ач и более.
- Цикл заряд-разряд. Оптимальным считается цикл разряда до 30-50% и заряда до 80% в резервном режиме работы ИБП.
При правильном выборе аккумулятора и соблюдении правил эксплуатации средний срок службы AGM аккумуляторов в режиме автономного энергоснабжения на основе возобновляемых источников энергии (солнечных панелей) составит до трех лет.
