Автономные системы электроснабжения

Вопрос о самостоятельном обеспечении своего дома электроэнергией с каждым годом становится все острее. Поэтому мы предлагаем рассмотреть, как сделать резервное автономное электроснабжение своими руками и как быстро окупится его цена.

Какие бывают автономные системы электроснабжения

Электроэнергия, которая необходима для питания дома, должна вырабатываться бесконечно и при любых условиях, это ключ нормальной жизнедеятельности. Источник энергии должен быть предпочтительно возобновляемым и безвредным по отношению к окружающей среде или людям, работающим под ним. Среди базовых источников энергии числятся:

1. биомасса,
2. вода,
3. геотермальная энергия,
4. ветер,
5. солнечная энергия.

Автономное солнечное электроснабжение загородного дома, дачи, квартиры, коттеджа, гаража

Солнечная энергия часто используется для производства электричества. Два типичных метода преобразования солнечной энергии в электричество:

1. Фото-вольтовые клетки, которые организованы в панелях и работают для концентрации солнечной энергии, используя зеркала, чтобы сгенерировать солнечный свет в определенном направлении, либо нагреть жидкость, которая проходит через паровые турбины электрического генератора или теплового двигателя,
2. Фото-ячейки. Энергия, создаваемая фотоэлектрическими элементами (размещенными на крыше) является постоянным ток и должна быть преобразована в переменный ток, прежде чем он будет использована в домашнем хозяйстве. Электроснабжение на солнечных батареях — это автономные устройства, которые имеют потенциал, и являются экономически более эффективными, чем модернизированные источники солнечной энергии.

Недостаток, заключается в том, что они могут прерывать свою работу в течение дня, их достаточно сложно ремонтировать или очищать от грязи. Современные солнечные батареи работают около 40 лет, что делает их разумными инвестициями во многих областях производства. Это наиболее выгодный вариант автономизаци дома самостоятельно, про что мы подробно писали в статье о солнечных батареях.

Солнечные батареи

Часто для того, чтобы индивидуальное электроснабжение и теплоэлектроснабжение могло накапливать постоянный ток, используются аккумуляторы, сварочные инверторы AC / DC или когенератор. Чтобы получить максимальную отдачу из солнечной панели, угол падения Вт солнца должен быть между 20-50 градусов. Солнечная энергия, проходящая через фотоэлектрические ячейки – дорогой способ освоения возобновляемых источников энергии, но самый безопасный и бесперебойный.

Преимущества:

1. Может быть портативным;
2. Легок в использовании на индивидуальной основе;
3. Не нужны специальные документы для разрешения пользования;
4. Можно устанавливать практически везде, хотя наиболее выгодными являются жаркие и засушливые районы.

Использование мощных солнечных станций эффективно в условиях масштабного производства. Так окупаемость наступит уже в ближайшие несколько лет. В среднем для установки одной солнечной батареи необходимо затрать до 5 тыс. долларов, для установки станции – до 15.

Ветровая энергия

Там, где нет солнца, есть ветер. Энергия ветра взята через турбины, установленные на высоких башнях (обычно от 3 метров до 6 с диаметром до 3 см), благодаря чему автономные ветряки используют инвертора для переработки энергии и электроснабжения дома. Как правило, они требуют в среднем скорость ветра 14 км/ч, но обеспечивают себя энергией и близлежащие здание неограниченный отрезок времени.

Ветрогенератор

Ветровые турбины в городских районах, должны быть установлены не менее чем 10м в воздухе, чтобы получить достаточно ветра и оградиться от близлежащих препятствий (соседнего жилого дома, гаража и т.д.). Монтаж ветровой турбины также могут потребовать разрешение от властей. Ветровые турбины подвергнуты критике за шум, который они производят, их внешний вид, и тот аргумент, что они могут влиять на миграционные процессы птиц (их лезвия могут препятствовать прохождению пернатых в небе).

Ветровое автономное бесперебойное электроснабжение намного реальнее для частного загородного дома, нежели квартиры. Они являются одним из наиболее экономически эффективных форм возобновляемых источников энергии и занимают первое место среди подобных устройств по окупаемости.

Энергия воды

Если энергия ветра не подходит, но рядом протекает речка или просто есть озеро, то советуем использовать для автономного электроснабжения водяные источники энергии. В больших масштабах, гидроэлектроэнергия, в виде дамб, имеет неблагоприятные экологические и социальные последствия. Но при небольшом размахе проекта это является достаточно реальным и выгодным вариантом.

Энергия воды

Одна водяная турбина или даже группа отдельных турбин не являются экологически или социально разрушительными. На индивидуальной бытовой основе, одиночные турбины, единственный экономически доступный маршрут (но может иметь высокие сроки окупаемости и является одним из наиболее эффективных методов производства возобновляемых источников энергии). Она чаще встречается для эко-деревни, чтобы использовать этот метод, а не особой семьи. Электроснабжения на генераторе воды – это автономное обеспечение любого здания (коттеджа или квартиры) светом и теплом.

Микротурбины очень просты в эксплуатации, документы на установку обойдутся в 1000 долларов, сами механизмы – 2000-6000 у.е.

Геотермальные источники энергии

Производство геотермальной энергии включает контроль горячей воды или пара ниже земной поверхности, в водоемах, для производства энергии. Поскольку горячая жидкость или конденсат, который используется при обратной закачке в пласт, постоянен, этот источник считается самым устойчивым.

Геотермальные электростанции

Тем не менее, те, которые планируете получать электроэнергию из перепадов температур, нужно знать, что есть различия в сроках службы каждого геотермального резервуара. Некоторые ученые считают, что их продолжительность работы, естественно ограничена – они остывают в течение некоторого времени, что делает производство геотермальной энергии в конечном итоге невозможным. Этот метод часто используют крупномасштабные производства, предприятия, которым необходимо наличие бурового оборудования.

Видео: Автономное электроснабжение для дома

На этих бурах есть небольшие геотермальные механизмы, которые распознают глубину бурения и температуру коры Земли. Когда тепло получено и отправлено на геотермальные тепловые насосы W системы, расположенные внутри укрытия или объекта, запускается работа генератора и узлов преобразования энергии.

Геотермальной энергия доступна повсюду на Земле, особенно Филиппины, Гавайи, Аляска, Исландия, штат Калифорния и Невада используют для работы ТЭЦ эту энергию.

Биомасса и энергия

Мощность биомассы имеет любой биологический материал (жмых Вт, биогаз, навоз, солома Вт, растительное масло, дерево и т.д.), который сжигается в качестве топлива. Единственным недостатком метода является углеродный след после горения, а также выброс в атмосферу соединений серы и азота.

Работник на тепловой станции засыпает топливо в котел

Раньше многие электростанции и котельные работали именно от преобразования энергии тепла в ток, например, тепловозы, теплогенераторы больниц. Таким способом можно при правильном подборе топлива и оборудования можно эффективно обеспечить освещением несколько районов города, производственных объектов.

Тепло вырабатывается потому, что биологический материал сжигается, освобождает такое же количество углекислого газа, что, потребляется им в течение всего срока службы. Это не очень выгодный по экономическим соображениям способ автономного обеспечения дома электроэнергией. Топливо дорогое, газогенераторы тоже.

Автономное дизельное и газовое электроснабжение в таком случае, будет выгодным и окупаемым только в случае использования уже переработанных отходов и источников энергии, скажем, метана, пропана, перегноя и т.д. Это так называемое гибридное снабжение энергией. Главным его достоинством является то, что благодаря широкому диапазону топлива, возможен разлет между вырабатываемой энергией от 1 мВт до десятков кВт.

Купить устройства для создания системы автономного электроснабжения или же готовые приборы можно практически во всех крупных городах Украины, Казахстана и России: Москва, Киев, Харьков, Воронеж, Екатеринбург, Алмата, Тверь, Санкт-Петербург и прочих.

Выгодно или нет

Чтобы точно ответить на вопрос, насколько выгодна схема, по которой производится автономное электроснабжение дома, нужно произвести расчет. Готовые системы (даже производства Китай, к примеру фирмы xantrex) для обеспечения энергией, обойдутся дороже, чем самодельное устройство. Предположим, что мы затратили на все 1000 долларов, но за свет платим в месяц 30 у.е. Получится, что в среднем наша установка окупится в течение почти 3 лет.

Организация и управление светом в системе «Умный дом»

Система освещения «Умный дом» — это автоматизированная компьютерная сеть, реагирующая на различные действия человека, окружающей среды и способная переключаться между режимами работы, изменяя параметры связанных с ней гаджетов. Что касается последних, то речь идет о настенных, потолочных и точечных светильниках, аварийном освещении, садовых фонарях, неоновых и светодиодных подсветках.

Термин «Умный дом»

«Умный дом» — это наступившее будущее. Комплексная система, способная самостоятельно контролировать все инженерные устройства в здании. Модульная структура позволит оперативно вносить изменения и расширять базу функционала. Управление светом — это один из модулей системы «Умный дом». Помимо него к ним относятся устройства слежения, безопасности, климат-контроля.

Каким бы совершенным ни было управление освещением (набор датчиков, детекторов и контроллеров), только при наличии централизованного контроля оно становится частью «умного дома». В систему входит специфическая электрическая проводка и устройства для автоматизированной работы. Каждый модуль тесно связан с остальными.

Применение «умного освещения»

Оборудование «умного освещения» предназначено для управления внутренними и наружными осветительными приборами. Сюда подключаются каждая лампа в доме, садовые фонари, точечные светильники и различные подсветки. Также централизованное устройство регулирует работу всех приборов.

Для подключения к сети используются контроллеры, а датчики и детекторы используются для регистрации действий. К примеру, датчик регистрирует любые изменения освещения — наступление вечера и ночи, и в зависимости от того, насколько за окном темно, включает светильники с определенным уровнем яркости. Последнюю операцию выполняет не сам датчик, а контроллер. Датчик отправляет на него сигнал, контроллер его обрабатывает и принимает решение, что и где включать.

Преимущества системы освещения «умного дома»

После глобальной настройки останется наслаждаться его функциональностью. Пользователь задает условия, в зависимости от которых изменяется интенсивность светового потока, включаются и выключаются определенные светильники. К ним можно отнести погодные условия, цикл дня и ночи (уровень освещенности за окном).

Отдельная сенсорная панель имеет несколько программ для различных сценариев. Вы самостоятельно можете назвать эти программы, например, «Вечерний ужин», «Просмотр кинофильма», «Сон».

Управление электроэнергией

Помимо удобства настроек и беззаботного управления электрическими приборами в доме, используя такой модуль, вы существенно уменьшаете потребление электрической энергии. Датчики движения позволят отключать освещение в помещении, если человек покинул его, или с появлением первых лучей солнца открывать жалюзи и отключать осветительные приборы.

Список возможностей «умного освещения» безграничен. Перечислим лишь часть из них:

• отключение питания в розетках;
• распределение нагрузки по всему дому;
• автоматическое включение или отключение бытовой техники;
• переход на резервные источники питания (при необходимости);
• контроль доступа к сети и приборам.

Безопасность

Есть возможность запрограммировать систему, позволяющую удаленно управлять электросетью, приборами и светильниками. Это требуется в тех случаях, когда необходимо создать эффект присутствия в доме людей. Благодаря этому недоброжелатели не посягнут на ваше жилище, пока вы вместе с семьей находитесь на курорте.

Функционал «умного освещения»

Включение или выключение осветительных приборов напрямую зависит от смены дня и ночи, присутствия в определенном помещении людей. Различные сценарии отвечают за режимы работы электрического оборудования — в ночное время суток могут работать точечные светильники (настенные бра и ночники) без центрального освещения, вечером — общее освещение (люстры, диодные лампы, вмонтированные в потолок), а днем все это отключается от питания.

Большинство систем имеет возможность управления работой домашнего кинотеатра или подсветки.

Несмотря на многообразие конструкций и наличие большого числа электронных компонентов, применение системы освещения «умный дом» так же просто, как включение или отключение обычной лампочки.

Логическая составляющая конструируется и закладывается в программный интерфейс во время разработки. Изменяя параметры на небольшом дисплее или пульте, вы управляете всем светом в доме. Понятный и простой интерфейс позволит пользоваться устройством даже пожилым людям или детям.

Система автоматического контроля света состоит из следующих компонентов:

• датчик движения, включающий свет только тогда, когда в помещении находится человек, и выключать при его отсутствии;
• диммер — плавная настройка освещенности;
• жалюзи, карнизы с электрическим приводом — используются для поиска баланса между естественным и искусственным освещением;
• электрические приборы — к системе могут подключаться различные бытовые приборы, которые могут функционировать как с ней, так и без нее;
• системное оборудование — различные модули, панели управления, пульт ДУ.

Важно! «Умное освещение» тесно связывают с другими инженерными сетями дома, что позволяет еще больше экономить на потреблении электрической энергии.

Автоматическое управление светом

Существует два готовых решения по автоматизации управления освещением в жилом доме или квартире. Первый метод подразумевает применение отдельных пультов для каждой комнаты. Многочисленные кнопки связаны с определенными осветительными приборами — ночниками, люстрами, бра и т. д.

Это позволяет человеку управлять светом из любой части дома — лежа на диване, сидя в кресле. Когда при чтении книги возникает необходимость в повышении яркости торшера, расположенного в непосредственной близости, достаточно нажать соответствующую кнопку на пульте.

По второму методу настраивается полная автоматизация процесса, требующая установки специальных датчиков. Это могут быть датчики движения, включающие свет при появлении человека и отключающие его через несколько минут после того, как он покинет комнату.

С другой стороны, пользователь имеет возможность выключить свет и находиться в помещении без него — для этого придется щелкнуть по выключателю вручную.

Включение или выключение осветительных приборов по таймеру

При помощи системы настраивается автоматическое управление осветительными приборами по таймеру. Программное обеспечение позволит включать или отключать свет, изменять яркость в зависимости от времени суток. Ближе к вечеру включаются основные светильники, к ночи — ночники и бра с уменьшенной яркостью.

Отличный вариант для загородных домов. Есть возможность настроить включение или отключение света во дворе.

Изменение яркости освещения

Существует три основных способа регулирования яркости осветительных приборов в доме через систему «умного освещения». Первый способ подразумевает применение пульта ДУ, второй — специальной панели на стене, третий — автоматическое изменение яркости через заданный промежуток времени (предыдущий раздел).

Зависимость от времени суток

Такой подход связан с применением отдельных датчиков, фиксирующих изменения освещенности комнат на протяжении всех суток. Это очень удобный вариант, поскольку в отличие от управления освещением по таймеру, позволяет повышать яркость света пасмурным днем, когда в комнате действительно темно.

Часто метод используется в загородных (частных) домах с зимними садами или оранжереями. Светильники размещают над растениями, которые любят свет, после чего они регулируются автоматической системой «умного освещения».

Создание световых сцен

Световые сцены — это дополнительная функция автоматического управления светом, позволяющая запоминать комбинации нескольких включенных светильников и повторять их по нажатию одной кнопки. Удобный и эффектный вариант, подходящий для частных домов и квартир.

Наружное автоматическое освещение

За последние годы остается все меньше загородных домов без систем автоматического освещения для наружного оборудования. Специальные датчики регулируют работу наружных светильников, регистрируя изменение уличного света. Электрические устройства включаются с наступлением сумерек. Чем темнее на улице, тем ярче искусственное освещение. Возможен ночной режим, когда приборы включаются только в присутствии людей.

Использовать автоматическое управление освещением в составе системы «умного дома» следует в тех случаях, когда вы преследуете одну или несколько (из перечисленных) целей: удобство эксплуатации осветительных приборов, экономия электрической энергии и защита недвижимого имущества от злоумышленников путем имитации присутствия. Несмотря на высокую стоимость установки, она быстро себя окупает.

https://www.asutpp.ru/avtonomnoe-elektrosnabzhenie.html
https://220.guru/osveshhenie/istochniki-sveta/sistema-osveshheniya-umnyj-dom.html