Автономное электроснабжение в экопоселении
Городские инициативные группы, создающие экопоселения, по-разному подходят к вопросам электроснабжения будущих поместий. Иногда этот вопрос планируется и решается организованно путем прокладки кабеля от ближайшей ЛЭП, иногда приобретением каких-либо автономных электростанций. Нередко электрификация признается личным делом хозяев каждого конкретного поместья. Если была выбрана прокладка линии централизованного электроснабжения, то это дело обычно доверяют организациям, либо в коллективе поселения есть свои энергетики, разбирающиеся в вопросе. Трудности на этом пути, как правило, не столько технические, сколько организационные.
Другое дело - альтернативная энергетика. Это дело для поселенцев зачастую является новым и незнакомым.
Мой дом уже 3 года освещается электричеством, получаемым от солнечной батареи. Были и попытки самостоятельно построить ветряк. Кроме того, я много времени провёл в интернете в поисках необходимой информации. Что узнал на практике, и что удалось обобщить из теории, постараюсь рассказать.
Прежде всего, стоит понять, зачем вам нужно автономное электричество. Когда я кому-либо рассказывал о солнечных батареях, самым рейтинговым вопросом, который слушатели задавали с трепетным замиранием сердца, почему-то был - аутюг можно включать?>. (Наболело у людей. Не живётся в поместье без утюга :) ) Пользоваться альтернативной энергетикой и при этом жить, как в городе, то есть забывать выключать свет в комнате, держать телевизор и компьютер круглосуточно включенными, пользоваться всевозможными электронагревателями и электроплитой, электронасосами отопления и прочими удобствами, не считая киловатт-часы, может получиться не по карману даже для относительно состоятельных людей. При таких потребностях в электричестве (и особенно, если и у ваших соседей они такие же) проведение ЛЭП, наверняка, - самое простое и дешёвое решение. К тому же, мне думается, что человек, настолько привязанный к благам цивилизации, и сам не станет селиться "в чистом поле".
И, естественно, здесь встаёт и вопрос идеологического характера - для чего вообще нужно поместье, если жить там, как в городе; и как наши поместья могут быть родовыми, если мы не будем беречь природные ресурсы для своего рода. И если именуете себя экопоселением - насколько это оправдано?
Хотя иногда мощный источник энергии нужен для других целей, например, если вы планируете производство в поселении. Скажем, пилорама или столярный цех. Возможно, и здесь проще окажется проведение ЛЭП, либо расположение производства в близлежащей деревне. Но есть и автономное решение - газогенераторная электростанция, которая работает на древесных отходах (не путать с жидкотопливными генераторами на пропане, которые тоже иногда называют газогенераторами). (Можно ознакомиться и купить, например, здесь: http://grand-prestige.narod.ru/1110.htm илиhttp://www.gazoelektrostansia.com/index.php?option=com_content&view=article&id=77&Itemid=63⟨=ru). Древесные отходы могут давать, например, те же пилорама или столярный цех. Газогенераторные ЭС дают достаточное количество электричества (десятки кВт), при относительно низкой его стоимости (3-5 руб за кВт*ч). Кроме того, с точки зрения экологичности они безвреднее даже генераторов, работающих на пропане. Установка на 10 кВт стоит порядка 300-500 тысяч рублей. Однако, опыта эксплуатации таких установок не очень много, подробности можно найти в Интернете.
Производство в экопоселении - это хорошо, но здесь я хочу рассказать всё же о другом - об электрификации отдельных поместий (хотя объединение нескольких поместных энергосистем также может дать существенные плюсы).
Я пишу эту статью для тех, кто, решив перебраться на постоянное жительство в поместье, пересмотрел свои потребности в электричестве, а также учитывает экологический след этих потребностей и стремится к наиболее рациональному расходованию ресурсов. Поэтому подразумеваю, что вы используете печное отопление, на этой же печи (или на газе) готовите пищу и нагреваете воду, к этой же печи, если необходимо, "подключаете" утюг J.
Информация для размышления: 1 кВт*ч электроэнергии от солнечных батарей или ветряка стоит 10 - 25 руб, от бензогенератора - 20 - 50 руб. 1 кг сухих дров при горении даёт в среднем 3 - 3,5 кВт*ч энергии, а 1 м3 - около 2000 кВт*ч. Подразумеваю, что, осознанно взявшись совершенствовать среду обитания, вы используете на дрова только сухостой и валежник. Подразумеваю, что бензогенератор вы тоже используете рационально (для питания мощных потребителей), и не включаете его только для того, чтобы зарядить телефон. Я привёл здесь самые очевидные аспекты рационального использования энергии, отдельные детали будут упоминаться дальше.
Автономная система и потребности в электричестве.
Из всех видов альтернативных источников электроэнергии наиболее распространены и удобны для поместья солнечные батареи и ветрогенераторы. Солнечные батареи привлекают своим длительным сроком службы (производители заявляют 25-30 лет) и необслуживаемостью. Минус - зимой дают меньше электричества за счёт более короткого светового дня. Ветряки, в сравнении с солнечными батареями, как правило, более производительны при той же стоимости. К тому же, могут быть самостоятельно изготовлены в условиях мастерской. Но и менее надёжны. Требуют обслуживания и ремонта, а значит, и человека с правильно растущими руками. По поводу ветряков распространён миф, что они шумят и создают вредную вибрацию в диапазоне инфрачастот. Это справедливо для мощных промышленных установок, но пользователи <бытовых> маломощных (0,2 - 1 кВт) ветряков (в том числе и самодельных) утверждают, что их ветряки не шумят, и не смущают ни птиц, ни грызунов.
Ветряки и солнечные батареи хорошо дополняют друг друга (первые малопроизводительны летом, вторые - зимой), создают устойчивую систему. Но для человека, не имевшего дело с альтернативной энергетикой раньше, лучше начать с приобретения чего-либо одного. Солнечные батареи хороши тем, что для начала можно купить панель небольшой мощности, проверить на практике и прочувствовать свои потребности в электричестве, а затем при необходимости мощность можно наращивать, покупая дополнительные панели или приобрести ветряк. Поскольку опыта эксплуатации ветряков у меня нет, я буду рассказывать, в первую очередь, о солнечных батареях.
Ветряки, солнечные батареи и дополнительные устройства составляют автономную систему. Её более-менее общая схема выглядит так (рис. 1), хотя некоторые устройства в ней и не являются строго обязательными.
Солнечная батарея или ветрогенератор вырабатывают электричество при наличии соответственно солнца и ветра, которое накапливается в аккумуляторе. Контроллер заряда управляет зарядом аккумулятора, ограничивает ток, когда аккумулятор полностью заряжен. Также к контроллеру подключаются потребители, рассчитанные на 12/24 В, и он следит за разрядом аккумулятора, сигнализирует о его состоянии, и при достижении определённой глубины разряда отключается, чтобы не допустить переразряда и сокращения его срока службы. Инвертор - это устройство, которе преобразует постоянный ток с аккумулятора напряжением 12/24 В в переменный 220 В. Он подключается непосредственно к аккумулятору, либо к контроллеру. К выходу инвертора подключаются потребители, рассчитанные на напряжение 220 В. Инвертор, контроллер заряда и зарядное устройство иногда объединены конструктивно в один блок. Если требуется дополнительная мощность, можно использовать жидкотопливный генератор, который питает мощные потребители и одновременно подзаряжает аккумулятор через зарядное устройство.
Как комплектовать автономную систему, во многом зависит от ваших финансовых возможностей, ожидаемой надежности, а также от возможностей и желания её обслуживать. Здесь, как и везде, встаёт соотношение "время/деньги" и "надёжность/деньги". Если вы не стеснены в расходовании средств, а также хотите получить максимально надёжную систему, не требующую обслуживания, не намерены глубоко вникать в технические детали, то, вероятно, лучший выбор для вас - купить через интернет-магазин (например, http://solarhome.ru, http://solwind.ru) готовую солнечную систему (в неё входят солнечные батареи, аккумуляторы, контроллер заряда, инвертор, иногда и ветрогенератор, подобранные друг к другу по параметрам), которую подберут для вас специалисты компании. Если вы точно указали исходные данные, то полученная система после её монтажа, скорее всего, не будет требовать дополнительного обслуживания и особого внимания. В других случаях умелые руки, светлая голова, и - главное - интерес к технике, позволяют сэкономить очень немало денег. Если у вас это есть, то можно подобрать систему самостоятельно. Далее в статье приводятся расчёты, помогающие это сделать. Но нужно сказать, что большинство расчётов являются приблизительными, т.к. на работу автономной системы влияет большое количество самых разных факторов. Поэтому они могут потребовать корректировки опытным путём.
Прежде всего, стоит определиться, нужен ли бензо- или газогенератор. (Если он уже есть - у вас или у вашего лучшего соседа - значит, вопрос решён). Солнечная система, способная питать мощные электроинструменты, целесообразна только в том случае, если вы будете ими пользоваться регулярно, даже после окончания вашего строительства (например, у вас столярная мастерская, и вы этим занимаетесь профессионально). Но даже в этом случае, скорее всего, лучше начать с солнечной системы поменьше и бензо-/газогенератора. Если инструменты нужны только для строительства, а после его окончания будут использоваться изредка (например, 1-2 часа в неделю), то выбор тоже за генератором для питания интструмента, и солнечной системы - для остальных потребителей. Если стройка уже закончена и инструмент нужен редко, то можно обойтись и без генератора, только солнечной системой.
Важными характеристиками автономной системы являются: 1. Номинальная мощность в ваттах. Означает суммарную мощность потребителей переменного тока 220 В, которые могут быть включены одновременно. Определяется, в первую очередь, номинальной мощностью инвертора. 2. Номинальное напряжение в вольтах. Определяется номинальным напряжением аккумуляторов и способом их соединения и составляет 12 В или 24 В (реже 48 В или 120 В). Солнечные батареи, ветрогенератор, контроллер заряда и интвертор должны иметь такое же номинально напряжение. Номинальное напряжение 12 В очень удобно тем, что им напрямую, без преобразования (а значит, и более экономично), можно питать многие устройства, например, магнитофон или музыкальный центр, автомобильный зарядник для мобильного телефона, светодиодные лампы, некоторые энергосберегающие лампы, нетбук или ноутбук (но не каждый). Если вам необходима мощность системы, превышающая 1,2 - 1,5 кВт (и у вас нет бензо-/газогенератора), то напряжение выбирают 24 В, иначе (при 12 В) потери энергии в проводах и соединениях будут слишком большими.