Как выбрать генератор для дома: параметры дизельных, бензиновых и газовых устройств

ТОП-4 Солнечная электростанция 0.7 кВт*ч в сутки

Комплект предназначен для питания приборов, мощность которых до 600 Вт. Это мобильные телефоны, освещение, ноутбуки, телевизоры, насосы типа «Малыш».

Комплектность

• Батареи солнечной — 100 Вт, 12 В;
• Коннектора – 2 шт. (МС-4);
• Контроллера – 10А;
• Инвертор мощностью 0,6 кВт;
• АКБ – 55 Ач;
• Провода – 3 метра сечением 2х2;
• Схемы с описанием.

Параметры

• Суточная выработка энергии – 0,7 Вт;
• Запасаемая и общая мощность потребителей– 0.4 и 1,2 кВт;
• Тип солнечной панели – монокристалл общей мощностью 0,1 кВт;
• Число панелей – 1;
• Площадь панели -0,7 м. кв.;
• Срок эксплуатации — 30 л;
• Аккумулятор – 1 (33 Ач);
• Размеры — 1000/700/400 мм;
• Масса – 25 кг.

Купить

Принцип работы

Солнечные электростанции представляют собой набор аппаратуры, перерабатывающей солнечный свет в электрическую энергию. Основным элементом солнечной батареи являются солнечные панели (модули), способные под воздействием лучей Солнца вырабатывать определенное количество электроэнергии. Они подают энергию на аккумуляторные батареи, за режимом работы которых следит прибор управления — контроллер. Аккумуляторы накапливают заряд, а контроллер следит за его величиной, не допуская перезарядку или чрезмерно сильный разряд, одинаково вредные для АКБ. С аккумуляторов напряжение подается на инвертор, преобразующий полученный ток в стандартные параметры потребления — 220 В 50 Гц.

По известным причинам, СЭС могут вырабатывать энергию только в дневное время. Важным условием для высокой производительности является хорошая погода, но и в пасмурные дни производство не прекращается, только несколько снижается. В ночное время электростанция работает на разряд аккумуляторов, расходуя энергию, накопленную за день.

Крупные СЭС имеют еще одну важную функцию. Излишки энергии, не востребованной приборами потребления или аккумуляторными батареями, они способны отдавать в сеть, тем самым поддерживая энергообеспеченность региона. В странах Запада такие возможности имеются у владельцев любой, даже самой маленькой электростанции. В России такая возможность пока не распространена, хотя работы в этом направлении ведутся.

Электростанции для дома: топливные варианты

У всех электростанций данного типа имеется один существенный недостаток – они сжигают топливо, что делает их использование неоправданно дорогим. По сути, такая электроэнергия обойдется в разы дороже, чем сетевое электричество, поставляемое энергетическими компаниями. В общем, как резервный вариант они себя показывают нормально, но вот на постоянной основе использовать их будет не слишком рентабельно. К таким электростанциям, сжигающим топливо, можно отнести массу различных вариантов, но наиболее распространенными среди всего имеющегося ассортимента являются следующие варианты.

Электростанция бензиновая для дома. Скажем так – вариант не очень экономичный, но, тем не менее, является одним из самых распространенных. Причина простая – это хороший вариант для резервного энергоснабжения дома, который показал свои преимущества при непродолжительной работе. Мало того, в большинстве случаев это довольно компактные и не очень шумные электростанции, способные работать в широком диапазоне температур. Недостаток, кроме указанного выше, характерного для всех типов подобных генераторов электроэнергии – необходимость запаса топлива. По сути, если речь идет о снабжении электричеством дома, находящегося вдали от крупных населенных пунктов, понадобится соорудить свою собственную миниатюрную бензозаправочную станцию – как минимум хранилище запасов топлива.

Дизельная электростанция для дома. Этот вариант домашних электростанций считается более экономичным – мало того, что само топливо обходится немного дешевле, так еще и сами двигатели, вращающие генераторы, потребляют его немного меньше. Как правило, дизельный двигатель отличается большей мощностью, что позволяет вращать с его помощью более мощные генераторы. В общем, если говорить о больших нагрузках и постоянном снабжении дома электричеством, то этот вариант более подходящий, чем предыдущий. Из недостатков можно отметить все ту же необходимость в запасе топлива – в принципе, этот минус касается всех топливосжигающих электростанций для дома

Неважно, что приводит во вращение генератор – будь это бензин или дрова, все равно без запаса топлива обойтись не получится.

Газовая электростанция для дома. Газ – это вообще самое дешевое топливо, если, конечно, не считать такого бросового материала, как дрова, собрать которые можно в любой посадке или близлежащем лесу

Здесь дело в другом – если в дом не проведен газ, то, опять-таки, появляется необходимость приобретать его в мобильной таре. То есть устанавливать баллоны и емкости, что не очень безопасно, хотя, в принципе, такое хранилище можно построить и в отдалении от дома. Мало того, это дополнительные затраты на газобаллонное оборудование и транспортировку топлива издалека – именно эти два момента и делают автономную газовую электростанцию оптимальным решением для тех домов, к которым подведен магистральный газопровод.

А вообще, если подводить итоги всему написанному выше, можно сделать только один вывод – ни одна топливная автономная электростанция для загородного дома не оправдывает свою установку. Попросту говоря, они нерентабельны, и в этом не сложно убедиться, проведя элементарные расчеты – учитывая все расходы, связанные с ее приобретением, установкой и эксплуатации, получается так, что они вообще не окупаются. Так что если поблизости имеется ЛЭП, то лучше использовать сетевое электричество, а электростанции индивидуального использования оставить на безысходные случаи и резервное энергоснабжение дома.

Автономная солнечная электростанция для дома своими руками

Собрать собственную гелиостанцию несложно, она содержит всего четыре составных элемента:

• солнечные панели;
• аккумулятор заряда;
• контроллер;
• инвертор.

Как рассчитать количество гелиопанелей

Выбор гелиостанции начинается с поиска информации по инсоляции в вашей местности — количеству солнечной энергии, которое попадает на земную поверхность (измеряется в ваттах на кв. метр). Эти данные можно найти в специальных метеосправочниках или интернете. Обычно инсоляцию указывают отдельно для каждого месяца, потому что уровень сильно зависит от сезона. Если вы планируете пользоваться гелиостанцией круглый год, то ориентироваться нужно по месяцам с самыми низкими показателями.

Далее нужно подсчитать ваши потребности в электроэнергии на каждый месяц. Помните, что для автономной системы электроснабжения роль играет не только эффективность накопления энергии, но и экономное ее использование. Меньшие потребности позволят значительно сэкономить при покупке гелиопанелей и создании бюджетной версии солнечной электростанции своими руками.

Сравните ваши потребности в электричестве с уровнем инсоляции в вашей местности и вы узнаете площадь гелиопанелей, которая необходима для вашей гелиостанции. Учтите, что КПД панелей составляет всего 12-14%. Всегда ориентируйтесь на самый низкий показатель.

Таким образом, если уровень инсоляции в самый неблагоприятный месяц в вашей местности равен 20 кВт-час/м², то при КПД равном 12% одна панель площадью 0.7м² будет вырабатывать 1.68 кВт-час. Ваша энергопотребность, например, составляет 80 кВт-час/месяц. Значит, в самый несолнечный месяц удовлетворить эту потребность смогут 48 панелей (80/1,68). Подробнее о том, как выбирать солнечные батареи, вы можете почитать в нашей предыдущей статье. А тут можно узнать, как сделать свечи в домашних условиях.

Как установить гелиопанель

Для наилучшего КПД устанавливать гелиопанель нужно так, чтобы лучи солнца падали на нее под углом 90 градусов. Поскольку солнце постоянно перемещается по небу, то здесь есть два решения:

• Динамичная установка. Используйте сервопривод, чтобы гелиопанель поворачивалась по мере того, как солнце перемещается по небосводу. Сервопривод позволит собрать на 50% больше энергии, чем статичная установка.
• Стационарная установка. Чтобы извлечь максимальную пользу из неподвижного положения гелиопанели, необходимо найти тот угол установки, при котором панель соберет максимально возможное количество лучей солнца. Для круглогодичной работы этот угол рассчитывается по формуле +15 градусов к широте местности. Для летних месяцев это -15 градусов к широте местности.

Как подобрать контроллер заряда

Еще один способ, как самому собрать солнечную электростанцию, чтобы заставить ее работать эффективно, это использовать контроллер заряда, который позволяет отслеживать точки максимальной мощности (англ. MPPT). Такой контроллер может накапливать энергию даже во время низкой освещенности и продолжает подавать ее на аккумулятор в оптимальном режиме.

Как выбрать аккумулятор

Итак, от солнечных панелей энергия поступает на аккумулятор. Это позволяет накапливать энергию, чтобы использовать ее даже при отсутствии солнечного света. Кроме того, аккумуляторы сглаживают неравномерное поступление энергии, например, при сильном ветре или облачности.

Чтобы правильно выбрать и установить аккумулятор для домашней солнечной электростанции своими руками, необходимо учесть два параметра:

Очень важно, чтобы ток зарядки (от панелей) не превышал 10% от уровня номинальной емкости для кислотных аккумуляторов и 30% — для щелочных устройств.
Конструкция инвертора с напряжением на низкой стороне.

Учитывайте показатели саморазряда аккумуляторов (не всегда указываются производителями). Например, кислотные устройства во избежание поломки подзаряжают каждые полгода.

Как выбрать инвертор

Описание параметров и обязательных функций идеального инвертора:

• сигнал синусоидальный с искажениями не выше трех процентов;
• при подключении нагрузки амплитуда напряжения изменяется не более чем на десять процентов;
• двойное преобразование тока — постоянного и переменного;
• аналоговая часть преобразования переменного тока с хорошим трансформатором;
• защита от короткого замыкания;
• запас по перегрузке.

При моделировании электросистемы вашего дома сгруппируйте нагрузки так, чтобы разные их виды получали питание от разных инверторов.

Малогабаритная гидроэнергетика

Автономное электричество для частного дома с помощью использования энергии воды — Hydro Power (гидроэнергетика), имеет преимущества и по сравнению с другими видами возобновляемой энергии, если система спроектирована и установлена правильно, создаёт минимум экологических рисков для окружающей среды.

Как правило, все что для этого нужно — это река с достаточным количеством воды и скорости течения, поступающей на водяную турбину, подключённую к генератору электроэнергии. В зависимости от размеров и необходимой мощности электрогенерации, миниэлектростанция для гидроэлектрических схем подразделяются следующим образом:

1. Small Scale Hydro Power (небольшие), генерирует электрическую мощность от 100кВт (1кВт) и 1МВт (мегаватт), подавая эту генерируемую энергию непосредственно в коммунальную сеть, питающей более одного домашнего хозяйства.
2. Mini Scale Hydro Power (мини-масштабные), которые генерируют мощность от 5кВт до 100кВт, подавая её непосредственно в коммунальную сеть или автономную систему с питанием от сети переменного тока.
3. Micro Scale Hydro Power (микромасштабные), домашняя схема САЭ для рек, с генератором постоянного тока для производства электромощности от сотен ватт до 5кВт в качестве части автономной системы.

Мини-ГЭС (гидроэлектростанции) в зависимости от вида водных ресурсов подразделяются на:

• русловые — малые речки с искусственным водоёмами на равнинах;
• стационарные — высокогорные речки;
• водоподъёмные с перепадом воды на промпредприятиях;
• мобильные — водяной поток поступает через армированные устройства.

Для работы мини-ГЭС используются следующие типы турбин:

• водяной напор > 60-м — ковшовые и радиально-осевые;
• при напоре 25—60-м — радиально-осевые и поворотно-лопастные;
• при низком напоре — пропеллерные и поворотно-лопастные в железобетонных устройствах.

Автономное электроснабжение дома с применением Hydro, Mini Hydro Systems или Micro Hydro Systems могут быть спроектированы с использованием либо водяных колёс, либо импульсных гидротурбин. Потенциал генерации конкретного участка будет зависеть от количества потока воды, которая, в свою очередь, зависит от условий и местоположения участка, а также от характеристик осадков на участке. Водяные колёса и водяные турбины отлично подходят для любой малой схемы гидроэнергетики, поскольку они извлекают кинетическую энергию из движущейся воды и преобразуют эту энергию в механическую энергию, приводящую в действие электрический генератор.

Максимальное количество электроэнергии, которое может быть получено из реки или потока проточной воды, зависит от количества энергии в конкретной точке потока. Но водяная турбина не идеальна, из-за потерь мощность внутри турбины вызванных трением. Большинство современных гидротурбин имеют к.п.д от 80 до 95% и способны использоваться, как миниэлектростанция для частного дома. Мини-ГЭС работают по надёжному принципу. Вода, воздействует на турбинные лопасти через гидропривод, приводит во вращение электрогенератор, вырабатывающий электроэнергию.

Процесс контролируется системами автоматизации. Надёжная система автоматики защищает оборудование от перегрузок и поломок. Устройства современных гидрогенераторов сокращает до минимума производство монтажных работ в период строительства и создают оптимальное энергообеспечение электроэнергией.

Автономные источники электроснабжения мини-ГЭС проектируется при полном соответствии параметров турбины и гидроагрегата для производства требуемой частот вращения и тока.

К достоинствам работы мини-ГЭС относятся:

• экобезопасность оборудования;
• низкая себестоимость 1 кВт-час электроэнергии;
• автономность, простота и надёжность схемы;
• неисчерпаемость первичного ресурса.

К недостаткам мини-ГЭС относится слабая материально-техническая и производственная база для производства всего необходимого комплекса оборудования в стране.

Выбор типа генератора

Вид топлива, а значит и тип генератора, зависит от режима его работы. Если дача не подключена к электрическим сетям, и генератор будет использоваться постоянно, есть смысл купить более дорогой дизельный генератор, а если дом подключен к газопроводу, то и газовый. Для обеспечения дома электроэнергией на короткие промежутки времени, связанные с перебоями в подаче электроэнергии, лучше сделать выбор в пользу бензинового – он дешевле, компактнее и проще в управлении.

Достоинства и недостатки генераторов разных типов:

Бензогенераторы отличаются невысокой ценой, а инверторные генераторы к тому же экономичны в расходе топлива. Бензогенераторы бывают двух- и четырехтактные. Двухтактные легки и компактны, но их мощность не превышает 1 кВт, и они подходят только для освещения дачи и подключения маломощных приборов. Четырехтактные имеют мощность до 15 кВт, и способны обеспечить дачу необходимой мощностью. Но их габариты больше, расход топлива выше. Бензогенераторы просты в управлении, но при этом не обладают высоким КПД, к тому же бензин – довольно дорогое топливо.

Бензогенераторы

Дизельгенераторы работают на солярке. Их, как правило, применяют для постоянного обеспечения дачи электроэнергией из-за возможности длительной работы без дозаправки, большого КПД, долговечности и надежности. К недостаткам можно отнести большие габариты и высокую цену.

Дизельный генератор

Газовые генераторы – сравнительно новое направление, с самым дешевым и экологичным топливом, минимальным уровнем шума и очень высоким КПД. Но они требуют подключения к газу, что доступно далеко не всем дачникам.

Газовый генератор

Определив тип и мощность генератора, необходимо определиться с дополнительными функциями.

Сфера применения

Бытовая электростанция представляет собой электрогенератор, ротор которого приводится в движение двигателем внутреннего сгорания. На сегодняшний день рынок наводнен самыми разнообразными моделями, от небольших устройств мощностью в 4 кВт до солидных агрегатов, способных удовлетворить потребности загородного особняка с сауной, подогревом дорожек и автономной системой водоснабжения.

Но мощность – далеко не единственная характеристика домашних электростанций

Существует еще немало тонкостей, на которые надо обратить внимание покупателю, желающему приобрести наилучшим образом соответствующее его потребностям и условиям эксплуатации устройство

ТОП-5: ФСМ 200 Вт поли

Обзор

Достойную надежность и длительную эксплуатацию обеспечивают солнечные элементы высокой эффективности, класс качества которых принадлежит к 1 категории.

Для изготовления модулей ТСМ использованы элементы солнечные на монокристаллах, заламинированные между слоями пленки этиленвинилацетатной. Их размер 156х156 мм. Снаружи они защищены закаленным стеклом, имеющим высокий показатель прозрачности, изнутри — листом Tedlar.

Особенности

• Большой коэффициент полезного действия;
• Великолепное качество солнечных панелей, EVA пленки и рамы из алюминия;
• Влагозащищенность, т.е. качественная герметизация между модулями и разделяющей их пленкой;
• Большой срок эксплуатации с гарантированным сохранение данных, указанных в паспорте;
• Приобретения модулей по нужным показателям мощности, размеру и виду солнечных элементов.

Технические показатели

• Изготовитель — Sunways;
• Вид — поликристаллические;
• Величина мощности — 200 Вт;
• Напряжение номинальное и при пиковом значении мощности – 24 и 30,4В;
• Ток замыкания и мощности пиковой – 8,8 и 8,23 А;
• Напряжение допустимое в системе и хода холостого – 1000 и 38,02 В;
• Интервал рабочих температур — -40 ~ +85°С;
• Распределительная IP65коробка;
• КПД в солнечный день – 15,5;
• Диодов – 6 шт.;
• Провод – длиной 900 мм, сечением 4 мм. кв.;
• Размер – 1324х992х45 мм;
• MC4 коннектор;
• Масса – 16 кг;
• Уровень герметизации корпуса — IP 65;
• Тип-Поли;
• Материал для рамы – анодированный алюминий;
• Для модулей – закаленное стекло, светопроницаемость которого 97%;
• Ветровая максимальная нагрузка сек – до 60 метров.

Купить

Устройство и принцип работы

Работа электростанций, использующих солнечные панели, основана на фотоэлектрическом эффекте полупроводниковых материалов. Среди них наиболее эффективным и производительным считается кремний.

Образование электрического тока происходит следующим образом. Поскольку фотоэлемент состоит из разных слоев, в его верхней части создается избыток электронов, а в нижней – их недостаток, называемый дырками. Когда верхняя часть кремниевой пластины под влиянием солнечного света нагревается, происходит высвобождение электронов из атомов кремния и их последующий захват атомами нижней части фотоэлемента.
В соответствии с законами физики, электроны устремляются к своему изначальному положению. Со стороны нижней части они перемещаются по соединительным проводникам, отдают часть своей энергии аккумуляторной батарее, после чего возвращаются на свое место в верхней пластине.

Если планируется делать солнечную электростанцию своими руками, необходимо знать, из каких деталей и компонентов она состоит.

Стандартная схема солнечной электростанции включает в себя следующий комплект оборудования:

• Солнечные панели различных типов и конструкций. Они могут быть моно- и поликристаллическими, аморфными или гибридными. Каждая разновидность обладает собственным коэффициентом полезного действия. Панели с высоким КПД стоят значительно дороже.
• Аккумуляторы. Накапливают заряд электричества, поступающего от солнечных панелей. Рекомендуется выбирать батареи с повышенной емкостью, способные питать электроприборы в течение длительного времени. Чаще всего используются модели AGM со сроком службы 4-5 лет или гелевые, которые служат 8-10 лет. Благодаря этим устройствам, получается автономная солнечная электростанция, работающая независимо от основных электрических сетей.
• Контроллер. Прибор для управления процессами зарядки и разрядки АКБ. Когда заряд достигает максимума, аккумулятор отключается от солнечной панели. Наиболее качественные устройства используют специальные алгоритмы, что делает процесс зарядки более эффективным и продлевает сроки эксплуатации АКБ.
• Инвертор. Преобразует постоянное напряжение в переменный ток 220 вольт, пригодный для питания электроприборов и бытовой техники. Мощность инвертора выбирается в соответствии с количеством имеющегося электрооборудования.

В комплект входят также соединительные провода и различные крепежные системы. В собранной конструкции отсутствуют какие-либо движущиеся детали, поэтому домашняя электростанция имеет достаточно продолжительный срок службы. В процессе эксплуатации требуется лишь периодическая замена аккумуляторных батарей.

Синхронный или асинхронный альтернатор?

Альтернатор — это элемент генератора, отвечающий собственно за производство электричества. Он может быть синхронным (щеточным) или асинхронным (бесщеточным). Синхронный позволяет дать более стабильное напряжение и чистый ток, но при этом он более уязвим для внешней среды. Они нуждаются в регулярном обслуживании и чистке.

А генераторы с асинхронными альтернаторами в чистке не нуждаются и обладают более высокой степенью защиты к внешним воздействиям. Но, соответственно, и напряжение менее стабильное. 

Что касается цены, то первые дороже. К тому же для синхронного альтернатора нужна еще и обмотка для подвижных элементов. Обмотка бывает алюминиевой и медной. С медной устройство будет надежней, но, опять же, дороже.

При этом нельзя сказать, что синхронный и асинхронный альтернаторы — это дорогой и бюджетный варианты. Каждый прибор полезен для определенных задач.

Генераторы с синхронным альтернатором лучше использовать в домах и для электроприборов, где нужно стабильное напряжение. А если генератор используется нечасто, достаточно взять модель с алюминиевой обмоткой (так будет немного дешевле). 

На стройках, например, понадобятся дополнительные меры по его защите от внешних воздействий, например, специальный кожух, а также регулярные чистки и замена щеток.

Но для некоторого типа работ лучше подойдет именно такой генератор. Дело в том, что он лучше справится с приборами, у которых есть “пусковые токи”, то есть при старте им нужно в несколько раз больше электроэнергии. Это касается электродвигателей, насосов, компрессоров, дисковых пил, а также для подключения сварочных аппаратов. 

Приборы с асинхронными альтернаторами больше подходят для работы в более суровых условиях (на открытом воздухе, во время ремонтных работ и тех же строек), потому что им не страшны пыль и грязь.

И, более того, как бюджетное решение, для сварочных работ такие генераторы тоже можно использовать. Пусть они производят менее чистый ток и не могут выдавать на старте в разы большую мощность, как синхронные, но зато они устойчивы к высоким скачкам тока, что при сварочных работах тоже полезно. 

Для сварочных работ тоже подойдет именно такой генератор, потому что он не реагирует на короткие замыкания.

Варианты для дачи

При необходимости создания независимого электроснабжения дачи, вариант использования солнечной электростанции, также наиболее приемлем. В этом случае, при сезонном характере использования оборудования, можно законсервировать устройства или вывести их из работы, на период отсутствия необходимости в эксплуатации.

Вариант строительства ветрового генератора, также вполне доступен и оправдан. Потому как понеся, некоторые разовые финансовые расходы, в дальнейшем можно, в зависимости от потребности, получать свое электричество.

Вариант применения схемы «ветровой генератор + солнечная электростанция», в этом случае, также актуален, и позволяет создать полностью автономную и надежную схему электроснабжения.

Выводы и полезное видео по теме

Видео #1. Пример работающей гидроустановки с самодельным генератором на базе трехфазного двигателя:

Видео #2. Мини-ГЭС, сконструированная по принципу водяного колеса:

Видео #3. Станция на основе велосипедного колеса – интересный вариант решения проблемы с энергообеспечением на отдыхе вдали от цивилизации:

Как видите, построить водяную миниэлектростанцию своими руками не так уж и сложно. Но так как большинство расчетов и параметров для ее комплектующих определяется «на глазок», следует быть готовым к возможным поломкам и сопутствующим затратам.

Если вы чувствуете нехватку знаний и опыта в данной сфере, стоит довериться специалистам, которые выполнят все необходимые расчеты, посоветуют оптимальное для вашего случая оборудование и качественно произведут его установку.

Пишите, пожалуйста, комментарии в расположенном ниже блоке. Делитесь интересными сведениями и полезными рекомендациями, оставляйте тематические фото. Возможно, вы хотите рассказать, как соорудили собственными руками действующую гидроэлектростанцию на загородном участке? Будем рады прочитать ваш рассказ о процессе устройства и эксплуатации.