Полная энергетическая автономия или как выжить с солнечными батареями в глубинке (часть 1. теоретическая)

в 5:59, , рубрики: diy или сделай сам, автономная система, солнечная батарея, солнечная энергетика

Все начиналось с того, что я приобрел участок земли в деревне, мимо которого не проходили электрические провода. «И ничего страшного»,- подумал я. " Ведь по закону меня должны подключить к электросетям за 6 месяцев с момента заключения договора". Если бы я тогда знал, что мне придется освоить автономное энергоснабжение и окунуться в мир солнечной энергетики…

image

В первой части я постараюсь осветить теоретическое обоснование своего выбора и расчеты, которые облегчат понимание объемов вложений для построения собственной энергосистемы.
Во второй части я опишу практическую реализацию своих идей с экономическими выкладками, примененным оборудованием и схемотехникой рабочей энергосистемы. Также опишу достоинства, недостатки и собственные ошибки в реализованном проекте.
В третьей, если до нее дойдет, я расскажу о планах интеграции автономной энергосистемы и обычной сетевой энергосети в частном доме.

Осознание того, что электричества еще нет, а дом уже собран пришло весной, когда начался строительный и отделочный сезон. И если дом собирали при помощи тарахтящего бензинового генератора, то жить с такой тарахтелкой в деревне невозможно, да и накладно ради дрели или пары лампочек гонять 2,5 кВт бензогенератор. Тут очень легко вывести первое правило: в деревне нужен бензогенератор, если есть необходимость в электроснабжении в любое время. Сети нестабильны и чинить их никто не будет в первые минуты после сбоя. Второе правило: генератор должен работать на том же виде топлива, что и машина. Если топливо внезапно кончилось, можно слить из машины, а если бак в машине пересох, то можно провести обратную процедуру.
Полная энергетическая автономия или как выжить с солнечными батареями в глубинке (часть 1. теоретическая) - 2
Если посмотреть в левый угол, то видно как генератор работает ради одной дрели и радиоприемника. После этой картины начали закрадываться мысли, что электричества нужно не так уж много, но часто. К примеру, вечером нужно освещать дом, на что требуется порядка 100 Вт энергии. Витали мысли о покупке второго, маломощного бензогенератора, но были отметены по ряду причин: тарахтение, обслуживание, механика, а значит износ и рано или поздно, выход из строя. Нужно было что-то автономное, простое, надежное.
Изучив форум автономщиков, перечитав сотни веток и научившись отличать монокристалл от поликристалла, было принято решение применить солнечную энергетику на благо конкретно взятого дома. Ведь на Хабре немало сообщений о том, как очередная сотовая компания в отдаленном регионе потратила много рублей и смогла сэкономить еще больше, а тут все наглядно, своими руками и на своем примере.

Перейдем к теории. Самое основное, с чем придется бороться в доме с автономной энергетической системой (далее автономкой), так это с желанием всех домочадцев включать чайники, утюги, микроволновки и прочую бытовую технику, потребляющую сумасшедшие киловатты энергии. Для фенов и утюгов можно запустить электрогенератор.
image
Итак, первым делом необходимо исключить большинство электроприборов, которыми мы пользуемся в обычной жизни: Электрочайники, электроплиты и прочее. Заменой будет любая газовая плита и баллон с газом, который могут заправить почти на любой АГЗС. Итак, готовим и греем при помощи газа — это третье правило автономки.
Освещение светодиодами. Можно брать светодиодные сборки, отдельные светодиоды или светодиодные ленты. В последнем случае можно закупиться оптово в китайском интернет-магазине сразу на весь дом и прилично сэкномоить. Основная задача — это выбрать напряжение светодиодов равное напряжению накопителей энергии в доме. Ведь любое преобразование будет съедать лишние Ватты. Отсюда четвертое правило: светодиодное освещение везде, где это возможно.
Датчики движения серьезно помогают экономить электричество — это также выявлено опытным путем. По пути в туалет, по лестнице на второй этаж или в прихожей лучше всего поставить датчик движения и светодиодную ленту. Это позволит избежать хождения в темноте к выключателю и избавит от лишних потерь энергии, когда кто-то забыл щелкнуть клавишей.
Полная энергетическая автономия или как выжить с солнечными батареями в глубинке (часть 1. теоретическая) - 4
Стоить такой датчик будет порядка 300-350 рублей, но он сэкономит массу нервов и энергии. Собственное потребление мизерно в сравнении со включенным и забытым освещением. Один забавный случай из практики: домашние питомцы быстро вычислили радиус действия датчика и ночами развлекались входя и выходя из зоны видимости, включая себе свет.

А теперь о технике, которая понадобится, чтобы создать автономку на солнечной энергии:
1. Солнечные батареи image
2. Контроллер заряда аккумуляторов от солнечных батарей image
3. Аккумуляторы. При обсуждении типа аккумуляторов было сломано столько копий, что даже вспоминать не хочется. Одна из самых сложных задач и наиболее дорогая часть системы. image
4. Инвертер из постоянного тока, в переменный с напряжением 220В. Полная энергетическая автономия или как выжить с солнечными батареями в глубинке (часть 1. теоретическая) - 8

Это четыре основных элемента автономной энергетической системы, основанной на солнечных батареях. О расширении функционала я расскажу во второй, практической, части, а пока распишу минимальную автономку для дачного домика, где хочется вечером посмотреть телевизор, выйти с ноутбука в сеть и при свете лампы посидеть за столом. Все считается исходя из средней полосы России в период с апреля по сентябрь. В другое время года солнца заметно меньше, да и дачный сезон практически закрыт или еще не открыт.

Берем исходное потребление:
1. среднестатистический ноутбук с потреблением 80 Вт*ч будет работать 5 часов в день
2. среднестатистический телевизор с потреблением 40 Вт*ч (ЖК) будет работать 3 часа в день
3. освещение 3 светодиодными лентами (24 Втшт), которых хватит на помещение порядка 40 м.кв. будет работать 4 часа

Итого мы имеет необходимость энергии: 616 Вт
Если в качестве энергонакопителя будет выбран обычный автомобильный аккумулятор с напряжением в 12 В, то за вечер будет потрачено 51 Ач. Чтобы не высадить аккумулятор и продлить срок его службы, рекомендуется разряжать аккумулятор не более, чем на 30%, а значит необходимая емкость составляет от 150Ач и выше. Кроме того, за световой день необходимо будет восполнить потраченные амперчасы, а еще нужно учесть КПД и непостоянство солнца, чтобы подобрать необходимое количество солнечных батарей. Допустим, что солнце будет светить в течение 8 часов, из них будет облачно 3 часа и эффективность выработки энергии упадет. Таким образом, мы должны компенсировать 51 Ач за 5 часов. Казалось бы, нет ничего проще: 10 А вливаем 5 часов и все, но у солнечной энергетики масса нюансов. Аккумуляторы не принимают заряд линейно — к «наполнению» аккумулятора энергией принимаемый ток снижается и последние часы зарядка идет крайне медленно.

Переходя к подсчету необходимого оборудования, которое потребуется преобрести для электрификации дачного домика, получаем:
1. Солнечная батарея 2 шт х 100 Вт — 15000 р
2. Контроллер заряда самый простой — 800р
3. Аккумулятор 190 Ач — 8500 р
4. 3 светодиодные ленты — 1200 р.
5. Инвертер 12В-220В — 2000р.
Итого: 27500 рублей

Оборудование считалось самое недорогое с учетом того минимума комфорта, который описан выше. Если материал понравился и хочется увидеть реализацию более мощной и действующей системы, прошу дать знать, чтобы я принялся за написание второй части.

Автор: shuvaevgl

Источник

Поделиться

* - обязательные к заполнению поля