Инвертор, т. е. преобразователь постоянного тока в переменный, необходим в том случае, если имеются потребители переменного тока на напряжение 220 В. Нужно принять во внимание, что если потребители находятся на значительном расстоянии от АБ, то потери в проводах постоянного тока низкого напряжения могут оказаться значительными. Для предотвращения перезаряда и переразряда АБ необходим контроллер заряда АБ, который, как правило, встроен в инвертор.
В автономной системе электроснабжения необходимо применять только энергоэффективные приборы. Например, лампы накаливания очень не рекомендуются, т. к. при равной светоотдаче они потребляют ток в четыре раза больший, чем люминесцентные лампы. Несмотря на то, что обычно энергоэффективные приборы дороже, их эксплуатация может обернуться значительной экономией за счет снижения мощности источника энергии и емкости АБ.
Для увеличения времени автономной работы система бесперебойного электропитания также содержит еще один или несколько разновидностей возобновляемых источников энергии (ВИЭ): солнечные батареи (СБ), ветроэлектрические установки (ВЭУ) и термоэлектрические генераторы (ТЭГ). ВИЭ подключают к аккумуляторной батарее через контроллер заряда, который защищает АБ от перезаряда.
В средней полосе России летом приходит около 5 кВт·ч солнечной энергии на 1 м2. Около 10 % от этой энергии может быть преобразовано в электроэнергию в фотоэлектрических батареях. Зимой приход солнечной энергии в несколько раз меньше, чем летом.
Мощность ветроэлектрической установки пропорциональна квадрату диаметра ветроколеса и зависит от параметров электрического генератора. Номинальная мощность ветроэлектрической установки обычно достигается при ветре около 10 м/с. По ветровым условиям в средней полосе России за лето ветроэлектрическая установка вырабатывает менее 20 % количества электроэнергии от своего годового потенциала. Зато в остальное время года ветроэлектрическая установка работает эффективнее солнечной батареи. В Московской области, где среднегодовая скорость ветра равна 3 м/с, ветроэлектрическая установка вырабатывает 10–15 % от указанного производителем номинального количества годовой электроэнергии. Например, ветроэлектрическая установка мощностью 1 кВт за год выработает не 8760 кВт·ч, а лишь 876-1314 кВт·ч.
Указанные устройства ВИЭ можно использовать как по отдельности, так и в составе специальной аппаратуры, которая доступна на отечественном рынке, создавая из них умные электрические сети для личного использования.
Если вы решили оборудовать загородный дом автономной системой электроснабжения, то необходимо хорошо все подумать. Это оправдано, когда имеется большее поместье, и вы там живете полнокровной жизнью. Если же у вас небольшая загородная дача с шестью сотками земли, то строительство такой энергосистемы вряд ли целесообразно. В этом случае идеальным решением будут компактные дизельные генераторы, способные поместиться в багажнике автомобиля. После окончания выходных или летнего сезона такой генератор можно увезти обратно в городской гараж, чтобы там предохранить его от порчи или хищения.
2.2. Дизельные и бензиновые электрогенераторы
2.2.1. Особенности и преимущества электрогенераторов с двигателями внутреннего сгорания
Электрическая генераторная установка представляет собой двигатель на жидком или газовом топливе, соединенный с генератором электрического тока в единый агрегат (рис. 2.2). Принцип работы электрогенератора на жидком топливе заключается во вращении дизельным или бензиновым двигателем ротора электрогенератора, что приводит к появлению в обмотках генератора электрического тока, который подается к потребителю. Генератор переменного тока – альтернатор может быть синхронным или асинхронным.
Рис. 2.2. Устройство переносной дизельной или бензиновой электростанции
Различают портативные и стационарные электрогенераторные установки. Портативные установки монтируются на металлической раме, а стационарные прикручиваются болтами к станине с помощью демпфирующих прокладок, которые уменьшают передачу вибрации на раму и фундамент. Электрогенераторные установки могут служить резервными или постоянными источниками электроэнергии.
Электрогенераторы с двигателями внутреннего сгорания различаются по типам их двигателей, работающих на бензине или дизельном топливе.
2.2.2. Бензиновые электрогенераторы
Мощность бензиновых генераторов колеблется от 0,6 до 30 кВт. В генераторах этого типа применяют двух– и четырехтактные бензиновые двигатели воздушного охлаждения. В двухтактных двигателях бензин перемешивают с маслом. Наработка на отказ не более 500 ч. В четырехтактных двигателях бензин и масло заливают раздельно, т. е. бензин – в топливный бак, а масло – в картер.
Для продолжительной эксплуатации, примерно 8 ч ежедневно, предназначены двигатели профессионального класса с верхним расположением клапанов. Они оснащены системой автоматического останова при понижении уровня масла, имеют заметно больший ресурс по сравнению с двухтактными и считаются самыми надежными в своем классе. У них наработка на отказ составляет от 3000 до 4000 ч.
Примечание
Наработка на отказ – время, после которого необходима переборка двигателя.
Еще большим ресурсом обладают V-образные двухцилиндровые двигатели, устанавливаемые на мощные установки (9-15 кВА).
Основные преимущества бензиновой электростанции – простота и надежность в эксплуатации. Бензиновая электростанция в среднем потребляет 350 г топлива на 1 кВт·ч. Следует отметить, что большинство бензиновых электрогенераторов оснащено четырехтактными двигателями. Заправляют их обычным бензином А-92.
Станции, оснащенные карбюраторными двигателями, работающими на бензине, имеют небольшие размеры и вес и потому удобнее при транспортировке. Например, переносной электрогенератор HONDA EU10i (рис. 2.3) весит 13 кг, работает от четырехтактного одноцилиндрового двигателя с верхним расположением клапанов.
Рис. 2.3. Электрогенератор Honda EU10i
Бензиновая электростанция HONDA EU10i – мощный и надежный источник электрической энергии, выполненный в виде изящного чемоданчика. Переносной электрогенератор HONDA EU10i вырабатывает 1 кВА энергии в час. Вырабатывает энергии ровно столько, сколько нужно в данный момент: если подключить прибор мощностью 0,5 кВА, генератор будет работать наполовину мощности, расходуя меньше топлива.
Технические характеристики бензиновой электростанции HONDA EU10i:
• тип генератора – синхронный;
• номинальная мощность – 0,9 кВА;
• максимальная мощность – 1,0 кВА;
• напряжение, частота тока – 230 В; 50 Гц;
• регулирование напряжения – инвертор;