АВТОНОМНОЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ ЗАГОРОДНОГО ДОМА

В течение трёх лет мне пришлось жить в загородном доме без централизованного электроснабжения и за это время удалось наладить автономную энергетическую систему, которая позволяет жить семье в любое время года

Сейчас многие люди стремятся построить загородные дома и, по возможности, проводить там больше времени. При этом энергетика пригородов развивается слабо, а отключения стали привычным явлением. К тем, кто хочет добиться автономности в энергоснабжении дома, обращён этот материал. Вот некоторые соображения и описание достигнутого: Задача автономного электроснабжения может решаться двумя принципиально разными способами:

* установка постоянно работающей электростанции, которая обеспечивает все потребности в электричестве;

* создание комплексной системы электропитания, которая может в себя включать и электростанцию, но работающую только тогда, когда нужна большая мощность или другие источники энергии исчерпаны. Первый способ обладает тем преимуществом, что позволяет не решать множество задач и даёт возможность пользоваться стандартными техническими решениями, но имеет несколько противопоказаний:

– необходима электростанция, имеющая большой моторесурс, малый расход топлива, предназначенная для круглосуточной эксплуатации в необслуживаемом режиме, не создающая радиопомех, шума и вибраций, а следовательно, дорогая (правда, некоторые из этих проблем можно свести на нет своими силами);

– необходимо хранилище топлива и, при том, пожаробезопасное;

– для установки электростанции нужно специальное помещение, имеющее хороший фундамент, толстые стены, вытяжную вентиляцию, уходящую в небо выхлопную трубу;

– для устранения неприятных запахов желательно установить достаточно высокую выхлопную трубу, но у неё, при эксплуатации в зимнее время, возникнет проблема, состоящая в том, что большая часть трубы не будет прогреваться выше точки росы и, как следствие, после остановки электростанции, собравшаяся в трубе вода будет замерзать и закрывать трубу. Эту проблему можно решить, установив у нижней точки трубы сливной кран, с которого спускать конденсат перед выключением электростанции или (и), обеспечив теплоизоляцию всей трубы.

Снизить расходы на топливо можно, переведя электростанцию с жидкого топлива на газообразное, что одновременно снизит токсичность выхлопных газов, но этот способ применим только для четырёхтактных двигателей. Все перечисленные соображения были использованы при установке электростанции АБ-4, которая во многом уступает импортным, но имеет и крупные преимущества: дешевизна, нетребовательность к условиям эксплуатации, большой моторесурс, доступные запчасти – в её основе используется двигатель (вернее, его 1/2 часть) от 30-сильного «Запорожца». На АБ-4 легко монтируется автомобильный стартер и АКБ, в результате чего получается удобная электростанция, которую может завести и ребёнок. АБ-4 была установлена в пристройке к гаражу, и часть охлаждающего потока воздуха (у неё – воздушное охлаждение) в зимнее время подаётся в гараж. Выхлопная труба 3/4 соединена с электростанцией отрезком гофрированной трубы из нержавейки, а перед трубой на стене помещения смонтирован автомобильный глушитель. В качестве топлива используется газ пропан в баллонах по 50 л. Мощности АБ-4 вполне достаточно для работы любых электроинструментов, включая электросварку. Но используется она не постоянно т.к., при всех ухищрениях, уровень шума всё же заметен, в особенности вечером летом, а зимой, когда окна и двери закрыты, в доме ничего не слышно. Кроме того, на самом деле постоянно такая мощность не нужна, а использование электростанции почти на холостом ходу непрактично – износ всё равно идёт и КПД стремится к нулю. Поэтому мной был реализован более сложный вариант, соответствующий второму способу. Для начала были подвергнуты сомнению некоторые сложившиеся стереотипы:

1. Ток должен быть переменным. Это утверждение навязано производителями электрооборудования во времена, когда единственным способом изменить напряжение было использование трансформатора. Сейчас, когда большинство устройств имеет бестрансформаторные блоки питания, им всё равно, постоянным током их питают или переменным. Простейший способ проверить годится ли Ваше устройство на питание постоянным током – убедиться в наличие автовольтажа или спросить у специалиста. Естественно, для питания постоянным током прекрасно подходят все лампы накаливания, электронагревательные приборы и устройства с коллекторными двигателями. Внимательно ознакомившись с имеющейся бытовой техникой, вы убедитесь, что проблемы возникают только с асинхронными двигателями, лампами дневного света, телевизорами (в части системы размагничивания кинескопа) и холодильниками. Все эти проблемы преодолимы. И поэтому у себя в доме я проложил две электросети: постоянного и переменного тока. Обе напряжением 220 вольт. В результате чего всё освещение и те устройства, которые удалось приспособить для постоянного тока, подключены к первой, а остальные – ко второй и работают только при наличии переменного напряжения, т.е., когда работает электростанция. Такая схема позволила использовать для запаса электроэнергии аккумуляторные батареи 12V 7А/ч, из числа применяемых в устройствах гарантированного электропитания компьютеров. Установлено два комплекта по 17 шт. АКБ данного типа являются необслуживаемыми, герметичными, не боящимися полного разряда и замерзания. Они развивают ток до 30 ампер, что при 220 вольтах даёт весьма солидную мощность. Запасённой в них электроэнергии мне хватает, при разумной экономии, на пару суток. Но всё же я предпочитаю раз в сутки заводить электростанцию на два-три часа и подзаряжать АКБ. Одновременно можно выполнять множество работ, для которых нужен переменный ток.

2. Второе заблуждение, что холодильник должен быть обязательно электрическим. На самом деле, в СССР, даже серийно, выпускались холодильники, питающиеся бытовым газом пропаном. На их основе делались и электрические холодильники абсорбционного типа: «Морозко», «Иней», «Ладога» и т.д. Вся разница состояла в том, что вместо миниатюрной горелки устанавливался электронагреватель. Если взять такой холодильник, вынуть из него нагревательный элемент, поставить запальник от водогрея и вытяжную трубу вывести через отверстие, где установлен переключатель режимов, то получится отличный газовый холодильник, расходующий около одного 50-литрового баллона пропана на два месяца непрерывной работы. Естественно, нужно вытяжную трубу вывести на улицу и соблюдать другие меры противопожарной безопасности.

3. Использование преобразователей постоянного напряжения в переменное – инверторов – для питания всей сети переменным током приносит больше проблем, чем удовольствия. Это связано с тем, что выпускаемые сейчас инверторы выполнены, как правило, с повышением напряжения с 12/24 вольт до 220. Следовательно, запасать энергию придётся в автомобильных АКБ со всеми их недостатками. Такие инверторы на достаточную мощность крайне дороги и не выносят работы на произвольную нагрузку (например, холодильник), кроме того, что бы ни писали в рекламных проспектах, на их выходе не синусоидальное напряжение, а прямоугольные импульсы, к которым многие электромоторы относятся очень плохо. И самое главное – в условиях сельской местности, в зоне неуверенного телевизионного приёма, даже незначительный уровень помех, создаваемый инвертором, лишает Вас возможности смотреть телевизор (и всех ваших соседей). Поэтому мне пришлось отказаться от использования инверторов везде, где это возможно и, если иначе – никак, то устанавливать самодельные бестрансформаторные инверторы 220-220, работающие на одну конкретную нагрузку, а не на всю сеть. Они получаются недорогие и не создают помех.

4. Система размагничивания кинескопа в современных телевизорах и мониторах компьютеров ежедневно не нужна. Эти приборы, как и сами компьютеры, прекрасно работают от постоянного тока, а петлю размагничивания надо отключить, поставив дополнительный тумблер. Его можно включать, когда телевизор питается переменным током и выключать, при постоянном. Чтобы получить законченную систему, её надо дополнить ветрогенератором и солнечной батареей. Правда, эти части, в большей степени требуют доработки, но, свою функцию всё же, выполняют. Ветрогенератор заряжает АКБ круглосуточно (когда есть ветер), так что к выходным АКБ полностью заряжена. Ветрогенератор изготовлен мной самостоятельно, т.к. всё что предлагается, несёт в себе стремление к гигантизму и плохо приспособлено к жизни. Поэтому ветроколесо выполнено карусельного типа из стеклопласта на эпоксидной смоле и размеры его невелики – 1х1,5 м. Такое колесо по силам изготовить и установить любому технически подготовленному человеку. Оно не создает переотражений радиосигналов и шума. Место установки – конёк крыши – наименее доступно для посторонних и наиболее доступно для ветра. В перспективе колёс будет несколько, стоящих рядом. Малые размеры колеса определяют его невысокую мощность, но малую ветровую нагрузку на стропила и отсутствие вибраций. Конечно, снимаемая с колеса мощность невелика – в среднем около 30 Вт, но это – в среднем, мощность зависит от скорости ветра, возведённой в куб. В два раза больше скорость ветра – в восемь раз больше мощность. И не надо забывать, что генератор используется не для питания, а только для зарядки АКБ. В качестве генератора используется переделанный генератор автомобиля, у которого вместо обмотки возбуждения установлены постоянные магниты, а старторная обмотка перемотана тонким проводом. Это даёт возможность получать приемлемый КПД, т.к. не расходуется весьма значительная мощность на возбуждение. Получаемое, сильно меняющееся от скорости ветра напряжение, выпрямляется и преобразуется в напряжение 220 вольт. Ветроколесо соединено с генератором, повышающим редуктором 1:5 и это – большой недостаток. Хотелось бы переделать генератор, установив в нём более мощные «редкоземельные» магниты и желательно увеличив число полюсов, тогда можно получить более высокий КПД и эффективную работу при очень малых ветрах без редуктора. (Вместо турбины карусельного типа лучше использовать турбину типа Савониус, или пропеллерную – Прим. ред.). Солнечная батарея может хорошо дополнять ветрогенератор для тех же целей, но с ней те же проблемы: то что предлагают – очень дорого и имеет низкое напряжение. Эксперименты с 12-вольтовой маломощной батареей показали, что при безоблачном небе можно рассчитывать на 12 вольт, 0,1 ампера, что вполне достаточно, если установить 20 шт. таких батарей, но где их взять по разумной, с точки зрения покупателя, цене? Изложенные соображения и результаты экспериментов показывают, что, с теми или иными сложностями задача решается даже в кустарных условиях, надо только оторваться от традиционных представлений. Конечно, это – не серийные образцы, но работу свою выполняют уже не один год. С удовольствием вступлю в переписку со всеми, кто готов к практическому движению в теории или деловому сотрудничеству. Можно писать в журнал «ТОЛК и ПОЛЬЗА» или на мой электронный адрес.

Олег Игоревич ВАСИЛЬКОВ oiwas@yandex.ru

Добавить комментарий

Зарегистрируйтесь на сайте чтобы иметь возможность оставлять комментарии