Альтернативные источники энергии для электроснабжения дачи или дома

Альтернативные источники энергии

В современных городах существует высокая концентрация населения, которому поставляется электрическая энергия высокого качества. А в сельской местности, характеризующейся протяженными линиями воздушных передач, этот вопрос до конца не решен.

Напряжение, подводимое к зданиям, расположенным на удаленных концах ЛЭП, не только не отличается стабильностью, но может отключаться по различным причинам.

В этой ситуации люди ищут альтернативные источники электрической энергии, которые способны поддерживать нормальное электроснабжение на даче и в частном доме.

Наши советы помогут домашнему мастеру выбрать наиболее подходящий тип генератора, который оптимально подойдет для восстановления напряжения на время устранения неисправностей на питающей ЛЭП или позволит использовать его мощность для постоянного электроснабжения.


Краткие сведения о возможностях домашней электростанции

Термином «генератор» называют технические устройства, способные вырабатывать электрический ток за счет преобразования какой-то исходной энергии в электричество. Например, на автомобиле оно создается за счет механического вращения ротора внутри статора, а у гелиобатареи — в результате облучения лучами солнечного света чувствительных фотоэлементов.

Электрические генераторы выпускаются широким ассортиментом, выполняют различные задачи электроснабжения. Для правильного выбора альтернативного источника энергии его необходимо точно проанализировать по характеристикам:

  • максимальной мощности нагрузки;
  • видам электрического тока: постоянной или синусоидальной формы;
  • параметрам потребителей (резистивная или реактивная нагрузка), влиявших на запуск и работу;
  • продолжительности рабочего цикла;
  • способам включения: ручной или автоматический режим;
  • другим специфическим условиям эксплуатации.

Это значит, что один альтернативный источник энергии способен автономно обеспечивать электрическим питанием не только частный дом, но и поселок, а другой — едва справится с мощностью потребителей одной квартиры. Но стоимость их будет отличаться на несколько порядков.

Минимальные требования к домашнему источнику электроэнергии

Перед выбором самого простого генератора для дома следует учесть только основные приборы, которые он должен питать, и подбирать его по их параметрам. Например, если электричество отключают всего на несколько часов, то можно исключить работу холодильников и морозильников, ибо они способны держать холод в течение этого периода.

Минимальные функции бюджетного источника электрической энергии способен обеспечить обыкновенный автомобильный аккумулятор с напряжением 12 вольт любой мощности, но, желательно — увеличенной. К нему можно подключить:

  1. резервное освещение на основе нескольких светодиодных светильников;
  2. Светодиодные лампы на 12 вольт

  3. ноутбук, компьютер или цифровой телевизор напрямую к выходным цепям блока питания. Этим исключается двойное преобразование постоянного и переменного напряжений 12 вольт в 220 и назад.
  4. Разъемы питания ноутбука

Аккумулятор будет питать эти приборы и постепенно разряжаться. Для его подзаряда достаточно использовать снятый с автомобиля генератор, ротор которого можно крутить велосипедным тренажером.

С этой целью заднее колесо велосипеда просто вывешивают на подставке, а на одну из его свободных звездочек устанавливают вторую цепь, которая будет передавать крутящий момент от педалей на ротор автомобильного генератора.

Звездочки заднего колеса велосипеда
Можно использовать любой другой доступный способ передачи энергии вращения, например, за счет создания прямого контакта от покрышки колеса прямо на наконечник оси ротора.

Прямая передача вращения-покрышки ротору генаратора
За счет такой простой конструкции удобно заниматься на велотренажере и одновременно смотреть телевизионные передачи или пользоваться интернетом с ноутбука или компьютера. В условиях дефицита физических нагрузок это довольно неплохой способ поддержания здоровья и одновременной экономии электроэнергии для дома.

Самодельный генератор из велосипеда с аккумулятором

Обзор особенностей альтернативных источников энергии

Возможности синхронных и асинхронных конструкций

Генератор, преобразующий механическую энергию в электрическую, работает следующим образом:

  • обмотка ротора вращается внутри магнитного поля и по ней протекает ток;
  • его магнитное поле по магнитопроводу проникает через витки статора и индуцирует в них синусоидальный электрический ток.

В зависимости от конструктивных особенностей статора и ротора их электромагнитные поля могут вращаться одинаково, как у синхронных конструкций, или — быть смещены на величину скольжения у асинхронных.

Простой самодельный генератор асинхронного типа можно сделать своими руками из обыкновенного асинхронного двигателя. Его просто надо подобрать по электрическим характеристикам и, особенно — величине вырабатываемой мощности.

Выбирая для дома конструкцию генератора по мощности, учитывают, что при запуске любых электрических двигателей в схеме питания возникают токи нагрузок с апериодическими составляющими. Их может устранить только специальная система подключения частотного преобразователя, которая еще редко применяется на практике.

Графики токов запуска асинхронного двигателя
Большие амплитуды токов обычного запуска двигателя способны заглушить работу генератора асинхронного типа. Поэтому при его подборе под нагрузки подобного индуктивного типа необходимо предусматривать трехкратный запас мощности. А синхронным моделям подобный резерв создавать не требуется.

На основе синхронных и асинхронных конструкций работают автономные генераторы, получающие питание от двигателей внутреннего сгорания, а также водяные и ветряные конструкции, выполняющие задачи электроснабжения различными способами.

Генераторы на двигателях внутреннего сгорания

Сейчас домашнему мастеру не сложно купить подобную заводскую модель, ориентируясь не только на стоимость топлива и конструкции, но и выходную цену производства одного киловатт часа электроэнергии. Эту характеристику желательно просчитать для всех типов двигателей сгорания.

Бензогенераторы

Подобные альтернативные источники электрической энергии создаются для непрерывной эксплуатации в течение нескольких рабочих часов. Самые маленькие модели, обладая небольшим весом, способны вырабатывать мощность менее 1кВт.

Бензиновый генератор
Простая конструкция имеет отвод тепла за счет естественной рециркуляции воздуха. После этого она требует остановки для охлаждения и обслуживания.

На лицевой панели расположены элементарные органы управления и приборы контроля работы бензинового двигателя и электрических характеристик генератора. Они необходимы для визуального наблюдения параметров со стороны оператора.

Средний класс бензогенераторов способен выдавать мощности до нескольких киловатт для электроснабжения частного дома.

Бензогенератор

Генераторы на дизельном топливе

Альтернативные источники энергии, работающие на солярке, лучше приспособлены к длительному электроснабжению потребителей. Они могут иметь систему обдува и отдельные функции, облегчающие эксплуатацию. Обычно их выпускают с повышенной мощностью.

Дизельный генератор
Дизельные генераторы, как и бензиновые, образуют неприятный для человека выхлоп отработавших продуктов сгорания топлива, при работе создают раздражающий слух шум. Поэтому они требуют установки в удаленных помещениях и монтаж системы отвода газов от дома в атмосферу.

Газогенераторы

Эти альтернативные источники энергии питаются от различных видов природного газа, включая метан. Выходная мощность, как и у дизельных конструкций, может составлять от нескольких киловатт, что вполне достаточно для электроснабжения отдельного дома.

Газовый генератор
Приборы среднего класса мощности уже имеют в своем составе систему автоматики, использующую режим автоматического включения резерва — АВР, который оперативно восстанавливает питание дома при пропадании напряжения на основной линии электроснабжения.

По сравнению с дизельными аналогами равной мощности газогенераторы меньше шумят, а выделяемые продукты сгорания не обладают высокой токсичностью.

Газогенераторы часто выпускают в модульном контейнером исполнении, позволяющем устанавливать их поблизости от жилого здания. При подключении к системе газоснабжения или специальной емкости, регулярно заправляемой топливом, они способны работать в качестве источников постоянного электроснабжения.

Генераторы комбинированного типа

В зависимости от конструкции подобные альтернативные источники энергии способны работать на различных видах топлива. Чаще всего они используют сочетания газа с бензином или соляркой.

Газобензиновый генератор
Генераторы комбинированного типа обладают преимуществами газовых конструкций и в то же время их двигатель способен работать от других видов топлива.

Перечисленные устройства генераторов приведены с минимальным набором функций электроснабжения, которые могут понадобиться владельцу частного дома или дачи. Более мощные конструкции в каждом классе способны выполнять повышенные задачи, работая автономной электрической станцией.

Генераторы на природной энергии

Домашнего мастера могут заинтересовать конструкции альтернативных источников энергии, работающих за счет:

  • порывов ветра;
  • течения воды;
  • облучения солнечным светом.

Ветрогенератоы

Довольно заманчивые предложения об использовании энергии ветра часто заканчиваются разочарованием.

Ветрогенератор
Причин для этого много потому, что такие альтернативные источники энергии на первый взгляд обладают простой конструкцией, а на самом деле требуют точного инженерного расчета и анализа метеорологических особенностей местности.

Многие попытки изготовить ветрогенератор своими руками заканчиваются неудачами из-за:

  • трудностей создания устройства эффективного ветряного колеса с лопастями винта аэродинамической формы, которая давно применяется в самолетостроении;
  • сложностей учета меняющихся скоростей ветра;
  • расположения вращающихся частей на высоте вдали от жилого строения;
  • обеспечения жесткой и прочной конструкции мачты, способной надежно противостоять ураганным нагрузкам.

Производители ветрогенераторов стандартизируют свою продукцию под разные климатические условия, предлагают всевозможные технические решения по мощности, различные способы установки вплоть до простого монтажа на крыше здания. Однако это может закончиться расшатыванием строительных элементов стен и крыши, образованием в них трещин.

Самодельные гидроэлектростанции

Альтернативные источники электрической энергии, использующие мощности водяного потока, проще всего подходят для изготовления своими руками.

Самодельная гидростанция
Они могут работать от небольшого ручья, как видно на фотографии, или направляемого на них более мощного потока реки.

Самодельная гидростанция на реке
Показанная ниже гидроэлектростанция собрана руками нескольких умельцев. Она питает бесплатной электроэнергией 30 домов в сельской местности.

Самодельная гидроэлектростанция
Для подобных конструкций можно использовать асинхронные электродвигатели, переключенные в режим генератора. Их устанавливают на стационарно смонтированном оборудовании, как показано на фото выше, или на плавающих станциях.

Энтузиасты гидроэлектростанций создают свои устройства разных типов, используя их в самых неожиданных местах, например, потоках фекальных вод очистных сооружений.

Недостатки подобных конструкций:

  1. обязательное наличие потока воды, способного крутить водяное колесо;
  2. замерзание водоемов во время морозов.

Чтобы не терять электроэнергию гидроэлектростанции в зимний период существуют конструкции водяных колес, располагаемых на дне реки. Они создаются для круглогодичного электроснабжения.

Солнечные батареи и станции

Если первоначальные конструкции гелиобатарей разрабатывались только для космических аппаратов, то сейчас их массово производят для бытового использования.

Самодельная гелиостанция
Солнечные батареи работают в разных устройствах. Они применяются для питания электроэнергией небольших приборов в качестве автономного источника и мощных электрических станций.

Состав солнечной станции
Для создания домашней гелиостанции необходимо использовать:

  • солнечные батареи, которые вырабатывают постоянный ток;
  • контроллер, принимающий и распределяющий энергию батарей на:
    • аккумуляторы, служащие накопителями;
    • потребители постоянного тока;
  • инвертор, изменяющий форму сигнала до чистого синуса и повышающий его напряжение до 220/380 вольт.

Все эти устройства необходимо согласовать по мощности, техническим характеристикам и нагрузкам.

Выбирая любую конструкцию альтернативного источника энергии для электроснабжения дачи и дома, не забывайте об элементарном соблюдении правил электрической безопасности. Обязательно используйте автоматические защитные устройства.

Практическую реализацию принципов автономного электроснабжения дома и оборудования фермы на примере ветрогенератора и солнечной электростанции можно посмотреть в видеоролике компании МикроАрт.

Поскольку статья носит чисто обзорный характер, то многие технические вопросы в ней не раскрыты. Задавайте их в комментариях. Сейчас вам удобно поделиться этим материалом с друзьями в соц сетях.

  1. 5
  2. 4
  3. 3
  4. 2
  5. 1
(5 голосов, в среднем: 5 из 5)

2 комментария

  1. Вариантов много, но лучший — бензогенератор. Иногда использую, 800 гр. бензина/час и мощность 2квт.

    1. Владимир, у каждого владельца дома свои потребности в электроснабжении. Для питания малых потребителей бензиновый генератор действительно нормально подходит. Поэтому его и покупают обычно в сельской местности, как поступил мой сосед по даче. Правда, он уже третий год у него стоит без работы…

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *