Альтернативное электроснабжение с помощью солнечных батарей и аккумуляторов (наш опыт)

Пишу исходя из нашего опыта и опыта соседей поселенцев. Скажу сразу, что мы отказались от солнечных батарей и аккумуляторов и подключились к сети 220В, хотя до этого искренне верили, что нам будет достаточно электроэнергии, вырабатываемой одной солнечной батареей 120Вт. Оказалось, что это не так. Зимой в средней полосе слишком мало солнечных дней и эффект от солнечной батареи невелик. А энергии на освещение зимой требуется намного больше, поскольку световой день короткий. Приходилось постоянно заводить бензогенератор, чтобы подзарядить аккумуляторы, а это сводит на нет всю экологичность альтернативного электроснабжения.

Мы экономили драгоценную электроэнергию и частенько сидели при свечах. Если совсем не заводить бензогенератор, то энергии нам едва хватало на 1 энергосберегающую лампочку 15Вт не более 4-5 часов в день. При этом, на контролере очень часто загорался красный индикатор, напоминая, что пора подзарядить аккумуляторы. А когда у нас появился ноутбук, энергии стало катастрофически не хватать, выручал бензогенератор. Забегая вперед скажу, что если использовать для освещения светодиодные светильники, то энергии на нормальное освещение хватит, даже если не заводить бензогенератор. Многие наши соседи живут с солнечными батареями уже давно и привыкли. Здесь вопрос еще в том, насколько сам человек готов снизить свои запросы и потребности ради экологии, природной тишины пространства и т.д. На практике все тарахтят генераторами часа по 2 в день минимум, некоторые и по 4-5 часов в день.

Теперь есть четкое понимание того, как все организовать максимально эффективно, и многим людям этот опыт может пригодиться, ведь не у всех есть возможность и желание подключиться к сети. Что, на мой взгляд, должна включать в себя альтернативная система электроснабжения:

1. Солнечная батарея 100-150 Вт. (у нас была 120Вт). Одной или двух вполне достаточно, чтобы полгода у вас не было проблем. Энергии хватает. Помимо затрат на освещение, мы, например, заливали летом фундамент и включали несколько дней насос «Малыш» и бетономешалку. Проблем не возникло. Можно ставить и много солнечных батарей, если финансы позволяют, только зимой, когда солнышка мало, они простаивать будут все равно. Многие сейчас покупают готовые кремниевые элементы солнечных батарей, паяют их сами и закрывают обычным стеклом. Получается самодельная солнечная батарея в разы дешевле покупной. Стоимость всех элементов такой батареи мощностью 140Вт составляет не более 5000руб, так что вполне имеет смысл делать их самим. По поводу установки солнечной батареи скажу одно: угол наклона солнечной батареи меняйте ежемесячно, настраивайте под 90 градусов к падающим лучам полуденного солнышка. Зимой солнышко низко и батарея будет почти вертикально стоять/висеть, а летом – высоко, и батарею придется наклонить под соответствующим углом. Если батарей 2 штуки, не ставьте их в одной плоскости, а например одну разверните на юго-восток, а вторую на юго-запад (первая будет до полудня аккумуляторы заряжать, вторая после).

2. Контроллер зарядки аккумуляторов (очень нужная штука – не дает аккумуляторам перезаряжаться и сильно кипеть, при низком заряде аккумуляторов отключает нагрузку и не дает просадить аккумулятор ниже критического значения, а то ведь можно и испортить). Стоит примерно 2 000 рублей (самый простенький).

3. 1-2 автобусных аккумулятора емкостью 190-210 Ампер-часов каждый. (у нас было 2шт по 190А*ч). Весят по 50 кг, стоят примерно по 7000рублей и выше, устанавливаются стационарно. Место установки – не на морозе, иначе зимой при низкой температуре и недозаряженные могут и замерзнуть. В доме ставить нежелательно, при зарядке электролит в аккумуляторах кипит и выделяются пары серной кислоты. Идеальное место – подполье, если только там достаточно тепло зимой (до -5*С). Есть еще вариант – на чердаке, если утепление потолка выполнено как в деревенских старых домах. Там потолок дома является полом чердака. На доски насыпаны опилки, мох, сухие листья вперемешку с землей или песком в качестве утеплителя, и если это немножко разгрести и поставить туда аккумуляторы, то тепло от потолка будет их обогревать. Сверху придется аккумуляторы утеплить, и обеспечить пожаробезопасность (я бы соорудил закрытый ящик из фанеры без дна и утеплил сверху негорючей минватой). Если устанавливаете аккумуляторы в доме, то стоит потратиться на гелевые аккумуляторы, у них нет паров кислоты. Стоят они как минимум раза в 2 дороже автомобильных, по эксплуатации и сроку службы ничего сказать пока не могу (нет опыта). Теоретически срок службы 10лет, практически у одного из соседей такой аккумулятор вышел из строя уже через год интенсивной эксплуатации. Здесь, видимо, очень важно соблюдать правила эксплуатации. Знаю, что гелевые аккумуляторы очень требовательны к температуре, желательно для них 20*С + 5*С. Теперь о емкости аккумуляторов, для чего нужны такие большие? Дело в том, что с автомобильного аккумулятора можно «безболезненно» снять только 30% энергии (это соответствует напряжению на клеммах около 12 Вольт), если берешь больше, то начинается интенсивная сульфатация свинцовых пластин. Проще говоря, на пластинах выпадает нерастворимый осадок сульфатов, активная поверхность пластин уменьшается, и неизбежно снижается емкость аккумуляторов. Многие наши соседи знают это на своем опыте, пока аккумулятор новый – заряда хватает надолго, а через полгода-год заряжать приходится раза в 2 чаще, и в итоге покупают новый. Кроме того, зимой, в периоды когда долго нет солнышка, очень важно, сколько ампер-часов запасено в твоих аккумуляторах. От этого зависит, насколько много и часто придется использовать генератор для подзарядки. Поэтому такие мощные аккумуляторы (по 190-210Ампер/часов) наиболее целесообразны для стационарной установки, а если будете носить аккумуляторы на зарядку в ближайшую деревню, то обычно покупают не более 90Ампер/часов, они поменьше весят. По опыту наших поселенцев новый аккумулятор служит от 1 года до максимум 4-5 лет (это у тех, кто НИКОГДА его не просаживает ниже 12 Вольт, таких мало). В основном 1-2 года. Это сводит на нет всю экологичность альтернативного электроснабжения.

4. Инвертор. Делает из 12 Вольт постоянного тока 220 Вольт переменного. Их в продаже множество. Отличаются и по цене и по качеству очень сильно. Основной вопрос здесь – синусоидальность выдаваемого тока и напряжения. Дешевые инверторы выдают, как правило, модифицированную ступенчатую или трапецеидальную синусоиду, а это создает скачки тока и напряжения при подключении к инвертору индуктивной нагрузки (любые двигатели, особенно асинхронные). При этом, как сам инвертор, так и подключенный к нему электроприбор, могут выйти из строя. У нас стоял инвертор Mobilen мощностью 1кВт (кратковременная пиковая мощность 1,4кВт). Стоил примерно 7 000 рублей. Хорошие отзывы слышал от соседей об инверторах «Чистый синус». Мы включали через наш инвертор стиральную машину активаторного типа, бетономешалку 150Вт, насос «Малыш» для полива огорода, маломощные (до 1кВт) электроинструменты. Все работает. Однако сосед через такой же инвертор пробовал подключить насосную станцию – не получилось. Там асинхронный движок в колодце закачивает воду под давлением в накопительный бак с мембраной, то есть работает в режиме очень тяжелого пуска. Ничего не сгорело, но и не заработало. Примерно такие же условия пуска имеют место быть у компрессоров бытовых холодильников. Кстати, холодильники (если уж очень нужно) есть в продаже и такие, которые работают не от электричества, а от газового баллона.

5. Бензогенератор, или газогенератор (работает как и бензо, только от обычного газового баллона). Мы использовали бензогенератор «Вепрь» 2,7кВт. Стоил, когда покупали примерно 20 000рублей, сейчас дешевле стали. Расход 92 бензина под нагрузкой около 1 литра в час, то есть достаточно дорогое удовольствие! Кроме того, много шума и токсичный выхлоп. Соседи приспособились для снижения шума устанавливать генераторы в самодельные утепленные ящики – удобно и шума меньше. Есть генераторы 600-800Вт, очень компактные, сравнительно недорогие, уровень шума у них раза в 2-3 меньше, расход топлива тоже. Вполне подойдут для подзарядки аккумуляторов. Недостаток – низкий ресурс и 2-х тактный двигатель. Такому труднее справляться со скачками нагрузки. Например, если включить в него лампочку и стиральную машину, то при остановке мотора лампочка может сгореть из-за броска напряжения. Заманчивая тема – газогенераторы. Выхлоп у них малотоксичный, газ сгорает почти полностью, газ в 2 раза дешевле 92 бензина! Однако и здесь есть свое большое НО. Летом они работают хорошо, а зимой, когда подзаряжать аккумуляторы требуется гораздо чаще, возникают трудности (особенно в сильные морозы). Газ, при расширении и выходе из баллона, сильно охлаждает баллон и редуктор и все это может перемерзнуть в самый неподходящий момент. Какой выход? Например, можно поместить газовый баллон с редуктором в доме или в подполье, а генератор на улице, только шланг нужен длинный. Некоторые приспособились ставить небольшой газовый баллон с редуктором напротив выхлопной трубы генератора. Тогда главное – запустить генератор, чтобы он начал работать, приходится дергать за шнур до 20 раз, а дальше он будет сам греть баллон с редуктором (это однако может быть опасно). Думаю, при морозе -25-30*С этот способ может уже не сработать, не получится запустить генератор, Бензогенератор у нас заводился достаточно легко при -25-30*С. По мощности генератор подбирается исходя из электроприборов, которые собираетесь от него запитывать. Обычно это электроинструмент для строительства (электродрели, «болгарки», электрорубанки, цепные электропилы, электролобзики, торцовочные дисковые пилы и т.д.), и насос огород поливать, стиральная машина, освещение, зарядное устройство для аккумуляторов. Для таких целей вполне хватит генератора мощностью 2,5-3 кВт, а если нужно запускать станок или сварочный аппарат, тогда сразу стоит брать генератор на 4-5кВт. Еще у многих соседей сейчас популярен бензогенератор инверторного типа «Fubog». Выгоден тем, что у него есть экономичный режим, когда он работает вполовину мощности и меньше бензина расходует (удобно аккумулятор заряжать). При этом работает он достаточно тихо, по сравнению с обычными генераторами, а недостаток - ремонтируют их только в Москве.

6. Мощное зарядное устройство для аккумуляторов. Например, типа ОРИОН PW415. Устройство полуавтоматическое (само уменьшает ток в конце зарядки, чтобы электролит не выкипал), очень удобно и сравнительно недорого. Стоит около 2000 рублей/шт. и выдает зарядный ток до 20 Ампер (этим и ценны, т.к. все остальные устройства этой ценовой категории выдают до 10 ампер максимум). Для того, чтобы с максимальным эффектом использовать то время, когда придется включать бензо или газогенератор зимой, зарядное устройство должно быть как можно мощнее, неплохо если ампер на пятьдесят. Ведь зарядный ток аккумулятора 190А/ч составляет 19 ампер, двух - соответственно 38 ампер.

7. Самый экономичный вариант освещения получается со светодиодными светильниками на 12 Вольт, но он и самый дорогой. Делать освещение на 220 Вольт от инвертора крайне неэкономично. Дело в том, что инвертор, даже на холостом ходу, потребляет немало электроэнергии, да и преобразовывает с КПД отнюдь не 100% (потери на нагрев, работу охлаждающих вентиляторов и т.д.). Можно покупать светодиоды россыпью на радиорынках и паять их самому. Лично я так делал, брал светодиоды на 20-30мА/3,2В, паял их по 4 штуки последовательно, монтировал в самодельные корпуса, и получались неплохие светильники на 4, 8, 12, 16… до 60 светодиодов. Они нам здорово послужили, потом я их раздарил. Сейчас можно уже не паять, давно появились светодиодные блоки на 12Вольт, которые можно ставить вместо лампочек в «поворотники» и габаритные фонари автомобилей. Покупают также в автомагазинах готовые люминесцентные светильники освещения салона ГАЗ. Светодиодные блоки на 12 Вольт сейчас также применяют для освещения наружной рекламы, и их можно купить в Москве – самые популярные сейчас в нашем поселении! Стоит отметить, что светимость светодиодных светильников очень сильно зависит от напряжения аккумулятора. Когда аккумулятор свежезаряженный, светят очень ярко, а когда подсел – значительно слабее. Не зависят от напряжения аккумулятора люминесцентные экономичные лампочки на 12 Вольт, будут одинаково ярко гореть, пока аккумулятор совсем в ноль не разрядится. Стоят около 150-250рублей/шт. Обычно их приходится заказывать в фирмах, занимающихся оптово-розничной продажей электропродукции (во Владимире - «Энергомаш»). Светодиодные светильники потребляют намного меньше электроэнергии, чем люминесцентные лампы. Светильник-линейка (самодельный) на 60 светодиодов около 70мА, люминесцентная лампа 15Вт – 1000мА (1ампер).

8. Автомобильный прикуриватель на 12Вольт. Очень удобен для зарядки сотового телефона. Автомобильные зарядные устройства для сотовых телефонов есть в любом магазине и стоят недорого. Тогда не нужно будет включать инвертор, чтобы зарядить телефон, тем самым экономится электроэнергия.

9. Грамотно выполненная электропроводка. Если альтернатива у вас ненадолго, можно обойтись и времянками, только нужно понимать, что короткое замыкание крайне нежелательно и может повредить аккумуляторы. Обязательно необходимо предусматривать защиту от КЗ.

Теперь несколько слов об эксплуатации всего этого оборудования. Летом все понятно, солнышка много, энергии хватает, генератор включать не требуется. Зимой пользуетесь электроэнергией более экономно, а когда возникает нехватка энергии, заводите вечером часа на 2-3 генератор. Шум от его работы сведен к минимуму и не напрягает ни вас ни соседей. Пока работает генератор, вы максимально используете время его работы, а именно: подзаряжаете аккумуляторы, заряжаете все, что можно от 220 Вольт (ноутбуки, DVD и т.д.), пользуетесь для освещения в эти 2-3 часа лампочками 220Вольт, а также планируете заранее на это время работу с электроинструментами, если это удобно. Аккумуляторы за эти 2 часа, скорее всего, не зарядятся до конца, но наберут энергии, которой хватит на несколько дней и при этом не будут сульфатироваться. Срок их службы не будет неоправданно сокращаться. При таком подходе, как мне кажется, обеспечивается неплохая эффективность альтернативного электроснабжения и минимизация загрязнения окружающей среды. Еще пару слов о КПД зарядки аккумуляторов. В начале зарядки, когда аккумулятор сильно подсевший, КПД зарядки высокий, а чем дальше, тем он ниже, поскольку много энергии тратится на нагрев электролита и газообразование. Таким образом, нужно понимать, что из тех ампер/часов, которые вы «закачаете» в аккумуляторы за 2-3 часа работы генератора, половина или даже больше энергии уйдет в потери.

Кроме освещения, можно от 12 Вольт слушать музыку, и не обязательно при помощи автомагнитолы. Мы, например, вынули батарейки из обычного CD проигрывателя Philips и вместо 9 вольт (6 батареек по 1,5 вольта) подключили 12 Вольт. Все работает, и энергии потребляет совсем немного.

Ну вот и все, что я хотел рассказать, а дальше как в песне: Думайте сами, решайте сами, иметь или не иметь! И еще, этот опыт научил нашу семью экономному и бережному расходованию электроэнергии.

Рябов Алексей (п.Родное).