Маленький домик в лесу, куда можно приехать отдохнуть от городской суеты – это мечта, ставшая для многих реальностью. И самый лучший вариант такого домика – где-то совсем в глуши, вдали от ближайшей линии электропередачи.

 

Не подключенные к общей сети электрические системы, питающиеся от солнечной энергии и снабженные аккумулятором, с каждым днем становятся всё более и более доступными благодаря снижению цен на оборудование. Но, в отличие от домов, где люди живут круглый год (и где всегда можно контролировать состояние оборудования), домики, в которых планируется жить только во время сезона или на выходных, ставят особые задачи по выбору, эксплуатации и обслуживанию систем электроснабжения.

Первая задача, которую нужно решить при выборе системы электроснабжения, это предполагаемая продолжительность использования. Сколько недель или месяцев подряд дом будет оставаться свободным, и предполагается ли менять режим нагрузок в зависимости от сезона? К примеру, в местности с большим количеством снежных осадков такими домами можно пользоваться каждые выходные в течение лета, и время от времени оставаться в доме на неделю или две. Осенью и весной домом можно пользоваться только на выходных, а зимой приезжать только изредка, чтобы покататься на лыжах или сноуборде. В тёплом климате режим пользования домом может быть одинаковым круглый год.

В зависимости от режимов пользования системой электроснабжения может даже поменяться емкость аккумуляторных батарей, чтобы она соответствовала площади фотоэлектрических панелей. В тех не подключенных к сети домах, которые используются для проживания круглогодично, обычно выбирают мощность фотоэлектрических панелей (ФЭ-панелей) так, чтобы они поддерживали заряд аккумуляторов на уровне от 60% до 100% в течение одного солнечного дня.  Но если в доме планируется проживать только на выходных, ФЭ-панели можно выбирать меньшего размера, ведь в распоряжении имеется целая неделя, чтобы зарядить аккумуляторы до 100%. В дальнейшем, если мощности ФЭ-панелей будет не хватать, можно докупить ещё. Время автономной работы аккумуляторов (то есть время, в течение которого аккумуляторы могут питать дом без внешней подпитки) – тоже важный показатель, и его следует учитывать при выборе системы электроснабжения для периодов эксплуатации и простоя жилья. Вместе с тем, настоятельно рекомендуем устанавливать также и резервный генератор, который может быстро довести заряд аккумуляторов до 100%.

Нагрузки во время эксплуатации и во время простоя дома

Необходимо также оценить, какие нагрузки будут иметь место во время простоя жилья, т.е. времени, когда в домике никто не живет. Идеальным вариантом было бы сократить потребление энергии до минимума или вообще отключить систему электроснабжения. Конечно, можно и оставлять систему работающей на всё время простоя дома, но тогда система будет больше в размерах и будет более дорогой. Кроме того, ей нужно будет регулярно делать ремонт. Такими редкими нагрузками может быть беспроводное подключение к Интернету для удаленного контроля за системой, циркуляционные насосы, вентиляторы и органы управления солнечной системой отопления, а также удаленная охранная система. Более мощные потребители энергии – к примеру, холодильники и морозильники, лучше отключить. Фиктивных нагрузок можно избежать, вынув вилки электроприборов из розеток или отключив автоматы, а также установив переключаемые сетевые фильтры.

Стоит также рассмотреть вариант проживания в доме только на выходных, когда включены только некоторые стандартные потребители энергии (см. таблицу ниже). В облачную погоду аккумуляторы могут быстро разрядиться, поэтому имеет смысл активировать функцию «переключение нагрузки», т.е. включение мощных потребителей только при полностью заряженных аккумуляторах и при наличии внешней подпитки. Так вы сможете увеличить время автономной работы системы. Вы также можете увеличить время автономной работы простыми способами сбережения энергии. К примеру, в дождь можно скоротать время за игрой в го или карты, а не включать DVD-проигрыватель.

Выбор емкости аккумуляторов

В примере выше мы ставим задачей добиться времени автономной работы не менее 2 дней подряд, причем общая потребляемая энергия составит 2,628 кВт-ч. Однако это не означает, что аккумуляторов емкостью 2,628 кВт-ч будет достаточно.

За счет 15%-потерь энергии в инверторе и в проводах нам нужно устанавливать батареи общей емкостью 3,09 кВт-ч (2,628 * 1,15). Стоит также принять во внимание тот факт, что свинцово-кислотные аккумуляторы любого форм-фактора (а это самые популярные решения для не подключенных к сети домам - см. ниже) желательно не разряжать до заряда ниже 50% от номинального. Это значит, что для питания дома можно использовать только 50% мощности аккумуляторов, иначе срок службы батарей сильно сократится. В нашем случае потребуется банк аккумуляторов емкость 6,18 кВт-ч (3,09 кВт-ч * 2). Емкость аккумуляторных батарей рассчитывается в ампер-часах (А-ч). Перевод в киловатт-часы производится по простой формуле: нужно просто умножить количество ампер-часов на напряжение батареи, и затем сложить полученные числа каждого аккумулятора. К примеру, в стандартной батарее L-16 емкость составляет 350 А-ч, а напряжение равно 6 В. 350*6 = 2100 Вт-ч (или 2,10 кВт-ч). На два дня автономной работы нам нужна мощность 6,18 кВт-ч. Разделив 6,18 на 2,1, получим 2,94. Значит, нам нужно не менее 3 таких аккумулятора. Напряжение каждого аккумулятора равно 6В, поэтому для 12-вольтной системы нам нужны будут пары по 2 аккумулятора, для 24-вольтной – их четвёрки, а для 48-вольтной – группы из восьми аккумуляторов. Для нашего примера будет необходимо не менее четырех аккумуляторов, которые дадут мощность в 8,40 кВт-ч. Это больше, чем 6,18 кВт-ч, поэтому время автономной работы будет выше, а аккумуляторы будут меньше разряжаться. Это, в свою очередь, приведет к повышению срока службы батарей.

Выбор фотоэлектрических панелей в зависимости от емкости батарей

В этом аспекте время и частота проживания в уединенному доме могут сильно повлиять на схему и бюджет системы. Для домика, в котором люди проживают постоянно, и цена фотоэлектрических панелей в расчете на 1 Вт мощности достаточно низка, простая логика подсказывает установить столько ФЭ-панелей, чтобы заряжать батареи до заряда от 50% до 100% от полной емкости в течение одного «среднего» солнечного дня осенью или весной. Вероятнее всего, длительность такого дня будет меньше, чем время заряда в летние месяцы, и больше, чем зимой. Если предполагается, что электроприборами не будут пользоваться в течение нескольких дней, и за это время батареи будут заряжены до 100%, ФЭ-панели можно выбрать меньшего размера, с возможностью повышения их площади в будущем, если схема проживания в доме изменится. Для примера выше можно взять стандартные панели, устанавливаемые в Колорадо, размер которых выбран в соответствии с нагрузками и временем автономной работы, и набор батарей, которые требуются для постоянного проживания в доме, причем батареи будут заряжаться на 100% весной или осенью. Таким образом, мы получим дополнительный запас энергии летом, а зимой будет необходим резервный генератор. Для установки четырех батарей L-16 (общая емкость 8,4 кВт-ч) и их заряда до значений от 50% до 100% весной и осенью (с учетом потерь энергии 30% в зарядном устройстве и потерь на выходе фотоэлектрических панелей при более высоких температурах работы ячеек по сравнению с расчетными) потребуется емкость 6,0 кВт-ч (8,4 x 0,5 ÷ 0,7). Если в этом сезоне длительность времени, в течение которого хорошо освещается площадь, на которой установлен дом, составляет 5,5 часов, потребуется мощность фотоэлектрических батарей 1091 Вт. Если количество дней (в течение которых в доме никто не живет, и которые можно использовать для заряда батарей) составляет четыре или пять, количество фотопанелей можно сократить вдвое. Возможно, установить можно будет два модуля вместо четырех, и при этом по-прежнему будет излишек заряда.