Когда часто отключают свет, многие задумываются о резервном электроснабжении. Суть и смысл резервного электроснабжения заключается в подаче электричества потребителям, если отключили электричество в городской сети электроснабжения, например, по причине аварии на ЛЭП.
Самый минимум, что требуется для создания резервного электроснабжения дома или квартиры это аккумулятор и зарядное устройство для него даже без инвертора. Аккумулятор выступает в роли буфера электрической энергии, что повышает стабильность любой системы электроснабжения, так как отключение это и есть фактор нестабильности.
Аккумулятор также помогает решить проблему стабильности генераторов электричества и решения стабильности электроснабжения солнечной системой, когда солнце зашло за горизонт ночью.
В случае с бензиновым генератором добавленный к нему аккумулятор с зарядным устройством выгодно повышает кпд такой электростанции, так как мощность генератора расходуется на зарядку с номинальными оборотами двигателя и ничего не теряется на холостой ход в момент маленького потребления потребителями от генератора без аккумулятора. Суть в том, что у аккумулятора КПД выше, чем у генератора на всем диапазоне потребляемых мощностей.
Побор мощности аккумулятора для резервного электроснабжения зависит от предполагаемой продолжительности отключения электричества и требуемой мощности, пиковой требуемой мощности.
В случае установки счетчика с ночным тарифом, аккумулятор с инвертором позволяют экономить, заряжая аккумулятор только ночью и используя инвертор и аккумулятор днем.
Подбор мощности аккумулятора для зарядки солнечной панелью предполагает расчет мощности электричества, которое может дать солнечная панель в зависимости от освещенности, угла наклона солнца к горизонту, если панель установлена стационарно и не поворачивается автоматически, следя за солнцем. Заявленная производителем мощность солнечной панели измерена при идеальных условиях, прямых лучах и мощном солнце в ясный летний день. В пасмурный день зимой от этой панели можно ждать всего 10% от заявленной мощности. Например, батарея из 6 последовательно соединенных солнечных панелей JAM54S30-405MR дает максимум 13 ампер.
На подбор типа химии аккумулятора для резервного электроснабжения влияет цена за киловатт аккумулятора, разных типов химии, нужно также выполнить расчет предполагаемого срока службы аккумулятора в зависимости от количества циклов зарядки и разрядки. После срока службы нужно аккумулятор заменить на новый.
В минимальной схеме резервного электроснабжения есть недостаток, аккумулятор без инвертора предполагает подключение потребителей исключительно постоянного тока с выбранным номиналом напряжения аккумулятора, например, к 12в аккумулятору можно подключать только 12в потребители, так как диапазон значений напряжения сети 10-14 вольт .
Более удобно было бы подключить уже существующие потребители домашней сети переменного тока 220в к резервному источнику переменного тока 220в. Для подключения к аккумулятору потребителей переменного тока 220 вольт нужно добавить в систему резервного электроснабжения преобразователь напряжения аккумулятора в напряжение переменного тока 220в, который называется инвертор. Трех кВт мощные инверторы делают на стандартное напряжение 48 вольт. Напряжение аккумулятора повышено в 4 раза с 12 до 48 для повышения КПД и снижения нагрева проводов от аккумулятора к инвертору.
Делаем вывод: минимальная удобная схема резервного электроснабжения предполагает
- достаточно мощный аккумулятор,
- зарядное устройство, рассчитанное на напряжение аккумулятора
- инвертор для получения привычных 220 вольт и подключения электростанции непосредственно к домашней электросети.
Эта схема подходит для квартиры. Теперь вы знаете, как подобрать схему резервного электроснабжения для квартиры.
Хотя в случае с гибридными солнечными инверторами можно обойтись с маленьким аккумулятором. Солнечная электростанция может работать почти без аккумулятора, давая электричество в сеть по зеленому тарифу.
Если есть зеленый тариф и гибридные солнечные инверторы могут работать без аккумулятора, в качестве аккумулятора выступает сеть. Целесообразно купить аккумулятор к гибридной солнечной электростанции, если вы не собрались менять счетчик на двухсторонний с зеленым тарифом.
Частные домашние солнечные электростанций и задачи резервного электроснабжения дома генераторами.
Зарядное устройство, аккумулятор и инвертор это резервная электростанция без генератора источника электроэнергии. Такая система имеет смысл, если электричество отключают не более чем на несколько часов, в ином случае вам подойдет резервная электростанция с источником электроэнергии, то есть с генератором.
Бывают разные типы генераторов электроэнергии: дизельный, бензиновый, газовый генератор метановый, солнечная панель, ветровой генератор.
Если к вашему дому подведен газ, хороший вариант электроснабжения — резервная электростанция с газовым генератором.
Солнечная панель в качестве генератора электричества также нестабильна, так как яркое солнце бывает только летом и ясным днем. Также существуют солнечные коллекторы, нагревающие горячую воду.
резервное электроснабжение солнцем
Зачем нужен солнечный контролер зарядки аккумулятора?
При подключении солнечной панели к аккумулятору требуется солнечный контролер зарядки аккумулятора. MPPT контроллер позволяет подключать солнечные панели последовательно чтобы повысить напряжение и давать электричество даже если пасмурная погода и снизить затраты на нагрев проводов, что повышает кпд солнечной электростанции. Также солнечный контроллер не дает разряжаться аккумулятору ночью на солнечную панель, которая выступает в роли потребителя, если на нее не падает свет. Целесообразны высоковольтные солнечные контроллеры. Например, солнечная панель JA SOLAR JAM54S30-405/MR на 405Ватт дает максимум 37 вольт на холостом ходу, поэтому последовательно таких панелей можно подключить к Victron Energy SmartSolar MPPT 250В/100А высоковольтному контроллеру на 250 вольт не более 6 шт. 6*40 = 243 вольта. Расчет и подбор солнечных панелей, подключение солнечных панелей к солнечному контроллеру.
Высоковольтный MPPT солнечный контроллер
В случае покупки аккумулятора актуальна настройка зарядного устройства инвертора для увеличения срока службы аккумулятора, чтобы уменьшить количество циклов зарядки разрядки и держать аккумулятор в оптимальном диапазоне напряжений не слишком высокого и не слишком низкого при разрядке в 0 SOH. При настройке важен правильный выбор величины, не разряжаемой резервной мощности аккумулятора при разрядке вечером и ночью при подключении солнечной электростанции, если предполагается повторная зарядка с утра, когда солнце снова взойдет.
C чего начать сборку солнечной системы для дома?
Идеальное по эффективности решение генератора электричества: солнечная панель, так как не нужно платить за газ, дизель, бензин, и ремонтировать через 3000 часов из-за малого моторесурса.
Вывод, для полноценного резервного электроснабжения дома требуется:
- Инвертор 48 на 220в со встроенным мощным зарядным устройством для зарядки аккумулятора, или мощным отельным зарядным;
- Аккумулятор на 48 вольт; литий ионный, литий феррум железо фосфатный, NMC, LTO, LCO.
- Солнечные панели; монокристалл или поликристалл.
- Солнечный контроллер зарядки аккумулятора от солнечной панели.
Если инвертор уже содержит в себе солнечный контроллер, такой инвертор называется солнечный инвертор solar inverter.
Если инвертор может отдавать электричество в сеть и продавать по зеленому тарифу то называется гибридный инвертор gybrid solar inverter, для гибридного инвертора можно установить аккумулятор меньшей мощности, так как инвертор может подмешивать мощность от солнечной панели, от аккумулятора и от сети. При настройке можно установить приоритет подмеса в ту или иную сторону.
гибридный солнечный инвертор quttro
В зависимости от выбора типа инвертора, схемы электроснабжения бывают разные и требуют разных настроек:
Настройка инвертора с аккумулятором без солнечной панели.
Настройка гибридного инвертора с солнечной панелью.
Настройка инвертора с аккумулятором и солнечной панелью.
Настройка гибридного инвертора с аккумулятором и солнечной панелью.
Все настройки делаются на основе 2 политик держать аккумулятор заряженным или снизить потребление из городской сети за счет зарядки разрядки аккумулятора, но при любом случае нужно максимально использовать солнечную энергию.
Далее нужен расчет потребности в электричестве.
Расчет суммарной мощности потребителей для подбора мощности солнечного инвертора делается по принципу суммы всех одновременно включенных потребителей для выявления пикового потребления в кВт.
Продолжительность работы нагрузок это отличие резервного электроснабжения от пикового.
Расчет мощности резервных потребителей нужен для выявления тех потребителей в доме, от которых нельзя отказаться даже когда отключили городскую сеть, например, газовый котел с циркуляционным насосом, для которого требуется чистая синусоида переменного тока, освещение в кВт в час.
На основе данных требуемой электрической мощности резервных потребителей и мощности солнечных панелей можно рассчитать мощность аккумулятора для бесперебойной работы потребителей ночью и в пасмурную погоду.
Как рассчитать требуемую мощность солнечных панелей?
Чтобы выбрать мощность солнечных панелей нужно знать мощность 1 суточного цикла разрядки зарядки. Суммарная мощность резервных потребителей в сутки = Суммарная мощность всех резервных потребителей в час * 24 часа получается кВт в сутки.
Для 100% обеспечения резервным электроснабжением все солнечные панели должны быть такой мощности в кВт в сутки, чтобы за солнечный день дать мощность на все резервные потребители, и одновременно зарядить аккумулятор для работы резервных потребителей утром, вечером и ночью и на несколько пасмурных дней вперед.
Самое сложное предположить количество пасмурных дней, особенно зимой и падение мощности в случае зимних лучей, падающих не под прямым углом к панели. Тут и заключается сложность того, как выбрать аккумулятор для солнечной электростанции для зарядки солнцем?
Как выбрать солнечную панель, типы солнечных панелей: монокристаллические эффективнее в пасмурную погоду, но поликристаллические дешевле монокристаллических.
Как экономить на электричестве?
Смысл установки счетчика с ночным тарифом. Суть ночного тарифа в том, что электроснабжающая компания готова делать 50% скидку при использовании электричества во время малых потреблений, например, ночью. Работа потребителей по ночному тарифу от сети предполагает включение потребителя ночью по ежесуточному таймеру. Это актуально для тех потребителей, которые должны работать ежесуточно, но могут быть включены, отсрочено, например бойлер для нагрева горячей воды, стиральная машинка. Ночной тариф действует с 23.00 до 7.00 утра. 1,32 грн вместо 2,64грн за кВт.
Совмещение ночного тарифа и солнечной электростанции.
Если выбирать минимальную мощность аккумулятора с частичным обеспечением, то работа аккумулятора солнечной электростанции предполагает, что аккумулятор за ночь полностью разрядится на постоянную нагрузку резервных потребителей, а утром начнет зарядку от солнца и к вечеру полностью зарядится, чтобы повторить цикл. В такой схеме, если аккумулятора не хватит до утра из-за пасмурной погоды вчера, правильно настроенный гибридный солнечный инвертор дозарядит аккумулятор и поддержит резервные потребители известной мощности до утра из сети по ночному тарифу, а днем, когда солнце есть, и тариф высокий можно пользоваться солнечной мощностью и/или аккумулятором. 
Купить аккумулятор для блекаута
Пример приблизительных расчетов требуемой мощности аккумулятора и солнечных панелей:
Допустим резервные потребители мощностью 1 кВт в час или 24 кВт в сутки, пиковая мощность потребления 2кВт. Тогда инвертор нужно купить с запасом, например на 3кВт.
Расчет остальной части дня цикла, когда резервные потребители работают от аккумулятора 24-7 = 17 часов.
Мощность для аккумулятора чтобы отработали резервные потребители суточный цикл до начала зарядки = 17* 1 кВт = 17 кВт = Мощность солнечных панелей, чтобы только зарядить аккумулятор до следующего цикла в сутки.
Мощность солнечных панелей чтобы запитать потребители за солнечный день = 7 часов = 7* 1 кВт = 7 кВт.
Солнечные панели для летнего режима в не пасмурную погоду для солнечного дня в 7 часов для зарядки аккумулятора должны дать = 7 кВт/ 7ч = 3,4 кВт в час. Например, батарея 6 солнечных панелей в солнечный день летом может дать 2,4 кВатт 12,9 ампер 187 ( 31.2*6) вольта для JA SOLAR JAM54S30-405.
В зависимости от выбора политики снабжения нужно учесть пасмурную погоду, например, в случае работы панелей на 30% мощность солнечных панелей возрастает до 10 кВт. Тут мы сталкиваемся с техническими ограничениями на мощность зарядного устройства солнечного контроллера, допустим 80 ампер на 50 вольт это 4 кВт. Значит на 10 кВт нужно 3 таких солнечных контролера.
С другой стороны, если выбрать для этой схемы 10 кВт солнечных панелей, то они летом в солнечный день смогут зарядить 17 кВт аккумулятор за 2 часа, а остальные 5 часов солнечного дня солнечные панели будут давать на потребители только 1 кВт в час.
Остальные 9 кВт солнечного потенциала использованы не будут никак, ну разве что на пиковые нагрузки.
Теперь вы знаете, как подобрать солнечную панель по мощности.
Зарядная станция