Вопросы и ответы по резервному электроснабжению загородного дома или квартиры

Очень часто задают вопрос: можно ли сэкономить, если использовать систему резервного электроснабжения с блоком бесперебойного питания и аккумуляторами. Ведь, если все равно резервная система стоит, то почему бы не заряжать аккумуляторы ночью по ночному тарифу (которые в 2-4 раза меньше дневного), а днем использовать энергию от аккумуляторов, а не от сети.

На самом деле, несмотря на кажущуюся очевидность «выгодности» такого решения, наша рекомендация — не делать этого. Попробуем с цифрами развеять заблуждение…

Допустим, вы поставили себе 8 аккумуляторов по 200 А*ч. В этих аккумуляторах при 50% разряде вы сможете запасать:

8*12*200/2= 9600 Вт*ч = 9,6 кВт*ч.

Экономия от разницы в стоимости этих кВт*ч часов при заряде по ночному тарифу составит (по ценам для Москвы на начало 2017):

6,19-1,68=4,55 руб/кВт*ч

Типичный КПД зарядного устройства  для аккумулятора — 75%, типичный КПД инвертора 85%, КПД заряда-разряда АБ примем оптимистическом уровне в 80%.

Таким образом, для того, чтобы закачать в аккумулятор 9,6 кВт*ч энергии, нужно затратить по ночному тарифу 9,6/0,75/0,8= 16 кВт*ч, что будет стоить (без учета стоимости блока бесперебойного питания, будем считать что он у нас все равно установлен для обеспечения бесперебойного электроснабжения на случай аварий в сетях) 26,88 рублей.

Отдаем днем эти запасенные 9,6 кВт*ч через инвертор с КПД 80%, получаем 7,68 *6,19 = 47,53 руб. Чистая экономия на 1 цикл будет 47-53-26,88=20,66 рублей.

Количество циклов среднего свинцово-кислотного аккумулятора при 50% разряде — 400-500 (для стартерного — около 300, для гелевого — около 900-1200, AGM примерно 400-700, разброс в зависимости от качества аккумуляторов). При этом к концу этого количества циклов мы имеем емкость 60% от начальной. Емкость падает быстрее к концу срока службы, поэтому примем среднюю емкость за срок службы на уровне 85%

С этой коррекцией получаем итого на цикл заряд-разряд, с учетом КПД цикла в 85%, средней емкостью за срок службы 85% и количеством циклов в 500 (что очень оптимистично, исходя из нашего опыта):

20,66*500*0,85=8780 рублей.

Теперь берем среднюю цену аккумулятора 200 А*ч в 25000 рублей (для AGM или псевдогелевого). Стоимость 8 штук — 200 тысяч рублей. Сравниваем:

200000 > 8780 (разница примерно в 22 раза).

Это усредненные расчеты, можно взять количество циклов заряд-разряд и цену на аккумуляторы поточнее, тарифы на электроэнергию для других регионов, но порядок «экономии» будет тот же.

Для литиевых аккумуляторов, с учетом того, что у них циклов заряда-разряда больше, ситуация будет немного другая. Берем, например, выпускаемый российским заводом Лиотех аккумулятор LYP-270 ценой около 23*8=184 тысячи рублей (8 аккумуляторов по 270 А*ч). Общая емкость для одного цикла — 270*24=6480 Вт*ч. Проведем аналогичные расчеты, при этом возьмем максимальное количество циклов заряда-разряда для литий-железо-фосфатных аккумулятор в 5000 при 80% разряде. Стоимость BMS составляет около 2-3 тысяч рублей на банку, т.е. около 20 тысяч рублей. КПД электроники и заряда-разряда такие же, как мы принимали выше. Получаем:

Затраты на 1 цикл заряда 6,480*0,8/0,75/0,8*1,64=14,17 руб. Днем через инвертор получаем 6,480*0,8*0,8*6,19=25,67 рублей. Экономия на 1 цикле заряда-разряда по электроэнергии = 11,5 руб.

Умножаем на количество циклов 11,5руб*5000*0,8=46005 рубля — именно такую сумму мы сможем сэкономить на платежах за электроэнергию.

Стоимость же оборудования (только аккумуляторов, без учета стоимости инвертора и BMS) — 184 тысячи рублей.  Сравниваем:

184000 > 46005 (разница в 4 раза)

Лучше, чем для свинцово-кислотных, но все равно убыток.

Вывод — существующие технологии и стоимость аккумулирования делают сильно убыточным запасание электроэнергии по ночному тарифу и ее использование днем.

Другой интересный вопрос — выгодно ли запасать излишки солнечной электроэнергии днем для использования вечером? На него мы ответим в следующий раз — когда вы нас спросите 🙂

Помогите выбрать систему. Планирую газовый генератор либо через инвертор и АКБ, кто что посоветует? Нужная мощность 3-5 кВт на 3-4 часа, отключают на такой период + хочется иметь запас на всякий случай (поэтому склоняюсь больше к газовому генератору)

Ответ: Опустим пока приобретение мощного инвертора (это обычно разовые траты, хотя и заметные для такой мощности). Считайте, готовы ли вы приобретать аккумуляторы, постоянно следить за ними и периодически их менять (например, раз в 3-5 лет (это еще оптимистично), если рассчитываете на самые дешевые кислотные). Берем ваши данные 3-5 кВт на 3-4 часа, это около 15 квт*ч (в среднем от 9 до 20 кВт*ч) нужно на один цикл отключения. Берем для простоты расчетов AGM аккумулятор 12 вольт 200 а*ч. У него «теоретическая» емкость около 2,4 кВт*ч, но брать рекомендуется не более 30-50 %, т. е. не более 1 кВт*ч, чтобы он прослужил около 5-8 лет, или «обслужил» около 800 таких отключений. То есть нужно сразу рассчитывать, что придется таких аккумуляторов (новых!) набрать не менее 16 шт. В случае редких и более длительных отключений эти аккумуляторы помогут вам продержаться и 6-7 часов, но такие разряды должны быть единичными. АБ придется где-то разместить, а если они не герметизированные, то в отапливаемом нежилом помещении с принудительной вентиляцией.

Но лучше всего снизить ваше потребление во время перерывов в электроснабжении. Что такое у вас работает, что требуется такая мощность даже в периоды отключения магистрального электричества (газ-то вроде есть, значит отопление и нагрев воды от него, а зимой это самые большие расходы)? Возможно, что немного поразмыслив, вы поймете, что, вероятно, не все оборудование придется поддерживать во включенном состоянии на период отключения электричества (если действительно всего-то на 3-5 часов) и тогда требования к источнику бесперебойного питания значительно снизятся. Без обдуманного использования (минимально необходимого) оборудования в периоды отключения электричества не обойтись, если планируете использование источник бесперебойного питания на аккумуляторах. И нагрузки тогда нужно сразу распределять, что-то будет питаться непосредственно «из розетки», а что-то через ИБП.

Это что касается необходимой емкости аккумуляторов. При выборе также нужно учитывать следующее:

1. Запустится ли генератор (особенно не новый и на морозе) — под вопросом. Запуск инвертора — без вопросов. Включил и «забыл» про него…
2. Первичные вложения в генератор — меньше, а эксплуатационные (техоблуживание, ремонт) и с учетом стоимости топлива – гораздо выше.
3. Система инвертор+АБ не требует обслуживания. Генератор требует, причем достаточно квалифицированного…
4. Система инвертор+АБ (с герметичными АкБ) можно разместить в доме, для генератора нужно отдельное помещение.
5. Автоматический запуск обязателен всегда, т.к. без хозяина (или специалиста), его родственники скорее всего не смогут запустить генератор (да и ночью в мороз вставать очень быстро надоест). А при наличии в доме компьютера (при генераторной системе) нужен еще и обычный ИБП. А, возможно, и стабилизатор напряжения (для всего дома).
6. Генераторы шумят, у них — вредный выхлоп, им нужна система газоотвода из помещения.

СТЕПЕНИ АВТОМАТИЗАЦИИ (рекомендации по выбору оборудования)

«ДИЗЕЛИ и ГАЗОВЫЕ ДВИГАТЕЛИ АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ»

(классификация по объему автоматизации) по ГОСТ 14288-80

Двигатели в зависимости от объема автоматизированных и автоматически выполняемых операций и времени необслуживаемой работы должны классифицироваться по степеням автоматизации.

Первая степень — должен выполняться следующий минимум операций:

• автоматическое регулирование частоты вращения вала двигателя;
• автоматическое регулирование температуры в системах охлаждения и (или) смазки;
• автоматическое регулирование напряжения;
• местное и (или) дистанционное управление пуском, остановом, предпусковыми и послеостановочными операциями, а также частотой вращения (нагружением);
• автоматический подзаряд аккумуляторных батарей, обеспечивающих пуск и (или) питание средств автоматизации (при электростартерном пуске);
• автоматическая аварийно-предупредительная сигнализация и защита;
• индикация значений контролируемых параметров на местном (дизельном) щитке и (или) дистанционном пульте;
• время необслуживаемой работы 4 (8, 12) ч. (дальнейшее увеличение допускается устанавливать с интервалом 4 ч.).

Вторая степень — дополнительно к 1-й степени должны выполняться:

• дистанционное автоматизированное и (или) автоматическое управление пуском, остановом, предпусковыми и послеостановочными операциями;
• дистанционное автоматизированное и (или) автоматическое управление частотой вращения (нагружением);
• автоматический прием нагрузки при автономной работе или выдача сигнала о готовности к приему нагрузки;
• автоматизация совместной работы двигателей, в том числе автоматический прием нагрузки в ходе синхронизации при параллельной работе установок между собой или с внешней сетью;
• автоматическое поддержание двигателя в готовности к быстрому приему нагрузки;
• автоматическое регулирование вязкости тяжелого топлива и автоматизированное управление переходом с одного вида топлива на другой;
• автоматизированный экстренный пуск и (или) останов;
• исполнительная сигнализация;
• время необслуживаемой работы 24 (36, 50) ч. (дальнейшее увеличение допускается устанавливать с интервалом 25 ч.).

Третья степень — дополнительно ко 2-й степени должны выполняться:

• автоматическое пополнение расходных емкостей: топлива, масла, охлаждающей жидкости;
• автоматизированное и (или) автоматическое управление вспомогательными агрегатами и (или) отдельными операциями обслуживания двигателя;
• время необслуживаемой работы 150 (250) ч. (дальнейшее увеличение допускается устанавливать с интервалом 25 ч.).

Четвертая степень — дополнительно к 3-й степени должны выполняться:

• централизованное управление двигателем с помощью управляющих машин;
• централизованный автоматический контроль;
• автоматизированное и (или) автоматическое  техническое диагностирование состояния двигателя в целом или его отдельных частей;
• время необслуживаемой работы 250 (375) ч. (допускается устанавливать значение времени необслуживаемой работы 2-й и 3-й степеней).

Комплектация

Дополнительное оборудование	1-я степень автоматизации	2-я степень автоматизации	3-я степень автоматизации	4-я степень автоматизации
Обязательных дополнительных устройств не требуется	Минимальная комплектация указана ниже
Панель управления	С автозапуском или для параллельной работы (PW1.0; PW2.0; 6000 серии)		С возможностью удаленного мониторинга (PW2.0; 6000 серии)
Шкаф автоматического ввода резерва (в случае использования в качестве резервного источника электроэнергии)	Серии ATIили TI(выбирается по номинальному току)
Поддержание генераторной установки в готовности к запуску	Подогреватель охлаждающей жидкости WH Антиконденсатный подогреватель обмоток генератора АН1 Статическое подзарядное устройство РВС5 Подогреватель панели управления Подогреватель топлива
Защита и сигнализация	Сигнализация о низком уровне антифриза WS1 Сигнализация о высокой температуре масла LS1
Пополнение расходных емкостей	Увеличенный топливный бак FB1 или дополнительный бак и система автоматической подкачки топлива FK1(2;4)	Расходный топливный бак необходимого объема либо подвоз топлива по мере расходования и система автоматической подкачки топлива FK1(2;4)
	Система автоматической подкачки масла PVR12 с расходным масляным баком необходимого объема
Централизованный автоматический контроль	Дистанционный контроль и управление генераторной установкой из помещения оператора PW2.0+MCM7(8;9); 6000 серия+6000РС2(3) или АСУТП
	Электронное диагностическое оборудование TIPSS, ESTи т.п.

У нас есть большой выбор качественных инверторов со встроенными зарядными устройствами (блоки бесперебойного питания). Практически все они выдают чистую синусоиду на выходе, поэтому могут питать любую нагрузку в доме или в офисе. Конечно, наиболее качественное оборудование является и наиболее дорогим. Если позволяет бюджет, рекомендуем обратить внимание на ББП Studer Xtender, Studer HPC, Outback, Sheider Electric. Это очень надежное и умное оборудование, которое позволит решать практически любые ваши задачи по резервному электроснабжению дома.

Менее дорогие, но также качественные изделия — российские ББП МАП «Энергия». Есть модификации до 18 кВт на 1 и 3 фазы.

Также, есть надежные высокочастотные (а значит и более легкие) блоки бесперебойного питания — Prosolar Combi. По цене они даже дешевле МАП Энергия, но зато имеют встроенный контроллер заряда для солнечных батарей, что позволит вам в дальнейшем без дополнительных расходов на контроллер добавить в систему солнечные батареи и экономить электроэнергию от сети.

Напряжение на аккумуляторах обычно 12, 24 или 48 В. Есть рекомендации по выбору напряжения на АБ в зависимости от мощности инвертора. Старайтесь выбирать напряжение таким, чтобы входной ток инвертора в номинальном режиме не превышал 100-150А.

Аккумуляторы для дома мы рекомендуем необслуживаемые герметичные. Их можно устанавливать в обычных помещениях. Если есть возможность установить АБ в вентилируемом помещении с выполнением требований по взрывобезопасности, то можно применять и АБ с заливным электролитом. Для резервных систем мы рекомендуем AGM аккумуляторы.

Емкость рассчитывается исходя из потребляемой энергии в сутки. Для типового дома эта цифра составляет 3 кВт*ч в сутки. Для покрытия такой нагрузки Вам будут нужны АБ 12 В общей емкостью 800 А*ч.

Встал вопрос выезда на дачу, где в силу ряда причин в течение лета возможны отключения электричества, как на несколько часов, так и на несколько суток. Необходимо провести расчет оборудования, чтобы обеспечить работу холодильника и обогревателя в периоды отключения электричества. На практике, максимальное время отсутствия света было около 2 суток.

Если сеть есть и отключение до 2 суток, вам нужно приобрести блок бесперебойного питания и батарею аккумуляторов.

Мощность ББП зависит от пиковой мощности вашей нагрузки. Емкость АБ — от потребляемой энергии.

Настоятельно не рекомендуем подключать отопительную нагрузку к ББП, это приведет к быстрому расходу емкости АБ, и, как следствие, к более раннему выходу ее из строя. Топить лучше топливом (дрова, пеллеты, солярка, пропан, природный газ и т.п.).

Для всего остального вам хватит ББП мощностью 1-3 кВт и АБ общей емкостью от 200 до 1000 Ач (зависит от подключенного оборудования и максимального времени работы от АБ).

Для более точного расчета нам нужны данные по пиковой мощности вашей нагрузки (т.е. суммарная мощность одновременно включаемой нагрузки) в кВт и суточное энергопотребление (в кВт/ч). Наши специалисты могут рассчитать вам систему и подобрать комплект оборудования, если вы заполните Форму заявки на подбор оборудования.

Типовые комплекты для резервного электроснабжения вы также можете посмотреть и заказать в нашем Интернет-магазине в разделе Комплекты для резервного электропитания.

Для питания насосов циркуляции системы отопления дома производители насосов настоятельно рекомендуют использовать синусоидальное питающее напряжение. Хотя, может насос и будет работать от несинусоидального инвертора, но он может работать в нештатных режимах, перегреваться и даже выйти из строя.

Поэтому, для питания отопительных циркуляционных насосов ОЧЕНЬ желательно синусоидальное напряжение. Если ваш инвертор выдает чистую синусоиду на выходе, и его мощности достаточно для питания ваших насосов — можете его использовать.

Мы предлагаем комплекты для бесперебойного питания электрической части отопительной системы (насос и система управления), при пропадании напряжения сети которые позволят Вам сохранить Ваш дом теплым, даже при отсутствии сетевой электроэнергии. Конечно, если тепло вы получаете от другого источника — газа или другого топлива.

ББП будет питать нагрузку либо до появления напряжения в сети, либо до падения напряжения на АБ до порогового напряжения разряда. Если АБ разрядилась до этого напряжения, нагрузка отключается для предотвращения выхода АБ из строя. При появлении напряжения в сети, ББП начнет заряжать АБ.

Еще учтите один момент — обычно электроника управления котлами чувствительна к наличию заземления и правильному его подключению к оборудованию. Обязательно проверьте наличие системы уравнивания потенциалов, заземления, зануления и т.п.

Если вы хотите питать от солнечных батарей ВСЮ нагрузку в доме, то для того, чтобы исключить передачу в общую сеть (до счетчика), нужно ставить ББП сразу после счетчика. Контроллеры СБ или сетевые инверторы подключаются после этого ББП. ББП будет запрещать (или разрешать) передачу излишков энергии в сеть, а также, снижать потребление от сети, если СБ могут полностью или частично питать нагрузку. Наше оборудование не отключается полностью от сети при наличии солнечной энергии (хотя, такой режим тоже возможен при использовании оборудования Xtender), а уменьшает потребление от сети. Поэтому, переключений как таковых нет, все регулируется электроникой.

При такой схеме вам нужно иметь ББП мощностью, обеспечивающей весь дом.

Если вы можете разделить нагрузку на важную и не важную (которая может не работать при перебоях в сети), то можно уменьшить требования к ББП и прочему оборудованию. Но в этом случае, если вы запрещаете передачу излишков энергии в сеть, ваши излишки энергии, не потребленные «важной» нагрузкой, будут сначала направляться на заряд АБ, а потом теряться.

Дополнительная информация здесь
Солнечная поддержка сети
Соединенные с сетью сиcтемы
Методы построения систем