Как не остаться без света - все о резервном питании

В связи с участившимися отключениями потребителей электроэнергии от общей системы энергоснабжения, всё более актуальным становится вопрос поиска альтернативных источников энергии, которые могли бы обеспечить полную автономность энергоснабжения или же быть резервным источником питания на короткий промежуток времени. Рассмотрим более детально возможные варианты используемых сейчас систем электроснабжения и оценим возможности каждой из них.    

Резервное или автономное питание, в чем разница

Для исключения возможности возникновения путаницы в дальнейшем, попробуем разобраться с, казалось бы, хорошо известными всем понятиями автономного и резервного питания. 

Автономное питание

Автономное питание подразумевает полную независимость от каких бы то ни было других источников питания, то есть является полноценным источником электроэнергии в вашем доме.

Что если света не будет более 12 часов? То есть, наступил блекаут? Автономную систему можно использовать сколь угодно долго, в пределе – постоянно, если, например, поблизости отсутствует общая система подачи электроэнергии, что также возможно.

Наиболее простой пример автономной системы - солнечные панели с системой накопления электроенергии

Также оно может понадобиться в случае, когда дом только строится, а электрика уже необходима. И поэтому, на время его строительства, которое, как известно, может составлять и несколько лет разворачивается система автономного питания, например, в виде дизельной электростанции. Мощность генерируемой энергии здесь может быть сколь угодно большой, обычно более 3 кВт. 

Резервное питание

Резервное питание, как следует из самого его названия (резерв), является дополнительным источником электроэнергии и подразумевает обязательное наличие основного источника электроэнергии. Это означает, что время работы такого источника ограничено временем неработоспособности или простоя основной системы энергоснабжения. Генерируемая мощность таких систем чаще составляет до 3 кВт.

Резервное питание - бюджетный вариант на случай временного отключения энергоснабжения.

Отличия в предназначении систем автономного и резервного питания сказываются также на их устройстве и сложности применяемого оборудования. Очень часто независимые автономные системы электроснабжения устанавливаются капитально, исключая их временность. Например, это касается развёртывания солнечных электростанций, когда на крыше дома монтируется большое количество солнечных батарей, необходимых для круглосуточного получения и аккумулирования энергии солнца.

В свою очередь, резервные источники энергии могут быть даже переносными. Например, вес среднего бензогенератора, рассчитанного на мощность 2,4 кВт составляет всего 37 кг. Ведь его основная задача состоит в том, чтобы проработать хотя бы пару часов, пока не появится электричество. То есть, резервная система чаще всего будет более дешёвой, некапитальной и проще в установке и обслуживании. 

Также должны отметить, что иногда на практике система автономного электропитания может выполнять функции резервного источника энергии по отношению к существующей основной. Всё зависит от того, как часто могут отключать электроэнергию. Вместе с тем, резервная система, в силу своих технических возможностей, никогда не сможет заменить автономную или же её применение будет нецелесообразным из-за экономического фактора.   

В Таблице 1 приведены основные отличия автономной и резервной систем электроснабжения. 

Таблица 1.  Отличия автономной и резервной систем электроснабжения.   

Топливный генератор - что это и как работает

Топливный генератор – это мини электростанция, работающая на жидком или газообразном топливе. Такая электростанция имеет в своём составе два структурных модуля – генератор электрической энергии и двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Вырабатываемая генератором электрическая мощность по своим характеристикам – току и напряжению, обычно соответствует характеристикам стандартной домовой сети, напряжение U которой является переменным и составляет 220 В.      

ДВС является силовым агрегатом, преобразующим энергию сгораемого в его цилиндрах топлива в механическую энергию вращения его вала. Вращающий момент от вала ДВС передаётся ротору генератора, благодаря чему в обмотках его статора возникает электрическое напряжение нужной величины. 

Таким образом, характеристики электростанции, такие, как величина генерируемой электрической мощности, количество фаз, максимальная продолжительность работы, экономичность и т. д. определяются параметрами двух её составляющих – двигателя и генератора, комбинации которых могут быть самыми разнообразными. 

Как рассчитать мощность топливного генератора

При установке и развёртывании систем автономного или резервного питания, функционирующих на базе топливного генератора, возникает необходимость в подборе генератора с оптимальным значением генерируемой мощности, которое бы соответствовало двум основным критериям.

С одной стороны, этой мощности должно хватать для питания всех имеющихся в доме устройств, работающих одновременно в течение хотя бы пяти минут, при этом нагрузка не должна составлять более 80% номинальной мощности генератора.

С другой стороны, рабочий режим работы генератора не должен примыкать к границе холостого хода, то есть его постоянная нагрузка в любой момент времени должна составлять не менее 35 % его номинальной мощности. 

Стоит поддерживать нагрузку на генератор в пределах 35-80%

Таким образом, задача подбора генератора сводится к суммированию мощностей всех устройств – потребителей электроэнергии, присутствующих в доме, а затем выборе генератора, мощность которого удовлетворяет следующему условию:

Рпотр < 0,80 * Рном ген

После определения минимального значения Рном ген, рассчитывается минимальная мощность потребителей энергии по формуле:

Рпотр кр = 0,35 * Рном ген

Где Рпотр – суммарная мощность потребителей электроэнергии в доме;
Рном ген – номинальная мощность генератора, приведённая  в его техническом паспорте;
Рпотр кр – критическое значение мощности потребителей энергии для заданной Рном ген. 

При расчёте суммарной мощности потребителей(домашних устройств и оборудования) берётся их номинальная мощность, указанная в техпаспорте. Кроме того, для габаритных устройств, имеющих в своём составе электродвигатели – холодильник, стиральная машина, водяной насос и др. – необходимо учесть коэффициент пускового тока kпт путём его умножения на значение их номинальной мощности. Точные значения kпт для каждого вида электронных устройств можно найти в соответствующих справочниках.    

Таким образом, для расчёта Рпотр наши действия должны быть следующими:

1. Сложить нминальное потребление (Рном_потр) каждого из потребителей энергии в доме с учётом коэффициента kпт и их количества;
2. Добавить запас в 20% к полученному значению мощности.

Пример рассчета

Для примера, подберём генератор для дома, в котором используются устройства – потребители электроэнергии, приведённые в Таблице 2.

Таблица 2. Расчёт мощности энергопотребления устройств, использующихся в доме.

С учётом запаса мощности(20%), окончательно получим следующее значение мощности потребителей: 

Рпотр общ = Рпотр + Рпотр х 0,2 = 7080 + 1416 = 8496 Вт;

Для выбора генератора воспользуемся приведённым выше условием:

Рпотр < 0,80 x Рном ген = > 8496 < 0,80 x Рном ген = > Рном ген = 8496 / 0,80 = 10620 Вт = 10,62 кВт;

Теперь рассчитаем минимальное значение мощности потребителей: 

Рпотр кр = 0,35 х Рном ген = 0,35 х 10620 = 3717 Вт = 3,72 кВт.

Таким образом, для удовлетворения требований к генератору по мощности, минимальное значение его номинальной мощности должно составлять Рном = 10,62 кВт. А суммарная мощность устройств – потребителей электроэнергии в доме, в любой момент времени должна составлять не менее Рпотр кр = 3,72 кВт. Это позволит обеспечить работу генератора в рабочей области его нагрузочной характеристики.

Лишь при выполнении указанных условий может быть гарантирована работоспособность генератора в течение гарантированного производителем минимального срока его эксплуатации.     

Генераторы имеют много компонентов, при несодержании условий нагрузки, генератор быстро выходит из строя, а ремонт в условиях блекаута может занять сутки и недели

Какой тип топлива выбрать для генератора 

Выбор вида топлива для топливного генератора или, более правильно – электростанции, определяется не нашим желанием, а видом электростанции. Если в качестве ДВС в электростанции используется бензиновый двигатель, то, очевидно, туда подходит только бензин. Если же используется дизельный двигатель, то топливо также будет дизельным или, как говорят, солярка. Возможен также гибридный вариант, когда бензиновый двигатель перенастраивается на потребление газа, но это встречается не так часто. 

Никогда не используйте в генераторах топливо не предназначенное для его двигателя

Таким образом, наиболее важной задачей является выбор типа электростанции для нашего дома, которая бы в полной мере удовлетворяла всем требованиям, что и определило бы необходимый для неё вид топлива. Какие же для этого нужно использовать критерии? Можно выделить два наиболее значимых критерия.

Приведём их:

• Будет электростанция резервным источником энергии или автономным;
• Какова планируемая мощность генерируемой энергии.

Ранее мы выяснили, что для автономных систем электроснабжения подбираются электростанции, обеспечивающие длительную (в пределе – постоянную) подачу электричества. Это означает, что для таких систем наиболее подходят дизельные электростанции, обладающими всеми необходимыми для таких условий работы характеристиками – малый расход топлива, надёжность, экологичность, большой вес. 

Для резервного питания самым подходящим вариантом будет использование бензиновой электростанции. Это объясняется их следующими свойствами: мобильность (малый вес), высокая скорость запуска, малое время прогрева, устойчивость бензина к большим перепадам температур и т. д.      

В пределах каждой из рассмотренных выше систем энергоснабжения может быть разная градация мощностей, необходимых в каждом конкретном случае. Например, для случая малой мощности потребителей (менее 3 кВт) экономически нецелесообразно использование дизельных электростанций, которые ориентированы на работу с большой нагрузкой (от 3 кВт и выше). И, наоборот, в случае очень большой мощности потребителей (10-20кВт) экономически нецелесообразным будет использование бензиновых электростанций из-за большого расхода топлива. 

Какой расход резервного генератора

Расход топлива электрогенератора для «идеальных» условий эксплуатации можно рассчитать по формуле: 

Qч = G * Pср. ч  ; 

где Qч – расход за 1ч эксплуатации, л;

G – расход топлива за 1 ч при нагрузке в 1 кВт, л / кВт * ч;

Pср. ч – усреднённое значение мощности потребителей в течение часа, кВт. 

Приближённое значение общего расхода топлива при условии постоянной нагрузки можно получить по формуле:

Qобщ = Qч * N,
N – количество часов работы электростанции.

где N – количество часов работы электростанции.

Под идеальными условиями здесь понимается работа электрогенератора при постоянной мощности потребителей, составляющей 75 % номинальной мощности генератора Рном ген и температуре окружающей среды 20 С. Именно для таких «идеальных» условий в техпаспорте на электрогенератор обычно приводится значение G, выраженное в единицах л / кВт * ч. 

Приведённые выше формулы подходят для расчёта расхода топлива, как бензиновых электрогенераторов, так и дизельных. Отличие заключается только в величине значения G. Для бензиновых оно обычно составляет 0,350 л / кВт * ч, для дизельных – 0,250 л / кВт * ч.     

Приведём расчёт расхода топлива бензинового электрогенератора, работающего на постоянной нагрузке 3 кВт в течение 5 часов:

Qч б = 0,350 х 3,0 = 1,05 л / ч;
Qобщ б = 1,05 х 5 = 5,25 л.

  Расход топлива дизельного электрогенератора для тех же условий эксплуатации будет следующим:

Qч д = 0,250 х 3,0 = 0,75 л / ч;
Qобщ д = 1,05 х 5 = 3,75 л.

Таким образом, расход дизельного электрогенератора будет в Qобщ б / Qобщ д = 1,4 раза меньше по сравнению с бензиновым при тех же условиях работы.  

Если же брать общий случай «неидеальных» условий эксплуатации оборудования, то на практике на расход топлива электростанции влияет множество факторов.

Перечислим их:

1. Состояние оборудования электростанции – топливных фильтров, качество смазки деталей и механизмов ДВС и др.;
2. Качество топлива;
3. Влияние окружающей среды – температура, влажность, давление;
4. Режим работы электрогенератора.   
  
Комплексная составляющая указанных факторов и определяет реальный расход топлива электрогенератора.  

Плюсы и минусы топливного генератора

Топливные генераторы, как и любое электроэнергетическое оборудование, имеют свои достоинства и недостатки.

Среди преимуществ можно выделить следующие:

• Мобильность (в случае бензиновых электрогенераторов);
• Продолжительная автономная работа;
• Возможность использования в любой местности.

 К недостаткам можно отнести следующие их характеристики:

• Требуют отдельного помещения для своего хранения и работы;
• Сложность эксплуатации при низких температурах;
• Создают вредные выбросы в окружающую среду от сжигаемого топлива;
• Влияние качества топлива на показатели работы;
• Высокая стоимость.

Система бесперебойного питания на АКБ

Такие системы наиболее подойдут там, где требуется резервный источник электроэнергии на небольшие промежутки времени – от 20-ти минут до 1-го часа. Это объясняется сравнительно быстрым временем разряда аккумуляторных батарей и большими временными затратами на их восстановление.

Это требует присутствия основной сети подачи электроэнергии, которая позволит периодически выполнять подзарядку аккумуляторов в режиме ожидания без необходимости иметь дополнительные источники энергии. Основу системы питания на АКБ составляет инвертор, вход которого подключается к аккумуляторам, а выход к потребителям электроэнергии. Ниже рассмотрим, какие приборы можно выбрать для такой системы.  

Как рассчитать мощность инвертора

Мощность инвертора подбирается из условия обеспечения потребителей электроэнергии достаточной величиной мощности с запасом в 20 % от номинального значения его мощности. То есть, его нагрузка должна быть в пределах 35 – 80 % Рном инв.

Это гарантирует, что в случае прекращения подачи энергии из основной сети, выходная мощность инвертора обеспечит бесперебойную работу всех потребителей, будто бы сбоев в основной сети не было.

В соответствии с этим, современный инвертор должен в автоматическом режиме переключаться на резервное питание, а затем обратно на основную сеть в случае восстановления её работоспособности. В режиме ожидания производится подзарядка батарей от основной сети. Описанные инверторы относятся к типу on-line, то есть, «всегда в сети».  

Нужно помнить, что для получения на выходе инвертора необходимого значения мощности, на его вход нужно подавать не меньшее её значение. Только на вход подаётся постоянное напряжение, а с выхода снимается переменное синусоидальное. То есть инвертор инвертирует напряжение с постоянного в переменное, и затем, наоборот, что обеспечивает подзарядку батарей.

Для примера, подберём инвертор для уже рассчитанной нами мощности потребителей электроэнергии для нашего дома, которая составила Рпотр общ = 8,5 кВт.

В современном доме показатель номинального потребления обычно значительно ниже, экономные лампы, инверторные холодильники и LED телевизоры позволяют находится в пределе 1 кВт.час

В этом случае, для примера прибор от производителя Huawei, модель – SUN2000-12KTL, принадлежащая модельному ряду M2. Укажем основные характеристики прибора:

КПД – 98,6 %;
Рном инв – 12 кВт;
Рмакс инв – 18 кВт;
Диапазон входных напряжений – 160-950 В;
Входной ток – 22 А;
Выходной ток – 28,5 А;
Выходное напряжение – 220 / 380 В;
Количество фаз – 3;
Частота тока – 50 / 60 Гц;
Форма выходного напряжения – правильная синусоида;
Интерфейс – RS485 / WLAN; 
Класс защиты – IP65;
Охлаждение – воздушное.

Как можно убедиться, прибор имеет превосходные характеристики, что позволяет включать его в мощные системы автономного питания, в том числе и в солнечные электростанции. Он поддерживает широкий диапазон входных напряжений, а также два стандарта выходного – 220 и 380 В. Интерфейс WLAN позволяет осуществлять дистанционное управление прибором и снятие показаний счётчика с использованием каналов передачи типа 3G и 4G. Класс защиты уровня IP65 гарантирует полную защиту прибора от пыли и воды. 

Рассчитаем процент общей мощности потребителей в доме по отношению к значению номинальной мощности инвертора:

Х = Рпотр общ * 100% / Рном инв = 8500 х 100 / 12000 = 71 %

Таким образом, суммарное значение мощности потребителей электроэнергии в доме составило 71 % номинальной мощности инвертора Рном инв, то есть вошло в пределы 80 %.  
Это обеспечит щадящую работу инвертора в пределах 35-80 % его Рном инв, что позитивно скажется на сроках его эксплуатации.

Дополнительный запас мощности в 9 % гарантирует его качественную работу даже в случае некоторого увеличения мощности потребителей, например, в случае подключения в доме стиральной машины, что не редкость.  

Как подобрать АКБ для запаса энергии

Существует несколько разновидностей аккумуляторных батарей, отличающихся принципами работы и аккумулирования энергии. Основные из них:

• Свинцово-кислотные;
• Гелиевые;
• Литиевые;
• Солнечные.

Каждый из указанных видов АКБ имеет множество подвидов в пределах своей группы. Однако основные принципы их работы в пределах своей группы неизменны. 

Свинцово-кислотные батареи характеризуются низким значением удельной энергоёмкости, результатом чего являются их значительные габариты и вес. Стабильность работы здесь зависит от положения батареи, в случае его изменения возможна утечка электролита. Кроме того, всегда присутствует опасность отравления парами. Сравнительно недорогие.

Гелиевые источники питания отличаются компактностью и независимостью надёжности работы от изменения положения корпуса. Они имеют низкое значение саморазряда, экологичны и устойчивы к температурным перепадам. Однако, очень чувствительны к изменению величины напряжения при зарядке, что может стать причиной преждевременного выхода их из строя.

Важно!
При выборе гелиевого АКБ, обращайте внимание на обозначение "GEL" на корпусе и в паспорте, только такие батареи безопасны в квартире или доме.

Литиевые батареи относятся к батареям нового поколения – они энергоёмки, термоустойчивы и имеют небольшой уровень токсичности. Имеют низкий уровень саморазряда и большой ресурс циклов. Могут эксплуатироваться при любых погодных условиях. Выпускается множество вариантов батарей, рассчитанных на разный уровень напряжения, в частности, от 12 до 96 В. Имеют значительную стоимость.

Солнечные батареи являются превосходным и перспективным источником энергии. Для их зарядки не нужно предпринимать никаких усилий, главное это их правильно рассчитать и смонтировать на наиболее подходящем месте – на крыше дома, возвышенности и других хорошо освещаемых местах. 

Для выбранного инвертора наиболее подходят солнечные, а также литиевые батареи, как наиболее энергоёмкие и имеющие широкий диапазон вольтажа. Поскольку для солнечных аккумуляторов требуется частный дом и особые природные условия, поэтому для примера возьмём литий-железо-фосфатную батарею LP LiFePO4 48 V - 90 Ah металл. Здесь в качестве катода используется LiFePO4, что во многом определяет характеристики батареи, в том числе её ресурсоёмкость и термоустойчивость. Её основные параметры:

• Ёмкость – 90 А*ч;
• Напряжение – 48 В.

Значительный уровень вольтажа в 48 В позволит уменьшить количество подключаемых батарей для обеспечения нужного напряжения на входе инвертора. 

Какая ёмкость батарей понадобится

Обычно ёмкость батарей для инвертора подбирают, исходя из времени резервирования, то есть времени работы резервного источника питания. Кроме того, нужно учитывать входное напряжение инвертора, которое может иметь достаточно высокий уровень. Например, в нашем случае, это диапазон от 160 до 950 В. Получить нужные значения ёмкости АКБ и напряжения можно путём параллельного и / или последовательного соединения отдельных аккумуляторных батарей.

При параллельном соединении складывается ёмкость батарей, при последовательном – напряжение. Таким способом можно получить практически любые значения ёмкости и напряжения АКБ.

Для начала, рассчитаем необходимое в нашем случае значение входного напряжения инвертора Uвх инв, исходя из его характеристик, приведённых выше. Также учтём, что все потребители энергии в доме будут работать одновременно, потребляя при этом по максимуму – 8,5 кВт. А, значит, входная мощность инвертора должна иметь такое же значение. 

Рвх инв = Рпотр общ = 8,5 кВт;

    
Теперь определим наименьший возможный уровень входного напряжения инвертора, необходимого для обеспечения заданной мощности на входе:

Uвх инв мин = Рвх инв / I вх макс инв = 8500 / 22 = 386 В,

где I вх макс инв – максимально возможное значение входного тока инвертора.

Учитывая достаточно высокий уровень минимального входного напряжения, целесообразно взять именно его для проведения дальнейшего расчёта и построения схемы питания. 

Определим количество последовательно подключенных батарей, которые бы обеспечили полученный уровень Uвх инв мин:

Nбат = Uвх инв мин / Uбат = 386 / 48 = 8, 

где Nбат – количество батарей, соединённых последовательно;
Uбат – выходное напряжение одной батареи.

Таким образом, для обеспечения нужного значения Uвх инв мин на входе инвертора необходимо последовательно соединить между собой 8 АКБ выбранного типа. 

Теперь рассчитаем время резервирования данной системы резервного питания:

Трезерв = Сбат / I вх макс инв = 90 / 22 = 4 ч,

где Трезерв – максимальное время работы системы резервирования; Сбат – ёмкость батарей.

В итоге, мы получили достаточно мощную систему резервного питания, которая в состоянии обеспечивать потребителей энергии в доме в пределах 4-х часов, что является очень значительной величиной, как для резервного источника электроэнергии. 

Какой тип АКБ выбрать для квартиры

Основным критерием для выбора аккумулятора для квартиры является отсутствие его токсичности. То есть, батарея должна быть полностью герметичной и не требующей пополнения электролитом. Ещё один критерий – высокий показатель энергоёмкости. Это означает, что габариты батареи должны быть минимальны при достаточном значении выходной мощности. Наиболее полно таким критериям отвечают батареи из группы гелиевых. Лучшие показатели среди подвидов указанной группы аккумуляторов имеют мультигелиевые батареи. 

К примеру, возможен вариант мультигелиевой батареи LPM-MG 12V 55AH. Приведём её основные характеристики:

Тип – мультигелиевый необслуживаемый;
Ёмкость – 55 А*ч;
Напряжение – 12 В;
Напряжение подзарядки – 14 В;
Раб. температура – от -20 до +600 С.   

Получение нужных значений ёмкости и напряжения комплекта батарей легко можно получить, комбинируя параллельное и последовательное их соединение. Но в целом аккумулятора такой емкости хватит для поддерживания инверторного холодильника, освещения и подзарядки других гаджетов в условиях регулярного отключения питания.

Плюсы и минусы

Преимуществами использования систем бесперебойного питания на АКБ являются:

• Большой выбор видов АКБ;
• Мобильность.

К недостаткам можно отнести следующие свойства:

• Частые подзарядки;
• Токсичность многих видов АКБ;
• Значительная стоимость;

Дешевое бесперебойное питание на ИБП

Не всегда есть возможность обеспечить резервное или автономное питание для всего дома или квартиры. Однако для отдельных устройств это вполне реально. Должны отметить, что стоимость таких источников бесперебойного питания (ИБП) немалая, поэтому для экономии средств целесообразно приобретать ИБП лишь для кратковременного резервирования в пределах 15 минут, чтобы можно было корректно завершить работу с устройством, что убережёт его от повреждений.

Кроме того, постоянное использование ИБП в качестве промежуточного звена между основной сетью и устройством обеспечит стабилизированное питание последнего, что может значительно продлить срок его эксплуатации. Ниже рассмотрим, как подобрать ИБП для ПК и, соответственно, обеспечить удаленную работу.      

Подбираем источник бесперебойного питания для ПК

Для выбора ИБП для ПК нужно исходить из величины потребляемой им мощности. Также следует учесть энергопотребление периферийных устройств, например, сканера, принтера и т. д. Для этого рассчитаем общее энергопотребление домашнего вычислительного комплекса:

Робщ пк = Рсист бл + Рмон + Рпринт =  400 + 50 + 350 = 800 Вт,  

где Рсист бл – потребляемая мощность системного блока; Рмон – потребление монитора; Рпринт – потребление лазерного принтера; Робщ пк – общая мощность потребления вычислительного комплекса.

Исходя из значения Робщ пк, выберем ИБП на примере компании APC, модель BX1600MI-GR. Основные параметры прибора:

Мощность – 900 Вт;
Архитектура – линейно-интерактивный;
Входное напряжение – от 140 до 300 В;
Форма тока на выходе – синусоида аппроксимированная;
Встроенные АКБ – 12 В /7.2Ah х 2;
Розетки для подключения устройств – 4.  

     
Рассчитаем процент общей мощности потребления вычислительного комплекса по отношению к значению номинальной мощности ИБП:

Х = Робщ пк* 100% / Рном ибп = 800 х 100 / 900 = 89 %

 Таким образом, мы получили запас более 10 %, что обеспечит приемлемый режим работы ИБП в пределах 90 % номинального значения его мощности. 

Наличие 4-х розеток позволит подключить к источнику питания все наши периферийные устройства, и ещё одна розетка остаётся в запасе.

Широкий диапазон входных напряжений позволит уверенно работать прибору в самых неблагоприятных условиях. 

Наличие двух встроенных АКБ достаточной ёмкости обеспечит довольно большое время резервирования системы. 

Указанная в характеристиках форма выходного тока говорит о том, что прибор вполне подходит для питания компьютерной техники, где требования к форме тока не жёсткие. А вот для топливного насоса, к примеру, подходит лишь плавная синусоида.  

Привыборе ИБП или инвертора обращайте внимание на наличие функции "правильная синусоида" это критично важно для множества домашних гаджетов и оборудования.

Какой вариант бесперебойного питания выбрать

Выбор варианта бесперебойного питания зависит от множества факторов, таких, например, как природные условия, тип помещения, общая мощность потребителей энергии, требуемое время резервирования и, наконец, финансовые возможности. Рассмотрим более детально, что можно подобрать применительно к конкретным условиям проживания.

Система бесперебойного питания для дома или дачи 

Для частного дома или дачи целесообразно установить солнечную электростанцию. Это позволит иметь полностью автономную систему питания, что исключит нашу зависимость от блекаута и от того, как часто могут отключать электроэнергию. Она может стать альтернативным вариантом по отношению к основной сети электроснабжения и даже позволит получать доход от продажи «лишнего» электричества по «зелёному тарифу». Это означает, что в перспективе электростанция себя окупит. 

Перечислим примерный состав оборудования солнечной электростанции:

• Солнечные батареи;
• Сетевой инвертор;
• PV коннекторы для солнечных панелей;
• PV кабель;
• Распределительный электрощит;
• Крепления для солнечных панелей.
  
Подберём необходимое оборудование для дома, мощность потребителей энергии которого нами была рассчитана ранее и составила Рпотр общ = 8,5 кВт.  

В качестве сетевого инвертора сюда вполне подойдёт прибор Huawei SUN2000-12KTL-M2, имеющий Рном инв = 12 кВт. Произведённый ранее расчёт показал, что мощность потребителей составляет 71 % номинальной мощности инвертора, что также нас устраивает.  

Теперь выберем тип солнечной батареи. Подойдёт Jinko Solar JKM410M-54HL4. Её характеристики:

Тип – монокристалл;
Мощность – 410 Вт.  

Солнечные батареи заменяют собой обычные АКБ, поэтому для подачи на вход инвертора необходимого значения мощности, которое составляет Рвх инв = 8,5 кВт, нужно рассчитать необходимое их количество.   

Nсолн бат = Рвх инв / Рсолн бат = 8500 / 410 = 21 шт,

где Nсолн бат – необходимое количество солнечных батарей; Рсолн бат – мощность одной батареи.

Таким образом, для обеспечения на входе инвертора необходимой величины мощности достаточно смонтировать на крыше дома 21 солнечную панель. Количество креплений для монтажа также теперь известно. 

PV коннекторы для панелей целесообразно взять типа LAPP EPIC SOLAR МС4, которые обеспечат высокое качество соединений.

Распределительный щит выбирается, исходя из выполняемых им функций – автоматическое перенаправление подачи электроэнергии в дом из основной сети или инвертора, в зависимости от наличия электричества в общей сети. Также через щит будут проходить потоки заряда солнечных батарей на инвертор. 

Для квартиры

В случае, если необходимо запитать квартиру многоквартирного многоэтажного дома, где нет возможности использовать солнечные батареи, то тогда можно воспользоваться рассчитанными нами ранее АКБ, которые обеспечат резервное питание квартиры минимум на 4 часа.

Если же для квартиры достаточным будет горение нескольких LED-лампочек общей мощностью 40 Вт, то тогда можно приобрести обычный ИБП мощностью 400 Вт. При полной нагрузке такой прибор будет работать 20 мин, то есть, 0,3 часа. Время резервирования при этом составит: 

Трезерв = (Рном ибп / Рпотр) * Трезерв полн = (400 / 40) х 0,3 = 3 часа

где Трезерв – время работы освещения от резервного источника питания; Трезерв полн – время резервирования ИБП при полной нагрузке; Рпотр – общая потребляемая мощность освещения в квартире.  

Как запитать холодильник на случай отключения электрики

Наиболее важным бытовым прибором в нашем доме является холодильник, поскольку в случае блекаута могут испортиться все продукты. Он особенно требователен к постоянной подаче стабилизированного напряжения. Поэтому при выборе ИБП и батарей к нему нужно исходить из обеспечения максимального времени резервирования. Рассчитаем необходимую для этого мощность.

Современный холодильник класса А в среднем потребляет 100 Вт в час. Для обеспечения его питанием в течение 10-ти часов, требуется мощность:

РNхол = Рхол * Nраб = 100 х 10 = 1000 Вт = 1 кВт,

где РNхол – мощность, необходимая для работы холодильника в течение N часов; Nраб – количество часов работы; Рхол – энергопотребление холодильника в час.

Учитывая высокие требования данного бытового прибора к форме тока питания, целесообразно выбрать ИБП типа UPS-2000ZX компании Luxeon. Приведём его основные характеристики:

Мощность – 1200 Вт;
Архитектура – линейно-интерактивный;
Кол-во ступеней стабилизации – 6;
АКБ – внешние, 24 В;
Ток заряда – 14 А;
Входное напряжение – от 140 до 275 В, AVR;
Выходное напряжение – 220 В;
Частота – 50 / 60 Гц;
Форма выходного тока – правильная синусоида.

Рассчитаем требуемую ёмкость аккумуляторных батарей:

Саккум = РNхол / Uбат =  1000 / 24 = 42 А* ч,

где Саккум – ёмкость батарей; Uбат – выходное напряжение батареи.

Таким образом, для обеспечения холодильника бесперебойным стабилизированным питанием в течение 10-ти часов достаточно взять одну батарею ёмкостью 50 А*ч с выходным напряжением 24 В.    

Работа котла без электричества

Для поддержания непрерывной подачи электрики на электронику газового котла также необходим ИБП, иначе котёл просто остановится. Нередко совместно с котлом используется топливный насос, которому также необходимо питание. Общая потребляемая мощность этих приборов обычно составляет не более 250 Вт. При выборе ИБП нужно учесть высокие требования этого оборудования к форме питающего тока, который должен иметь правильную синусоидальную форму. Продемонстрируем, какие приборы можно выбрать в этом случае.

К этому оборудованию вполне подойдёт рассмотренный ранее ИБП Luxeon UPS-2000ZX, который в полной мере отвечает всем указанным требованиям. 

Рассчитаем мощность, необходимую для работы котла в течение 10-ти часов:

РN котл = Ркотл * Nраб = 250 х 10 = 2500 Вт = 2,5 кВт,

где РN котл – мощность, необходимая для работы котельного оборудования в течение N часов; Ркотл – энергопотребление котельного оборудования в час.

Рассчитаем требуемую ёмкость аккумуляторных батарей:

Саккум = РN котл / Uбат =  2500 / 24 = 100 А* ч

Таким образом, в случае блекаута для обеспечения котельного оборудования бесперебойным стабилизированным питанием в течение 10-ти часов достаточно взять одну батарею ёмкостью 100 А*ч с выходным напряжением 24 В.    

Всё оборудование и названия брендов выбраны исключительно как примеры для рассчетов, не являются рекламой или нашей рекомендацией.