Аккумулятор для дома

Содержание статьи:

Отключение электроснабжения — это довольно частое явление в новостройках, старых домах и особенно в частом секторе. Выходят из строя подстанции, происходит обрыв линий, не выдерживают предохранительные устройства. Современные накопители электрической энергии позволяют комфортно и без ущерба для бытовых приборов пережить эти неприятности.

Принцип работы

Источники бесперебойного питания для частного дома

Принцип работы состоит в том, что при наличии внешней электросети инвертор пропускает напряжение к потребителям, одновременно встроенное в нем зарядное устройство подзаряжает аккумуляторную батарею. При исчезновении электросети инвертор мгновенно переключается на работу от аккумуляторов и преобразует их постоянное напряжение в переменное.

По своему назначению накопители электричества подразделяются на 2 категории:

• источник бесперебойного питания (ИБП) для обеспечения работы домашних электроприборов;
• бесперебойник для дома на случай отключения электричества.

Изделия различаются по составу, размерам, мощности, стоимости и продолжительности разряда. Они могут располагаться как в здании, так и за его пределами в отдельных строениях.

Как выбрать аккумулятор для дома

ИБП для дачи мощностью 0,8 кВт

Если выключение света становится постоянным явлением, следует задуматься о приобретении накопителя электроэнергии для дома. Батарея для компьютера проблемы не решит, так как имеет ограниченный ресурс. Необходимы устройства, которые могут обеспечить нормальную жизнедеятельность людей на протяжении нескольких часов, а лучше — суток. Такая техническая рука помощи пригодится при масштабных авариях на линии.

Критерии выбора следующие

• сложность монтажа и ввода в строй;
• стоимость доставки и специального обслуживания;
• устойчивость к перепадам температуры и влажности;
• КПД, у современных устройств он достигает 98%;
• ресурс эксплуатации — 5000-10000 м/ч; Источник бесперебойного питания SVEN RT-500
• перегрузочная способность (выдерживание нагрузки при запуске генератора) — 200-300 %;
• время автоматического включения — хороший накопитель энергии для дома при отключении электричества начинает процесс преобразования уже через 10 мс;
• способность работы на малых нагрузках;
• автономность — бак, рассчитанный на сутки работы двигателя;
• качество тока — качественные накопители электроэнергии выдают ток с отклонением от значений промышленного не более 2%;
• количество циклов заряд-разряд — не менее 500;
• мощность — из расчета потребителей с запасом 30%, но не менее 6 кв;
• производимый шум — инверторы работают бесшумно.

Современные накопители электрической энергии большой мощности могут обеспечивать дом энергией на протяжении 1-2 суток. При восстановлении электроснабжения их отключать не надо, все происходит в автоматическом режиме.

Большая домашняя батарейка

Большая домашняя батарейка

Большая домашняя батарейка российского производства Экомоторс является недорогим и эффективным аналогом накопителю Tesla PowerWall. Изделие используется для резервного питания частных домов, дач, офисов и прочих объектов, которые в любой момент могут отключить от электричества. Также его можно устанавливать в жилых фургонах, бытовках и передвижных столовых. Устройство накапливает энергию по низким тарифам в ночное время. Имеет компактные размеры, крепится на стене в вертикальном или горизонтальном положении.

Технические характеристики:

• емкость — 7,8 кВт/ч;
• напряжение батареи — 24 В;
• мощность — 7,2 кВт;
• размеры — 1000×500×250 мм;
• вес — 100 кг;
• количество циклов — 7000.

Контроль работы и состояния устройства осуществляется с помощью планшета Android с возможностью вывода информации на ПК или сотовый телефон.

Накопители электроэнергии для дома

Накопители энергии sess

Накопительные системы для частного дома способны обеспечить питанием на протяжении 24-48 ч. Этот показатель зависит от полноты зарядки, количества потребителей и емкости АКБ.

Используются такие типы батарей:

• Свинцово-кислотные. Недорогие, хорошо держат заряд и быстро выходят на полную мощность.
• Литий-ионные. Отличаются небольшим весом, низким саморазрядом и высокой емкостью.

Выбор определяется собственными потребностями и финансовыми возможностями.

Устройство накопителей

Накопители электроэнергии для дома и дачи представляют собой систему, состоящую из двух функциональных узлов, выполняющих определенную задачу:

• Аккумуляторный блок. Предназначен для накопления энергии от промышленной сети, топливного или ветрового генератора, солнечной панели или водяной турбины.
• Автономный инвертор. В режиме ожидания осуществляет подзарядку АКБ до заданного значения. При пропадании питания переключается в режим преобразователя постоянного напряжения в переменное (220 В или 380 В), подавая его во внутреннюю сеть жилья.

По месту расположения устройства подразделяются на встраиваемые, отдельно стоящие, напольные и настенные.

Типовое решение и модернизация

Инвертор МАП SIN Энергия 48-220 18 кВт HYBRID

В зависимости от потребностей и частоты отключения тока приобретается один или несколько элементов, которые соединяются последовательно или параллельно.

Для установки конструкции внутри помещения лучше брать модели AGM и гелевые. Они герметичны, хорошо переносят полный разряд и не требуют обслуживания.

Изделия с жидким электролитом выделяют пары кислоты, опасные для здоровья. Их можно устанавливать только вне жилых помещений. Такие модели при частых разрядах быстро изнашиваются.

Компания «Экомоторс» постоянно работает над усовершенствованием своей продукции. При этом она выпускается как серийно, так и под заказ.

Клиент может приобрести товар с такими модернизациями и характеристиками:

• мощность;
• емкость;
• сила тока;
• напряжение;
• продолжительность работы;
• количество фаз.

Исходя из внесенных изменений определяется конечная цена.

Применение накопителей электроэнергии

Источники бесперебойного питания для газовых котлов

Бытовые и промышленные накопители могут использоваться для повышения мощности, бесперебойного питания в аварийных ситуациях и автономного электроснабжения неподключенных к сети объектов.

Таковыми могут быть:

• дом;
• дача;
• кафе;
• мастерская;
• прорабская;
• котельная;
• водонапорная станция;
• склад;
• гараж.

Инверторные устройства не зависят от условий окружающей среды, но могут подзаряжаться от внешних источников, в том числе в процессе работы.

1+

В связи со скорым наступлением дачного сезоны рассмотрим вопрос того, как обеспечить себе бесперебойное электроснабжение при периодическом отключении городской линии.

Пусть ситуация такова, что городское питание есть, но оно может отключаться как кратковременно (до часа), так и на весь день. А поскольку хочется, чтобы работали телевизор, холодильник, освещение и розетки, то надо озаботиться резервным питанием.

Я уже писал несколько статей про целесообразность солнечных батарей, и мы пришли к выводу, что солнечные батареи имеют смысл только если основного питания нет и не предвидится, а потребность в электричестве у нас очень маленькая (лампочка и розетка для ноутбука).

Для нашей задачи «питание есть, но отключается», солнечные батареи дадут немного энергии в летний период, но их установка никак не оправдывает себя по сравнению с системой «инвертор + аккумуляторы».

Итак, что представляет собой необходимая нам система.

В центре системы стоит инвертор. Инвертор — это устройство, которое выполняет три функции:

• При наличии города заряжает аккумуляторы и даёт питание на потребители в доме
• Генерирует из постоянного напряжения аккумуляторов переменное напряжение 230В для питания дом
• Автоматически переключает питание потребителей на аккумуляторы и обратно

Собственно, в инверторе есть блок питания, который делает из 230В 12 либо 24 либо 48 вольт постоянного тока для заряда аккумуляторов. Также там есть схема, которая из постоянного напряжения аккумуляторов делает 230В переменного тока, отсюда и название «инвертор» — он меняет направление тока 50 раз в секунду для генерации переменного.

Есть инверторы дешёвые, которые выдают на выходе модифицированный синус. То есть, синусоида получается ступенчатой, как на картинке.

Дешёвый инвертор — это, например, инвертор автомобильный, который вставляется в прикуриватель и из 12В делает 230В для работы ноутбука. Или более крупные и мощные инверторы, но недостаточно дорогие. Такой сигнал плох для техники, имеющей преобразователи питания, так как эти преобразователи от такого сигнала сильно греются (не буду сейчас объяснять почему, это не относится к теме) и их срок службы сокращается. Хорошие инверторы выдают сигнал «чистый синус», качество которого регламентируется ГОСТом, как правило, качество чистого синуса из инвертора даже выше качества сигнала городской линии.

Так вот, инвертор при наличии города заряжает аккумуляторы, а при пропадании города их разряжает. Причём хороший инвертор переключается почти мгновенно, даже компьютер перезагрузиться не успеет.

Мы обычно используем в проектах по резервному питания инверторы МАП Энергия, они производятся в Москве.

Это достаточно большой железный ящик, к нему подключаются город, дом и аккумуляторы.

Инверторы есть на 12, 24 и 48 вольт — это поддерживаемое ими напряжения массива аккумуляторов. Аккумуляторы резервного питания обычно 12-вольтовые, соответственно, чтобы получить 48 вольт, нам надо взять 4 аккумуляторы, 24 вольта — 2 аккумулятора. Я чуть позже напишу, как считать количество аккумуляторов, но сейчас важно знать, что если аккумулятора нам по расчётам надо 4, то лучше брать 48-вольтовый инвертор. Больше напряжение — меньше ток в проводах, значит, меньше потери напряжения и нагрев проводов.

Если нам нужно резервировать 3-фазную сеть питания дома, то нужны три инвертора. Можно использовать один массив аккумуляторов. Инверторы МАП Энергия умеют работать с 3-фазной сетью, их надо соединить между собой кабелем, чтобы они синхронизировались.

Помимо основных перечисленных выше функций хороший инвертор делает следующие полезные вещи:

• Контроль мощности потребления дома
• Логгирование данных и передача их на компьютер
• Контроль уровня заряда аккумуляторов, чтобы не разряжать их в ноль (это плохо для них)
• Автозапуск генератора, когда аккумуляторы садятся

Для последнего пункта — автозапуска генератора — требуется, чтобы генератор мог запускаться по сигналу типа «сухой контакт». На инверторе есть реле, которое включается и выключается при необходимости запустить или заглушить аккумулятор.

По сравнению с системой резервного питания «просто генератор» система «инвертор + аккумуляторы» имеет такие преимущества:

• инвертор переключает мгновенно. А генератор с автозапуском запускается секунд 20 или больше.
• инвертор сам переключает линии питания, а генератору нужен щит АВР (автоввода резерва)
• инвертор бесшумный, а генератор сами знаете
• инвертор и аккумуляторы можно поставить в доме, они ничего не выделяют в воздух. Генератору нужно отдельное помещение или навес.
• генератор дымит
• генератор требует бензин и масло
• срок службы генератора меньше срока службы инвертора и гелевых аккумуляторов

Важно оговориться, что если нам нужно много электричества (например, электронагреватели или мощные холодильники), то аккумуляторы нас не спасут, тут генератор нужен. Аккумуляторы — это для резерва на время кратковременных отключений.

Считаем количество аккумуляторов

Ёмкость аккумуляторов считается в ампер-часах. Автомобильный аккумулятор — это, как правило, 52 или 60 АЧ. Аккумулятор маленькой машины типа Daewoo Matiz — 40АЧ. Кстати, для резервного питания можно использовать автомобильные аккумуляторы, но у них срок службы 4-5 лет и их нельзя ставить в помещение — выделяют. Специальные аккумуляторы для систем резервного питания служат 10-12 лет, полностью герметичны и не требуют обслуживания.

Аккумуляторы резервного питания имеют ёмкость до 250АЧ. Самые распространённые — 200АЧ. Вес такого аккумулятора 65 кг.

Напряжение аккумулятора 12 вольт. Разряжается он не в ноль, а, скажем, до 10% ёмкости. Получается, что в аккумуляторе запасено 2160 Вт-часов электроэнергии. КПД хорошего инвертора МАП Энергия 96%, значит, фактически 200АЧ аккумулятор даст нам 2073 Вт-часов электроэнергии. Это означает, что холодильник со средним потреблением 100Вт-часов проработает 20 с небольшим часов от одного такого аккумулятора. Если среднее потребление дома посчитать как холодильник (небольшой и современный) + несколько светодиодных лампочек + небольшой телевизор + розетка для ноутбука, то получаем примерно 3 часа работы. Ставим 4 аккумулятора — получаем 12 часов автономной работы.

Если использовать какой-то мощный прибор, например, чайник на 1600Вт, который кипятит воду за 5 минут, то он израсходует 133 Вт-часов электроэнергии из аккумуляторов.  Вот такой расчёт. Нужно сориентироваться, сколько ватт-часов электроэнергии нам необходимо для резерва, понять, в скольких аккумуляторах они содержатся, подобрать инвертор на соответствующее напряжение и максимальную мощность дома.

Общий бюджет системы складывается из:

• аккумуляторов
• инвертора
• клемм на аккумуляторы
• УЗИП — устройство защиты от импульсных помех, очень полезная вещь
• кабеля от инвертора до аккумуляторов нужного сечения

Если в какой-то момент поймёте, что аккумуляторов не хватает, можно поставить ещё столько же параллельно. Можно добавить в систему солнечные батареи, подключив их через контроллер к аккумуляторам. Можно добавить генератор, который будет запускаться по сигналу от инвертора.

Можно при помощи инвертора и батарей зарезервировать не весь дом, а какую-то ветку электроснабжения: слаботочный шкаф, аварийное освещение, газовый котёл, насосы и так далее.

1+Я занимаюсь проектированием систем Умный Дом, слаботочных систем, электрики. Описание задач и вопросы можно присылать на mail@home-matic.ru. Подробнее (в частности, стоимость) можно прочитать здесь.

Электричество – источник питания окружающих человека приборов и устройств, делающих жизнь в современном жилье полноценной и комфортной. Централизованное снабжение электрическим током, как и любая коммуникация, может быть подвержено авариям. Отключение света нарушает налаженный ритм жизни в доме. Резервное электроснабжение позволяет избежать досадных ситуаций, когда перестают работать компьютер, телевизор, и отключается свет.

Батарея для ИБП

Устройство бесперебойного электроснабжения для дома

Источником аварийного бесперебойного питания электроэнергией служат аккумуляторы для дома. Особенно актуально резервное электроснабжение для загородных домов и дач, которые находятся вдали от централизованной электросети. Немаловажное значение имеет установка аккумуляторов в тех жилищах, которые часто остаются без света.

Домашние аккумуляторные батареи, обеспечивающие бесперебойное питание внутренней электросети, по своему принципу работы схожи с автомобильными АКБ. В отличие от них, домашнее электрооборудование рассчитано на режим глубокой разрядки. Это увеличивает время пользования электрическим током до очередной зарядки батареи.

Резервное питание электроэнергией может представлять собой несколько батарей, соединённых, как параллельно, так и последовательно. Их размещают в отдельных помещениях энергоёмких зданий.

Для квартиры, где нужна небольшая мощность тока, устанавливают ИБП (резервное электроснабжение). В корпус прибора встроен аккумулятор. Устройство располагает опциями контроля и управления энергетическими потоками. Вся информация о разряде АКБ отражается на жидкокристаллическом дисплее.

Виды домашних аккумуляторов

Для обеспечения аварийного питания внутренней электросети дома используют четыре вида аккумуляторных источников электроэнергетики:

1. Кислотно-свинцовые АКБ.
2. Гелевые батареи.
3. AGM аккумуляторы.
4. Никель-кадмиевые АКБ.

Кислотно-свинцовые АКБ

Принцип работы и особенности источников бесперебойного питани

Самые распространённые аккумуляторы для ИБП по своему устройству ничем не отличаются от автомобильных батарей. В банках АКБ расположены свинцовые пластины, залитые электролитом (водным раствором серной кислоты).

Внимание! Хранить большие кислотно-свинцовые АКБ следует в отдельных помещениях с хорошей вентиляцией. Дело в том, что в процессе разрядки батареи выделяют газ, вредный для здоровья человека.

К недостаткам таких устройств нужно отнести то, что они требуют постоянного обслуживания (контроль уровня электролита и восполнение его падения дистиллированной водой).

Гелевые батареи

В электролит добавляют элементы кремния, в результате он приобретает форму геля (застывший пористый раствор из серной кислоты и силикагеля). Густая структура геля не даёт разрушаться электродам, что значительно увеличивает срок службы АКБ. Преимуществом такой батареи является то, что эксплуатировать аккумулятор можно в любом положении, не боясь вытекания электролита.

Гелевая батарея

Гелевые аккумуляторы отличаются большим временным промежутком хранения заряда. Они хорошо служат для освещения, маломощных бытовых приборов (компьютеров, телевизоров и прочего). В то же время ИБП с такими АКБ не могут обеспечить большой ток для питания мощного оборудования (электродвигатели различного назначения).

Важно! Нельзя допускать перегрев гелевой батареи – она может взорваться. Нужно обеспечить контроль температуры корпуса АКБ.

Батареи этого вида долговечны. Они выдерживают от 600 до 800 циклов заряда – разряда. Специалисты рекомендуют их использовать в резервировании питания для светильников, ПК, ТВ и маломощных кухонных приборов: миксеров, комбайнов и кофемолок.

AGM аккумуляторы

Аббревиатура AGM сложилась из начальных букв Absorbent Glass Mat, что означает влагопоглощающие стеклянные маты. В последнее время батареи AGM завоёвывают передовые позиции на рынке аккумуляторов. Суть их конструкции состоит в том, что раствором серной кислоты пропитывают капиллярные синтетические маты, которые помещают между свинцовыми пластинами.

Пластины изготовляют из свинца высокой химической чистоты с добавками кальция и сурьмы. Присадки предотвращают разрушение электродов, что значительно увеличивает срок службы аккумуляторов.

Некоторые AGM устройства имеют спиральное расположение матов. Такое решение позволяет значительно увеличить контактную площадь для протекания химических реакций, что повышает КПД батарей.

AGM аккумулятор

AGM аккумуляторы занимают большой объём в производимой продукции таких брендов, как Bosh, Delta, Fiamm и др.

Никель-кадмиевые АКБ

Аккумуляторы настоящего типа уступают другим видам батарей в величине ёмкости. Это пальчиковые батарейки и крупные бочонки. Их соединяют никелевой полосой в блоки точечной сваркой. Ими заполняют корпуса ИБП, предназначенные для бесперебойного питания портативной техники и стационарных компьютеров.

Блок никель-кадмиевых батарей

Заряжают никель-кадмиевые аккумуляторные блоки в корпусе ИБП, который подключают к бытовой электросети. Также восполняют потенциал в отдельных специальных зарядных устройствах.

Источники зарядки домашних аккумуляторов

Устройство аккумулятора

Резервный домашний источник тока частного дома нуждается в регулярной зарядке. При отключении электричества аккумуляторы автоматически переходят в режим разряда. По истечении определённого времени оборудование будет нуждаться в зарядке.

Питание для зарядки АКБ обеспечивают несколькими способами:

• электрическая сеть;
• генераторы;
• солнечные батареи;
• ветровые генераторы.

Электрическая сеть

При наличии автономной системы энергоснабжения используют аккумуляторы для частных домов при отключении электричества. Источник бесперебойного питания мгновенно реагирует на отказ сетевого электропитания, в работу включаются АКБ.

После восстановления работы электросети ИБП переходит в режим зарядки батарей. Электронная промышленность производит различные модели зарядных устройств. На входе встроенный инвертор переменный ток делает постоянным, а на выходе ток становится снова переменным. Это происходит потому, что АКБ должна получать постоянный зарядный ток.

Генераторы

Для домов, стоящих вдалеке от централизованного энергоснабжения, используют генераторы, которые снабжают электрическим током внутренние электросети. Все виды генераторов (газовые, на жидком топливе) производят громкий шум. Поэтому их используют одновременно, как поставщика электроэнергии напрямую, так и для питания зарядных устройств ИБП.

Генератор включают на время зарядки аккумуляторных батарей. Затем заряженные АКБ переходят в режим разрядки, генератор прекращает свою работу.

Солнечные батареи

В последнее время появились новые платформы солнечных батарей с большим КПД. В районах, где большое количество солнечных дней в году, солнечные батареи эффективно справляются с электроснабжением и резервным питанием для домов вместо генераторов.

Преимущество фотомодулей состоит в том, что их можно приобретать отдельными фрагментами. Постепенно приобретая новые модули, наращивают мощность потребляемого тока. Объединение в одну систему электроэнергетики фотопанелей с аккумуляторами даёт выгоду в том, что электропитание в солнечные дни обеспечивает солнечная батарея, в пасмурную погоду и ночные часы включаются в работу АКБ.

Ветровые генераторы

Ветровые установки обладают малой энергоёмкостью. Как правило, для обеспечения электроэнергией частного домостроения ставят несколько установок, вплоть до нескольких десятков. Позволить такие устройства может только финансово обеспеченный хозяин коттеджа. Как и в случае солнечных батарей, ветровые генераторы работают в одной системе с домашними АКБ.

Устройство ИБП

Зарядка для аккумуляторов 18650

Источники бесперебойного питания в просторечии называют бесперебойниками. Принципиальное строение агрегата состоит из аккумуляторных батарей и электронной начинки. Электроника включает в себя инверторы, выпрямители, фильтры и микросхемы, гасящие различные возмущения в электросети. В дорогих моделях имеется байпас.

Характеристики АКБ определяют возможности прибора. В основном применяются свинцово-кислотные батареи. Средние показатели параметров равняются 12 В напряжения, ёмкостью от 7 до 9 А/ч. Все аккумуляторы абсолютно герметичны и являются необслуживаемым оборудованием. В небольших моделях устанавливается одна батарея, в мощных приборах их количество может любым.

Виды ИБП

ИБП бывают трёх видов:

1. Резервные.
2. Линейно-интерактивные.
3. Онлайн модели.

Резервные

Энергоснабжение проходит от сети через ИБП к потребителям. Как только электрический поток прекращается, прибор переключается в режим разряда аккумулятора. В момент возобновления сетевого питания бесперебойник передаёт энергию во внутреннюю сеть дома, часть импульса направляет на подзарядку АКБ. Время переключения режимов энергоснабжения   составляет несколько миллисекунд, что исключает потерю данных во время работы компьютера.

Внутреннее устройство ИБП

Дополнительная информация. Использование таких установок вполне приемлемо для домашней техники. Для энергоёмкого силового оборудования (насосы, отопительные котлы и пр.) резервные модели не годятся. ИБП не гарантирует сохранения стабильности синусоидальной формы напряжения.

Линейно-интерактивные

Принцип работы и устройство интерактивного источника схожи с резервной моделью. Отличие заключается в том, что линейно-интерактивные ИБП оснащены коммутирующими устройствами. Приборы не нуждаются в переключении режимов питания при отклонении нормативного показателя входного напряжения до 20%. При этом показатель выходного напряжения практически остаётся неизменным.

Линейно-интерактивный ИБП

Онлайн модели

Онлайн оборудование считается самым надёжным и высококлассным ИБП. В него заложен принцип двойного преобразования. Уровень защиты практически составляет 100%. Работа устройства заключается в следующем:

• входящий ток проходит через выпрямитель, становясь постоянным;
• инвертор возвращает энергию обратно в переменный ток с идеально ровным напряжением;
• внутренняя резервная линия – байпас, страхует бесперебойное питание в случае выхода из строя основной линии ИБП.

Время переключения режимов стремится к нулю. Такой источник называют «онлайн», то есть перерыва в его работе не существует.

К недостаткам онлайн ИБП следует отнести их высокую стоимость, а также снижение КПД электросилы из-за двойного преобразования характеристик тока. Потери потенциала по отношению к абсолютной величине КПД довольно незначительны.

Сам по себе аккумулятор без такого прибора, как ИБП, не может стать автономным гарантом бесперебойного энергоснабжения дома. Для того чтобы выбрать подходящую модель ИБП, необходимо произвести точный расчёт силы тока, его напряжения и мощности, обеспечивающих работу всех потребителей в доме.

Видео

Используемые источники:

• https://strojdvor.ru/elektrosnabzhenie/kak-vybrat-nakopitel-elektricheskoj-energii-dlya-chastnogo-doma/
• https://home-matic.ru/2017/04/rezervnoe-pitaniya-dlya-dachi/
• https://amperof.ru/elektropribory/akkumulyator-dlya-doma.html