Хочу рассказать сегодня про хитрый ньюанс автономной энергетики. А именно – вольтаж автономной системы. Тем более, что рассказать есть что, на основе собственных ошибок. Вряд ли вы прочитаете об этом где-то еще. Мне пришлось постигать это на собственном опыте и исправлять дорогостоящие ошибки.
Думаю, многие поняли, что всем нам грозит великое децентрализованное энергетическое будущее или погружение в темноту – кто на что гаразд. Система резервного питания или полностью автономная система энергообеспечения на солнечных батареях становится насущной необходимостью (для тех, кто хочет остаться со светом и энергией для основных потребностей). А перспектива ближайшего будущего – это микросети (про которые уже писал), объединяющие потребителей и генерацию, независимые от сторонних поставщиков.
Остатки советской централизованной энергетики были успешно “декоммунизированы” и “деколонизированны” россией. Остатки атомной энергетики еще работают, но это не продлится долго, учитывая что срок и этого “наследия совка” уже подошел к концу. Бесконечно продлевать срок эксплуатации и закрывать глаза на безопасность реакторов не получится в виду их физического износа.
И это скорее хорошо, чем плохо – потому что дает стимул для трансформации. Простому народу – свободу от олигархических монополий и кормушек, в которые превратилось советское энергетическое наследие. А системе – устойчивость и развитие. Чарльз Дарвин говорил, что выживают не самые сильные или умные, а наиболее адаптируемые к изменениям. Кризис – это момент изменений. Те, кто смогут быстро адаптироваться, смогут его пройти и в будущем серфить на волнах будущего роста. Но что надо делать сейчас?
Даже власть уже открыто нам говорит: “МЫ – ВСЁ. Выдоили все что возможно с граждан и советской инфраструктуры, а теперь вы сами по себе”
Это по большому счету признание того, что государство больше не несёт никакой ответственности за своих граждан. Выживание украинцев теперь – дело рук самих украинцев.
Я это понял лет на 10-15 раньше и уже тогда начал восстанавливать забытые навыки и осваивать новые знания.
Моя история электромонтера-аматора начинается в далеком 88-м году. С 9-10 класса в школе вводилась отдельная дисциплина. Уроки профориентации и профподготовки в советских школах 80-х годов были важной частью образовательного процесса. Тогда нас уже со школы готовили не прикладывать руку к сердцу при исполнении государственного гимна, или цитировать рядки Маркса или Шевченко, а делать реальные вещи. На это отводилось полдня или даже целый день 2 раза в месяц. Ехать нужно было на профкомбинат, которые обычно располагались на территориях различных предприятий.
Уж не помню, чему там учили девочек. Но когда нам выкатили список профессий, все пацаны резко захотели записаться в водители – для 16-ти летних, это было очень круто учиться водить ЗИЛ, изучать правила дорожного движения. Ну а я провтыкал, и т.к. количество мест было ограничено, пришлось выбирать из того, что осталось.
Не то, чтобы я очень любил электричество. Просто папа постоянно что-то паял и я вырос в окружении паяльников, радиодеталей и запаха флюса. Основы я знал, и пошел на курс электромонтажника, который и успешно закончил, получив свидетельство “слесарь-электромонтажник 2-го разряда”. Стезя повела меня по жизни совсем другими профессиями, и если б кто сказал мне тогда, в 17 лет: “Чувак, отнесись серьезно – тебе очень это пригодятся в 50!”, я бы рассмеялся ему в лицо.
Это я к чему… В ближайшем будущем (да и уже настоящем) человек множество вещей должен уметь делать своими руками, а не надеяться на “специально обученных людей”. Спаять провод, вырастить еду, починить кран, поштукатурить стену, смастерить что-то из дерева, сварить металл, положить кирпич. Потому что, во-первых, профессионалов непросто сейчас и найти. А во-вторых, криворуких больше, чем реальных спецов. Да, и в третьих, попробуй их дозваться, когда надо что-то доделать или исправить. Эти принципы, как военный устав, “написаны кровью”, а не какая-то теория.
Так что, учиться надо постоянно. Всю жизнь.
Основные компоненты системы резервного питания
Начиная свой опыт с возобновляемой энергетикой, я думал что просто могу обратиться к профессионалам. Надо заплатить, и все сделают для тебя в лучшем виде. Не тут то было. Как говорил классик: “Если хочешь чтобы дело было сделано, надо делать его самому”.
Не обязательно быть суперпрофессионалом, чтобы сделать правильный выбор и базовые расчеты. Для этого нам понадобится:
- Закон Ома
- Таблица сечения кабеля по току и мощности
Основные компоненты системы резервного питания на солнечных батареях:
- Солнечные панели (фотоэлементы): Самый ключевой компонент. Солнечные панели преобразуют солнечную энергию в электрический ток. Они состоят из ячеек кристаллического кремния и имеют номинальную мощность, например, 550 Вт.
- Контроллер заряда: Управляет зарядом аккумуляторов, обеспечивая оптимальное питание от солнечных панелей.
- Аккумуляторы: Хранят электрическую энергию, полученную от солнечных панелей. Аккумуляторы обеспечивают непрерывное питание в темное время суток или при облачной погоде.
- Инвертор: Преобразует постоянный ток от аккумуляторов в переменный ток 220 В, который подается к электрическим приборам в доме.
Такая система (постоянного тока) может быть на 12, 24 или 48 вольт. Есть и другие варианты, но это самые популярные, отталкиваясь от производимого оборудования.
Выбирайте сразу 48. Я сделал ошибку, начав с 12 и пройдя весь путь до 24 и потом 48, искренне удивляясь, почему люди продают 12-ти вольтовое оборудование на OLX и апгрейдятся на 48.
А причины в следующем: 12-ти вольтовые системы имеют больше недостатков, чем преимуществ.
Одно преимущество в широком ассортименте маломощного оборудования. Множество китайских устройств ориентированы именно на этот диапазон. Вроде всё просто – купил аккумулятор, инвертор – соединил провода и оно заработало. Для тех, кто поленился углубиться, начинают осознавать недостатки уже в процессе эксплуатации.
И второе – дешевизна аккумулятора. 12-ти вольтовый аккумулятор LiFePo4 (100ah) будет стоить около 10000 грн. Для сравнения такой же на 24v будет в 2 раза дороже. А на 48v – соответственно в 4.
Но и емкость, соответственно, растет. Так 48v 200ah (стоимостью в 60000 грн), обладает емкостью в 10 кВт, тогда как такой же на 12v (стоимостью 15000 – 20000 грн) – 2,5 кВт
Недостатки 12-ти вольтовых систем:
- Главный недостаток в огромных токах. Поэтому для таких систем не делают мощных инверторов. Чтобы запитать что-то существенное, например холодильник и насос (водоснабжение и хранение продуктов – функции с главнейшим приоритетом), нужно не менее 1200 кВт номинальной мощности (реальная будет где-то 80%). Вот и считайте (берем закон Ома): 2000Вт (пиковая мощность) / 12в = 166А. Отсюда следующий недостаток:
- Провода толщиной в палец. Берем таблицу и смотрим, что на такие токи нужны провода 50 мм2. Уже сами провода непросто купить, но их надо еще обжать медными клеммами (такую услугу сложно найти), отсюда плавно вытекает покупка специального обжимного инструмента и кусачек.
Инвертор 12-2000Вт потребует провода уже в 70 квадратов минимум, для подключения к батарее. И не факт, что батарея поддерживает разряд такими токами (я встречал BMS для LiFePo4 на максимум 200 ампер.
Вот вы и уперлись в потолок. Если хотите что-то более мощное (от 3000 Вт), вам потребуется оборудование на 24 вольта. А при таком раскладе все токи делятся, а стоимость аккумулятора умножается на 2 (А инвертор иногда даже стоит дешевле!)
(Примечание: двойные пиковые нагрузки выдерживают только трансформаторные инверторы фирмы Victron. Никакие другие я не советую. Китайские типа Axioma, PowerMr и прочие поделки отдают только номинал. И имеют много других недостатков, которые не являются темой этой статьи).
- В целом, как для системы исключительно резервного питания, с зарядкой от сети, с 12-ти вольтовой системой мириться – она работает. Но есть один подлый и неожиданный нюанс, с которым я столкнулся чуть позднее, при использования в связке с солнечными панелями. Этого я никак не мог заранее предусмотреть.
Если не просчитать заранее мощность солнечных панелей и зарядный ток контроллера заряда в привязке к вольтажу батарей, большую часть самого продуктивного времени ваши панели будут попросту работать в холостую!
Большинство дешевых (и особенно китайских) контроллеров заряда рассчитано на токи до 60А. Что означает, что максимальная мощность панелей, которая может быть подключена к 12в системе составляет 720 ватт (т.е. чуть больше, чем такая панель в 650 w как на фото). У меня стоят две панели, поэтому в солнечный день мой 30А контроллер заряда способен принять энергию только от одной:
Вот это было обидно. Оказалось, проблема больших токов существует не только при разряде, но и при заряде. Хотите контроллер с большим зарядным током – платите в разы больше.
Вот примерные цены на контроллеры заряда от Victron (вторая цифра в названии – это ток заряда батарей):
Т.е. Victron 100 | 30 в системе 12 вольт будет использовать максимум 360w от панелей.
- Система на 12 вольт – 360w
- Система на 24 вольта – 720w
- Система на 48 вольт – 1440w
Таким образом, дешевый аккумулятор влечет за собой высокую стоимость контроллера заряда, низкую эффективность фотовольтаики и ограниченную мощность инвертора. Инверторы на 48 вольт надежнее и иногда даже дешевле в пересчете на единицу мощности, в сравнении с низковольтными (но высокотоковыми) системами.
Вот сравнительная таблица:
Так какой же вольтаж выбрать?
- Если планируете использовать солнечные панели, всегда выбирайте 48 вольт.
- Если просто резервное питание, можно и 12-24, но лучше все равно 48, т.к. потом сэкономите на апгрейде. 24 – это золотая середина для тех, кто ограничен бюджетом.
Вячеслав Горобец
