Як підготувати приватний дім до автономного енергозабезпечення

28 липня 2022

Власники приватних домів та експерти поділились досвідом використання енергії в ситуаціях часткового або повного відключення електропостачання.

Зараз в Україні близько 660 тисяч споживачів залишились без електрики, а 240 тисяч – без газу, за даними, опублікованими 28 липня 2022 року Міністерством енергетики. Хоча енергетики докладають всіх зусиль для відновлення живлення, військові дії ускладнюють ремонти.

“Українська енергетика” вивчила досвід населення, яке готує свої домогосподарства до автономного енергозабезпечення, і запитала спеціалістів про те, як правильно підготуватися до можливих критичних ситуацій, що можуть виникнути при порушенні постачання електрики, газу та тепла.

Сонячні батареї та теплові насоси — основні джерела енергії для приватних домів 

Сім'я Олени з Києва розпочала перехід на автономне енергозабезпечення в своєму будинку п’ять років тому. Це стало свідомим вибором на користь відновлювальних джерел енергії.  

Власники приватного будинку виховують трьох дітей за принципами екологічного господарювання: впроваджують енергоефективні технології, сортують сміття, компостують органічні відходи, використовують багаторазові пакети. 

Олена наголосила, що їхня оселя — це результат здійснення давньої мрії про екологічне та енергоефективне житло. Першим кроком до зеленого способу життя став електромобіль, а потім — будівництво будинку, в якому подружжя реалізувало багато екологічних задумів, таких як геотермальний насос та власна сонячна станція, що забезпечують енергонезалежність дому.

“Ми з чоловіком проектували будинок, враховуючи кілька параметрів. Сонячні панелі на даху та на терасі розташовані на південь, товсті стіни та зовнішнє утеплення зберігають температуру в домі. Житлові кімнати з великими вікнами виходять на сонячну сторону, а технічні приміщення розташовані на північній стороні з меншими вікнами”, – розповіла Олена.

Сонячна станція на подвір'ї та даху приватного будинку в Києві. Джерело: фото власників домогосподарства

Завдяки продуманим плануванням у кожній кімнаті будинку є природне освітлення, що дозволяє зменшити споживання електроенергії. Навіть вхідні двері були обрані з невеликим вікном, щоб у коридор потрапляло достатньо світла.

Сонячна станція потужністю 30 кВт працює на зеленому тарифі з 2017 року. Однак варто відзначити, що зимова продуктивність сонячних панелей знижена, тому в цей час родина купує електроенергію. Цього опалювального сезону рахунки за електроенергію варіювались від 600 грн у грудні до 2350 та 2200 гривень у січні та лютому. За словами господарів, до цієї суми входять витрати на освітлення, опалення, гарячу воду та заряджання електромобіля. Олена також зазначила, що деякі водії витрачають на бензин більше, ніж на вищезгадані витрати. 

Тепловий насос підтримує необхідну температуру в будинку з 2017 року. Процес є автоматичним: один датчик знаходиться на зовнішній стіні, інший – в основній кімнаті. Насос аналізує дані з обох датчиків і підтримує температуру в приміщенні на рівні 22 градусів Цельсія.

“Насос відповідає за нагрів води, якою ми користуємось, та опалює приміщення площею 170 кв. м, беручи тепло з грунту. Якщо на вулиці сильний мороз, увімкнеться додатковий електричний тен для підігріву води,” – пояснила власниця.

Тепловий насос з 2017 року забезпечує гаряче водопостачання та опалення приватного будинку в Києві. Джерело: фото власників домогосподарства

Зараз господарі раді, що змогли відмовитись від газового опалення. Для резервного опалення під час будівництва вони встановили пічку для рідкого пального, але зазначили, що це тільки для крайнього випадку, якщо всі інші варіанти недоступні. Сьогодні це рішення виявляється доволі розумним, враховуючи загрозу відключення енергопостачання через військову агресію. Крім того, для повної автономії планують придбати гібридний інвертор та акумулятори, але це поки що фінансова задача на майбутнє.

Сім'я повністю підтримує ідею свідомого та екологічного способу життя. На їхню думку, використання відновлювальних джерел енергії в домашньому господарстві зростатиме, і з відповідними інвестиціями з'являться нові технології для стабілізації роботи систем у залежності від часу доби чи пори року.

Необхідно додати резервний твердопаливний котел

Експерт Ігор Черкашин живе в приватному будинку та має досвід використання різних видів котлів для отримання теплоенергії та електрики з відновлювальних джерел.

Основна частина року енергетичні потреби домогосподарства забезпечує гібридна сонячна станція потужністю 5 кВт. Окрім цього, зібрана ще мережева сонячна станція на 12 кВт, але вона ще повністю не введена в експлуатацію.

 “Ми зупинили цей процес, оскільки наразі не бачимо сенсу. Можна сказати, у нас зараз працює 7,5 кВт потужності. Вісім місяців у році сонячної енергії вистачає з надлишком. Проте взимку панелі не можуть повністю покрити потреби у теплі,” – пояснив експерт.

Сонячна станція в Києві. Джерело: фото експерта з ФБ

Для опалення в домогосподарстві вже встановлено два котли, але мешканці задумалися про резервний твердопаливний котел для власної енергобезпеки.

“Ми використовуємо вітчизняний газовий конденсаційний котел та електрокотел для нічного тарифу, що дозволяє маневрувати. Зараз ми розглядаємо, як поставити твердопаливний котел як резерв, без зайвих витрат, щоб забезпечити мінімальні потреби, якщо газ або електрика стануть недоступними,” – розповів Ігор Черкашин. 

Експерт поділився своїм досвідом, додавши, що у його випадку для резерву підійде недорогий варіант, але важливо вибрати котел з гарантією від виробника, добре змонтувати і використовувати якісне паливо.

Проте, для тих, хто має можливість або планує новий будинок, краще встановити окремий універсальний твердопаливний котел, який підходить для різних видів пального: дров, торф'яних брикетів, простих брикетів, відходів деревообробки та переробки.

На чому експерт радить не економити, так це на димарі. Якість димовидалення повинна бути відмінною, щоб не сталося неприємностей з сусідами через дим. Тому котел рекомендується встановлювати в окремому приміщенні, не пов’язаному з житловими кімнатами.

Ігор Черкашин також розповів про інші, дорожчі рішення. Наприклад, можна придбати п’ятикубову ємність для зрідженого газу та редуктор перетворення, щоб газовий котел міг забезпечуватися власним резервом. Такого обсягу пропан-бутану вистачить на весь опалювальний сезон. Але виникає питання, чи дозволяє розмір ділянки це рішення, і наскільки це безпечно для мешканців і сусідів.

Необхідно визначити необхідні прилади

Спеціалісти радять раціонально підійти до питання потужності, яку потрібно забезпечити для роботи в автономному режимі. Вони пропонують розділити електроприлади на три категорії.

Побутові прилади за пріоритетом важливості: 

1. Життєво необхідні електроприлади, такі як аварійне освітлення, охоронна та пожежна сигналізація, електронні замки, автоматизовані опалювальні котли, свердловинні насоси тощо. Правильне їхнє функціонування потребує безперебійного електропостачання, яке слід забезпечити додатковими джерелами.

2. Прилади для комфортного проживання, включаючи основне освітлення, кондиціонери, кухонні прилади тощо. 

3. Електроприлади, без яких можна обійтись, наприклад, “тепла підлога”, локальне освітлення, настінні інфрачервоні панелі тощо.

Устаткування, що забезпечує автономне електропостачання, також поділяється на типи залежно від джерела: з відновлювальних та невідновлювальних джерел. Це можуть бути сонячні, вітрові станції, теплові насоси і малі гідростанції, а також нафтопродукти для генераторів.

Важливим завданням для забезпечення електропостачання в автономному режимі є баланс між генерацією і споживанням, – зазначив експерт Віктор Відзіговський. 

“Якщо баланс не дотримується, можуть виникнути суттєві стрибки напруги. Якщо навантаження перевищує генерацію, система “згасне”, або ж навпаки, буде стрибати напруга. Вирішенням є встановлення акумуляторів, контролера, – вважає спеціаліст. – Автономна система є значно складнішою, ніж мережева станція. Потрібен дуже грамотний проєкт, щоб розрахувати споживання”.

Експерт відмітив, що у побуті споживання електричної енергії є дуже нерівномірним, а пікові значення можуть перевищувати середні у 100 разів.

Серед обладнання, що може забезпечити автономне електропостачання дому, Віктор Відзіговський відзначив дизельний генератор, гібридну сонячну станцію або акумуляторні батареї.

“У мене, наприклад, вдома встановлено невеликий автомобільний акумулятор ємністю 70 ампер-година, що заряджається, коли є напруга в мережі, і живить лише опалювальний котел, коли її немає, – поділився досвідом він, – Потужності цього акумулятора вистачає приблизно на добу.Котел працює лише в умовах зими або короткочасних відключень. Мій сусід пішов далі і має кілька потужних акумуляторів, які через інвертор живлять весь будинок.”

Експерт застеріг і рекомендував не вмикати при аварійній ситуації пральну машину, посудомийку, праску, духову піч (можна обійтись мікрохвильовою), бо в іншому випадку акумуляторна система швидко розрядиться. Важливо в умовах аварії самостійно регулювати споживану потужність, тобто прасувати та включати кавоварку послідовно. Дотримуватись такого алгоритму не важко, але важливо про нього пам'ятати, вказав Віктор Відзіговський.

При цьому, якщо напруга зникає на тривалий час, без зовнішнього джерела, будь то генератор або сонячна панель, обійтися не вдасться. Отже, експерт радить не забувати про безпеку, адже будь-яка запаси енергії може становити небезпеку при легковажному відношенні до неї.

Першочергово потрібно зайнятись резервуванням електропостачання

Мешканцям одноквартирних будинків варто потурбуватись про резервне електропостачання, тобто про систему, яка забезпечить електрику для приладів у разі відключення основного джерела.

“Резервне електропостачання повинно підтримувати роботу насоса підйому води, циркуляційного насоса для опалення, освітлення будинку, а також побутових потреб, які не потребують великої потужності,” – пояснив експерт Ігор Черкашин.

Зробити це можливо кількома шляхами. Простіший варіант резервування електропостачання – купити дизельний чи бензиновий генератор. Втім, доцільність газового генератора під питанням, бо газове постачання також може зникнути, – зазначив фахівець. 

“Я б радив вибрати дизельний генератор, оскільки дизельне паливо можна довго зберігати. Також, хоча бензиновий запускається легко навіть у мороз, він більш пожежонебезпечний, ніж дизель, – застеріг експерт. – Також важливо вибрати генератор з правильним вихідним сигналом.”

Експерт відзначив, що зараз ціна на обладнання дуже висока, однак економити на цьому не варто.  

“Коли ви купуєте дешевий генератор, який не підтримує стабільну роботу, ваші дорогі електроприлади або не працюватимуть, або працюватимуть зі збоєм. Силове обладнання, таке як “болгарки”, вентилятори чи обігрівачі працюватимуть, але електронні прилади нададуть збої,” – пояснив він.

Навіть генератор із правильним синусоїдальним сигналом завжди буде працювати на максимальній потужності. Наприклад, навіть якщо споживання складає 10-20%, генератор використовуватиме 60-70% своєї потужності, непотрібно спалювати паливо даремно. 

Експерт вважає кращим варіантом резервування, коли в базі є акумулятори (АКБ) з інвертором і джерелом безперебійного живлення, до яких підключаються електроприлади для нормального електропостачання. При цьому АКБ потрібно періодично заряджати від гібридної СЕС чи ВЕС, або від генератора, якщо їхній рівень впаде нижче певного значення.

Експерт радить встановлювати не звичайні стартові автомобільні акумулятори, а, принаймні, гелеві.
“Такі акумулятори прослужать півтора-два роки, а не рік. Крім того, ви не будете постійно жити, як у тракторі, під звуки генератора, що постійно працює, заважаючи собі та сусідам,” – каже він. 

Гібридний інвертор – дорожчий, але більш універсальний

Якщо ви вибираєте систему батарей з безперебійником, експерти радять відразу встановити безперебійник у вигляді гібридного інвертора. Він використовується в сонячних та вітрових станціях, що працюють в автономному режимі та з мережею. У майбутньому, маючи такий інвертор, до вже встановлених потужностей СЕС можна додати певну кількість панелей або вітрогенераторів, що забезпечать додаткову генерацію електрики.

“Не варто економити на інверторі, який може працювати з зовнішніми генераторами, джерелами, такими як фотопанелі або вітрогенератори, та працювати з різними типами батарей, – рекомендує Ігор Черкашин. – Наприклад, якщо у вас не вистачає грошей зараз, ви можете використовувати гелеві акумулятори, а завтра, коли будете фінансово спроможні, поміняєте їх на літієві. У звичайному сільському будинку вам вистачить інвертора на 5-7 кВт і чотирьох стандартних батарей по 200 кВт·год.”

Звичайно, якщо вже є певна кількість фотопанелей, взимку, очистивши їх від снігу, можна отримувати певну генерацію від сонячних панелей та заряджати свої акумулятори вдень.

Панелі не обов'язково встановлювати на даху. Можна сконструювати опору з дерева, піднявши над землею хоча б на півметра, щоб її не замітало снігом. Це дозволить швидко її зібрати або розібрати в екстреному випадку, якщо є потреба підключити до інвертора додаткові джерела, крім дизель-генератора, для спільних потреб.

Сонячна електростанція з двома панелями по 150 Вт, змонтована на дерев'яних опорах. Джерело: reenergo

Теплові насоси можуть замінити газове опалення електричними

Якщо у вас велика сонячна станція та хороші літієві акумулятори, для повної автономності доцільно встановити тепловий насос, вважає Ігор Черкашин.

“Це може бути насос типу "повітря-вода", або ще краще – "грунт-вода", що дозволяє отримувати з цієї електрики хороший коефіцієнт перетворення споживаної електроенергії на тепло. На 1 кВт електрики можна отримати 4-5 кВт тепла”, – радить він.

Проте експерт відмічає, що такі рішення підходять тільки тим, хто заздалегідь планував це і розраховував. Адже капітальні витрати на таку систему великі, і без державної підтримки вони будуть недоступні багатьом громадянам. Тому радити цьогоріч, коли люди вирішують, як вижити, фахівець не береться.

“Нажаль, в Україні немає державної програми з теплових насосів. Держава повинна запустити виробництво доступних теплових насосів, наприклад, модель "повітря-вода" на 10-15 кВт виходу. Це дозволить поступово замінювати старі газові системи на нові теплові насоси. Вони будуть економічніше і енергоефективніше, ніж прямий опалювач,” – розмірковує Ігор Черкашин. 

На сьогодні останнім рубежем захисту від енергетичних нестач буде використання твердопаливних котлів для опалення.

Серед майбутніх тенденцій також зазначають, що автономне енергозабезпечення може стати основним елементом будівництва нового житла. Експерти та мешканці домогосподарств, з якими ми спілкувались, підкреслюють, що при виборі систем резервування слід враховувати потреби електроприладів, не економлячи об обладнанні за якістю та надійністю.

Білозерова Лариса, спеціально для "Української енергетики"

Автор: Лариса БілозероваТеги:Green Dealспоживачідомашні СЕСрозподілена генераціяенергобезпекасонячні панеліВЕСВДЕПоділитись