Энергонезависимый гостевой дом в Крыму

Иллюстрации можно найти в альбоме.

Гостевой дом в Крыму. Первые шаги в использовании энергии солнца сделаны несколько лет назад - установлены 2 вакуумные солнечные панели, позже система расширена еще 4-мя панелями. Все горячее потребление летом обеспечено солнцем.
В связи с энергетической нестабильностью возникла необходимость в резервном источнике питания.
Проведены исследования форума и сайтов продавцов и производителей.
Обозначена общая идея системы: комбинированная система: генератор - СБ - ИБП - батареи - потребители.
Задачи решаемые системой: бесперебойное питание на любой промежуток времени с приоритетами надежности и комфорта.
На форуме открыта тема с просьбой о помощи в компоновке и подборе оборудования.

ПОДГОТОВИТЕЛЬНЫЙ ЭТАП

Первоначальный алгоритм работы системы был выбран несколько нелогично, но с учетом специфики гостевого дома:
При краткосрочном отключении 1-2 часа (пока не нагрелись холодильники и можно потерпеть некоторое неудобство) система снабжает только критические потребители - гидрофор, насос циркуляции солнечных коллекторов, очистная установка Топас, свет..
При отключении до суток дополнительно поддерживается работа холодильников, вентиляции душевых, кухня, розетки в номерах для компьютеров и зарядок
При отключении в несколько суток к перечисленному добавляется насос очистки бассейна, прачечная, розетки для более мощных потребителей (фен, чайник).

Былии рассмотрены различные варианты компоновки системы:
с одним мощным универсальным гибридным ББП "умеющим" работать с генератором и солнечными батареями и серией маломощных инверторов - по индивидуальному на каждый номер.
Другие схемы с применением устройств ограничения мощности и плавного пуска.

Рабочим вариантом в конечном итоге выбрана система с двумя инверторами

Первый - со встроенным контроллером солнечных панелей, - обеспечивающим работу наиболее ответственных потребителей - системы водоснабжения, очистки сточных вод, очистки бассейна,
освещения.
Куплен китайский Pro Solar Combi PWM 5 кВА, 48В инвертор с ЗУ и ШИМ солнечным контроллером и платой сопряжения.

Второй - для обеспечения минимальных потребностей в гостевых номерах - холодильники и освещение. Выбран отечественный МАП-гибрид мощностью 4, 5 кВт.
Система выбрана на 48 вольт, как наиболее эффективная.
По требованиям времени работы были выбраны тяговые кислотные аккумуляторы сборка из 24 банок 2 В 210 А-Час.

"Стартовый" набор солнечеых батарей составили 4 поликристаллические панели ФСМ 250 , включеные последовательно-параллельно. (14500 х 4 =

В качестве резервного источника питания выбран однофазный бензогенератор Huter мощностью 3 кВт.

Автоматика запуска - САП от Микроарт.

СБ установлены стационарно на южном склоне направлением на полуденное солнце:

АКБ установлены в отдельно выделенном помещении на стеллаже.

Инвертор 1 разместился на столе, инвертор 2 на стене в этом же помещении.
Здесь же установлен щит коммутации.

Соединение СБ с инвертором Pro Solar - кабель 10 мм кв, проложен в земле в гофротрубке, длина 25 метров. Соединения штатными коннекторами и клеммными планками.

В цепи каждой пары СБ установлен автомобильный предохранитель на 20 ампер.
В общем кабеле врезан обычный автомат переменного тока на 40 ампер - для удобства отключения батарей.

Соединение АКБ с Инверторами - кабель 50 мм кв 2 метра, в цепи установлена плавкая вставка на 100 ампер.

Силовые кабеля - 10 мм на входк от Главного щита до помещения Инверторов, 15 метров.
Далее разводка кабелями сечением от 6 мм кв до 1,5 мм кв в разводке слаботочной.
Все кабеля - многожильная медь (из магазина), сборка на обжимах, коннекторах.
Автоматы, УЗО - IEK, а также сборная солянка (что было)

Проводка дома была оптимизирована под новую систему:
Выделены потребители 1-й группы - наиболее критичные к питанию
2 группа - питание для них необходимо всегда, но не критично
3 группа - сюда в основном входят мощные потребители - такие как отопление и нагрев воды - остаются незарезервированными.
В номерах проводка разбита на две группы - силовую - для электроплитки, обогревателей и чайников, и основную - освещение, холодильники и розетки слаботочные.
Силовая подгруппа не резервируется.

Затраты составили:
ИБП Pro Solar Combi PWM 5 кВА, 48В = 53000
ИБП МАП Pro Hybrid 48 в 4,5 кВт - 63150
СБ ФСМ 250 поликристалл 4 шт = 54 000
Фильтр подавдения помех = 3120
Аккумуляторы Микроарт 2 в 210 А Час 30 шт = 97500
Эоектролит = 3920
Перемычки для аккумуляторов = 8320
САП 3 кВт Микроарт = 11950
Генератор DY4000LX с электростартом = 32500
Щиты, автоматы, кабеля, пакетники, крепеж, инструмент и прочие расходные = порядка 50 000
Изготовление и установка рамы под панели, контейнера для генератора = 30 000
Итого порядка 410 000 руб

ПЕРВЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

В ясный солнечный день мощность панелей по прибору инветрота составила от 60 ватт ранним утром до более 1 кВт в полдень.
При первичном заряде на батареях отмечен большой разброс напряжения - от 2,3 до 2,5 на банках.

ПРОДОЛЖЕНИЕ МОНТАЖА

Много времени отняла подготовка генератора. Первоначально САП планировалось установить непосредственно на моторе однако позднее от этой конструкции отказались и САП разместился в помещении рядом с инверторами. Управление клапаном топлива, заслонкой и пуском - через промежуточные реле. Длина управляющих проводов - 6 метров.

Привод заслонки также претерпел изменения. Первоначальная конструкция с пятипроводным мотором привода замка двери легкового авто и промежуточной осью оказалась неудачной и была переделана на более простую схему из двупроводного мотора и возвратной пружиной на заслонке. Кроме того установлен термостат на 60 С предотвращающий прикрытие заслонки при пуске горячего мотора.

Для генератора сделан металлический контейнер выложенный изнутри минеральной ватой для шумопоглащения. Для охлаждения и выхлопа выполнены два "окна" напротив всасывания и выхода горячего воздуха.

В ясный солнечный день система уверенно держит "плавающую" нагрузку 1-2 кВт без существенной потери заряда батареи - падение на батарее до 47,7 вольт к вечеру. Точных инструментальных замеров не производилось.

Определенные вопросы возникли при настройке (согласовании) работы двух зарядных на одну батарею.

АККУМУЛЯТОРЫ

Определенные трудности возникли на этапе испытаний - аккумуляторная батарея (48 в 210 а-час) не выдавала паспортной емкости. Причина оказалась банальной - недостаточно аккуратный ввод батарей в эксплуатацию и банальный недозаряд. Приняв к действию несколько советов от форумчан батарею быстро удалось провести в рабочее состояние.

Более того, после недельного стояния на подзаряде от солнечной панели аккумуляторы самостоятельно уравнялись как по напряжениям (+- 0,01 в) и по плотности электролита.
ГЕНЕРАТОР

А вот тут ждал сюрприз - под нагрузкой китайский (?) Huter жутко вибрирует и работает рывками - обороты гуляют очень ощутимо. Устранено путем ослабления пружины регулятора оборотов. Напряжение 220 в.

ИСПЫТАНИЯ

Нагрузку в 3 кВт система продержала в течение полутора часов
падение напряжения 52,3 - 45 в (что, понятно по напряжениям, не выбирает полной ёмкости батарей)
после чего - автоматически запустился генератор, МАП переключился на заряд батарей, по достижении верхнего порога заряда генератор отключился и система вновь перешла на питание от аккумуляторов.
Для достижения приемлемой цикличности в САП и МАП подрегулировали пороги напряжений. Таким образом система вполне в состоянии обеспечить нагрузку до максимальной в 4,5+5 = 9,5 киловатт с использованием маломощного генератора 2,7 кВт в циклическом режиме, ориентировочно 50/50 %.

ПРАКТИКА

Первый раз система отработала в стандартном режиме (не испытания) на отлично - ни гости ни хозяева Дома не заметили отключения электричества в поселке ...

ПЕРВЫЕ НЕПРИЯТНОСТИ

Поломка китайского инвертора Pro Solar Combi PWM 5 кВА - (выгорела плата по непонятной причине, без перегрузки инвертора -ни встроеный ни дополнительный автоматы на выходе нагрузку неотключили) оказалась весьма некстати - как раз в это время произошел теракт на границе и как следствие отключение Украиной подачи электроэнергии в Крым. Порадовало отношение продавца инвертора - прибор отремонтировали и прислали обратно очень быстро, он установлен на штатное место и продолжает работать.

Второй трудностью стал запуск генератора - автозапуск происходит едва с пятой попытки и это пока ждет своего решения.

Батареи тоже подвели, хотя это обусловлено скорее неаккуратным обслужтванием - полгода не было слежения за уровнем в банках и контрольных "раскачек" (заряд-разряд) 48 вольтовой сборки. 4 банки потеряли емкость и вся сборка перестала заряжаться на свою емкость соответственно. Банки заменили из запасного комплекта - батарея заработала нормально, а потерявшие емкость поставлены на "лечение" в 12 вольтовую запасную батарею.