Mažų namų elektros sistemos: pasaulinis saugios ir tvarios energijos vadovas

Mažų namų gyvenimo būdo žavesys yra neginčijamas. Laisvė nuo hipotekų, mažesnis poveikis aplinkai ir galimybė gyventi sąmoningiau – tai tik kelios priežastys, kodėl žmonės visame pasaulyje renkasi šį minimalistinį gyvenimo būdą. Tačiau prieš pradedant mėgautis šiais privalumais, reikia išspręsti vieną esminį aspektą: elektros sistemą. Šis išsamus vadovas pateikia tarptautinę perspektyvą, kaip projektuoti ir įdiegti saugias, efektyvias ir tvarias elektros sistemas mažuose namuose.

Supraskite savo energijos poreikius

Pirmas žingsnis projektuojant jūsų mažo namo elektros sistemą yra nustatyti energijos suvartojimą. Tam reikia sudaryti visų planuojamų naudoti elektros prietaisų sąrašą, nurodant jų galingumą vatais ir naudojimo dažnumą. Apsvarstykite viską – nuo apšvietimo ir maisto gaminimo iki šildymo, vėsinimo ir pramogų.

Pavyzdys:

• Apšvietimas (LED): 10W x 6 lemputės x 4 val./d. = 240Wh
• Šaldytuvas (Energy Star): 50W x 24 val./d. = 1200Wh
• Nešiojamas kompiuteris: 60W x 4 val./d. = 240Wh
• Telefono kroviklis: 10W x 2 val./d. = 20Wh
• Indukcinė viryklė: 1500W x 0.5 val./d. = 750Wh
• Vandens siurblys: 100W x 0.25 val./d. = 25Wh

Sudėkite visų savo prietaisų dienos galingumo reikalavimus, kad apskaičiuotumėte bendrą dienos energijos suvartojimą. Padauginkite šį skaičių iš dienų skaičiaus, kurį norite, kad jūsų sistema veiktų be įkrovimo (autonomija), kad nustatytumėte reikiamo akumuliatorių banko dydį. Nepamirškite atsižvelgti į sistemos neefektyvumą (pvz., inverterio nuostolius).

Praktinė įžvalga: Naudokite energijos suvartojimo skaičiuoklę arba energijos audito įrankį, kad gautumėte tikslesnį savo poreikių įvertinimą. Daug nemokamų skaičiuoklių yra prieinama internete.

Energijos šaltinių parinktys: prijungta prie tinklo ar autonominė sistema

Jūsų vieta ir gyvenimo būdas labai paveiks energijos šaltinio pasirinkimą. Turite dvi pagrindines galimybes:

Prie tinklo prijungtos sistemos

Jei jūsų mažas namas yra vietoje, kur yra prieiga prie elektros tinklo, prijungta prie tinklo sistema gali būti patogiausias variantas. Tai reiškia jūsų mažo namo elektros sistemos prijungimą prie komunalinio tinklo. Kai suvartojate daugiau elektros energijos, nei pagaminate (pvz., iš saulės modulių), energiją imate iš tinklo. Kai pagaminate daugiau elektros energijos, nei suvartojate, dažnai galite parduoti perteklių atgal komunalinių paslaugų įmonei (grynojo apskaitos matavimas). Prie tinklo prijungtos sistemos suteikia patikimumą ir sumažina didelių akumuliatorių bankų poreikį.

Pavyzdys: Vokietijoje supirkimo tarifai atsinaujinančiai energijai skatina namų savininkus prijungti savo saulės modulius prie tinklo ir parduoti elektros perteklių. Panašios programos įvairiomis formomis egzistuoja daugelyje šalių, tokių kaip Australija, Kanada ir Japonija, nors grynojo apskaitos matavimo ir supirkimo tarifų specifika labai skiriasi priklausomai nuo regiono ir net komunalinių paslaugų įmonės.

Autonominės sistemos

Autonominės sistemos idealiai tinka mažiems namams, esantiems atokiose vietovėse be prieigos prie tinklo. Šios sistemos remiasi atsinaujinančiais energijos šaltiniais, tokiais kaip saulės, vėjo ir hidroelektrinė energija, ir reikalauja akumuliatorių banko energijai kaupti, kai atsinaujinantys šaltiniai negamina energijos (pvz., naktį ar debesuotomis dienomis). Autonominės sistemos suteikia nepriklausomybę, tačiau reikalauja kruopštaus planavimo ir priežiūros.

Pavyzdys: Mažas namas atokiose Škotijos aukštumose gali visiškai pasikliauti saulės ir vėjo energija su akumuliatoriais, atsižvelgiant į ribotą prieigą prie tinklo ir gausius atsinaujinančius išteklius. Panašiai, mažas namas Atakamos dykumoje Čilėje galėtų klestėti vien iš saulės energijos.

Esminiai mažo namo elektros sistemos komponentai

Nepriklausomai nuo to, ar pasirinksite prie tinklo prijungtą, ar autonominę sistemą, keli pagrindiniai komponentai yra būtini:

Akumuliatoriai

Akumuliatoriai kaupia elektros energiją, pagamintą iš jūsų atsinaujinančių energijos šaltinių arba gautą iš tinklo. Mažų namų elektros sistemoms rekomenduojami giluminio ciklo akumuliatoriai, nes jie skirti pakartotinai iškrauti ir įkrauti. Dažniausiai naudojami akumuliatorių tipai:

• Švino-rūgštiniai akumuliatoriai: Pigiausias variantas, tačiau reikalauja reguliarios priežiūros ir turi trumpesnį tarnavimo laiką.
• Ličio jonų akumuliatoriai: Brangesni nei švino-rūgštiniai, bet pasižymi didesniu energijos tankiu, ilgesniu tarnavimo laiku ir reikalauja mažiau priežiūros.
• AGM akumuliatoriai: Švino-rūgštinių akumuliatorių tipas, kuris yra sandarus ir reikalauja mažiau priežiūros nei užliejami švino-rūgštiniai akumuliatoriai.

Pavyzdys: Tinkamo akumuliatoriaus dydžio pasirinkimas priklauso nuo jūsų energijos suvartojimo ir norimos autonomijos. Mažo namo gyventojas Skandinavijoje gali pasirinkti didesnį ličio jonų akumuliatorių banką, kad užtikrintų atsarginę energiją ilgų, tamsių žiemų metu, o gyventojas saulėtesniame klimate gali apsieiti su mažesne sistema.

Inverteris

Inverteris konvertuoja nuolatinę srovę (DC), saugomą jūsų akumuliatoriuose, į kintamąją srovę (AC), kurios reikia daugumai buitinių prietaisų maitinti. Pasirinkite inverterį, kurio galingumas vatais yra pakankamas, kad atlaikytų bendrą visų prietaisų, kuriuos planuojate naudoti vienu metu, galingumą.

Praktinė įžvalga: Apsvarstykite galimybę naudoti grynos sinusinės bangos inverterį, nes jis suteikia švaresnę energiją, kuri yra labiau suderinama su jautria elektronika.

Įkrovimo valdiklis

Įkrovimo valdiklis reguliuoja elektros srautą iš jūsų atsinaujinančių energijos šaltinių (pvz., saulės modulių) į jūsų akumuliatorius. Jis apsaugo nuo perkrovimo ir prailgina akumuliatorių tarnavimo laiką. MPPT (maksimalios galios taško sekimo) įkrovimo valdikliai yra efektyvesni nei PWM (impulso pločio moduliacijos) įkrovimo valdikliai.

Laidai ir kištukiniai lizdai

Naudokite tinkamo dydžio laidus savo elektros sistemai, kad išvengtumėte perkaitimo ir elektros pavojų. Visi laidai turi atitikti vietinius elektros kodeksus. Įrenkite pakankamai kištukinių lizdų, kad atitiktų jūsų energijos poreikius. Apsvarstykite galimybę naudoti lizdus su apsauga nuo vaikų, ypač jei yra vaikų.

Svarbi pastaba: Elektros kodeksai labai skiriasi priklausomai nuo šalies. Visada pasikonsultuokite su kvalifikuotu elektriku, kad užtikrintumėte, jog jūsų instaliacija atitinka vietinius reikalavimus. Pavyzdžiui, laidų reikalavimai Šiaurės Amerikoje (NEC) gerokai skiriasi nuo tų, kurie galioja Europoje (IEC).

Paskirstymo skydas (saugiklių dėžė)

Paskirstymo skydas yra jūsų elektros sistemos centrinis mazgas. Jame yra grandinės pertraukikliai, kurie apsaugo jūsų laidus ir prietaisus nuo perkrovų. Aiškiai pažymėkite kiekvieną grandinės pertraukiklį, kad būtų lengva jį identifikuoti.

Saulės energija mažiems namams: tvarus sprendimas

Saulės energija yra populiarus ir tvarus pasirinkimas mažiems namams maitinti. Saulės moduliai paverčia saulės šviesą elektra. Pagamintos elektros kiekis priklauso nuo saulės modulių masyvo dydžio, saulės šviesos kiekio ir modulių efektyvumo.

Saulės modulių tipai

• Monokristaliniai: Efektyviausias saulės modulių tipas, bet ir brangiausias.
• Polikristaliniai: Mažiau efektyvūs nei monokristaliniai, bet pigesni.
• Plonasluoksniai: Mažiausiai efektyvus saulės modulių tipas, bet lankstus ir lengvas.

Pavyzdys: Mažas namas saulėtame regione, pavyzdžiui, Viduržemio jūros regione, gali gauti naudos naudodamas monokristalinius modulius, kad maksimaliai padidintų energijos gamybą mažesniame plote, o mažo namo gyventojas, turintis daugiau žemės mažiau saulėtame regione, galėtų naudoti didesnius, pigesnius polikristalinius modulius.

Saulės modulių dydžio apskaičiavimas

Norėdami nustatyti reikiamą saulės modulių masyvo dydį, padalinkite savo bendrą dienos energijos suvartojimą (vatvalandėmis) iš piko saulės valandų skaičiaus jūsų vietovėje. Piko saulės valandos reiškia vidutinį valandų skaičių per dieną, kai saulė šviečia visu intensyvumu. Padauginkite šį skaičių iš koeficiento, kad atsižvelgtumėte į sistemos nuostolius (pvz., 0,7, jei nuostoliai sudaro 30%). Taip gausite bendrą reikiamą saulės modulių galią vatais.

Pavyzdys:

• Bendras dienos energijos suvartojimas: 2500Wh
• Piko saulės valandos: 5 valandos
• Sistemos nuostolių koeficientas: 0,7
• Reikalinga saulės modulių galia: 2500Wh / 5 valandos / 0,7 = 714W

Todėl jums reikėtų maždaug 714 vatų saulės modulių, kad patenkintumėte savo energijos poreikius.

Saulės modulių montavimas

Saulės modulius galima montuoti ant jūsų mažo namo stogo, ant žemės arba ant stulpo. Užtikrinkite, kad moduliai būtų tinkamai pakreipti, kad maksimaliai išnaudotų saulės šviesą. Pasamdykite kvalifikuotą saulės energijos montuotoją, kad užtikrintumėte saugų ir efektyvų modulių montavimą.

Vėjo energija mažiems namams

Vietovėse, kur nuolat pučia vėjas, vėjo turbinos gali būti perspektyvus pasirinkimas elektros energijai gaminti. Vėjo turbinos paverčia vėjo energiją elektra. Pagamintos elektros kiekis priklauso nuo turbinos dydžio, vėjo greičio ir turbinos efektyvumo.

Pavyzdys: Airijos, Nyderlandų ir Patagonijos pakrančių regionuose dažnai būna didelis vėjo greitis, todėl vėjo energija yra tinkamas pasirinkimas mažiems namams tose vietovėse.

Vandens energija mažiems namams: mikro hidroelektrinė

Jei gyvenate šalia upelio ar upės su pakankamu srautu, galite gaminti elektrą naudodami mikro hidroelektrinės sistemą. Mikro hidroelektrinės sistemos naudoja tekančio vandens energiją turbinai sukti, kuri generuoja elektrą. Mikro hidroelektrinės sistemos gali užtikrinti patikimą energijos šaltinį, tačiau reikalauja kruopštaus planavimo ir leidimų.

Pavyzdys: Kalnuoti regionai Nepale, Butane ir kai kuriose Andų kalnų dalyse suteikia galimybių gaminti mikro hidroenergiją mažiems namams.

Energijos taupymo patarimai mažiems namams

Energijos taupymas yra labai svarbus siekiant sumažinti energijos poreikius ir elektros sistemos dydį. Štai keletas energijos taupymo patarimų:

• Naudokite energiją taupančius prietaisus: Kai tik įmanoma, rinkitės „Energy Star“ įvertintus prietaisus.
• Įrenkite LED apšvietimą: LED lemputės sunaudoja žymiai mažiau energijos nei tradicinės kaitrinės lemputės.
• Gerai apšiltinkite savo mažą namą: Tinkama izoliacija sumažina šildymo ir vėsinimo poreikį.
• Naudokite programuojamą termostatą: Nustatykite žemesnę temperatūrą, kai esate išvykę ar miegate.
• Atjunkite elektroniką, kai nenaudojate: Daugelis elektronikos prietaisų ir toliau naudoja energiją, net kai yra išjungti (fantominė apkrova).
• Išnaudokite natūralią šviesą: Suprojektuokite savo mažą namą taip, kad maksimaliai išnaudotumėte natūralią šviesą.
• Įrenkite mažo srauto dušo galvutes ir maišytuvus: Sumažinkite vandens suvartojimą ir energiją, reikalingą vandeniui šildyti.
• Džiaukite drabužius lauke: Venkite naudoti elektrinę drabužių džiovyklę, kai tik įmanoma.

Pavyzdys: Mažo namo gyventojas šaltame klimate gali žymiai sumažinti šildymo išlaidas investuodamas į aukštos kokybės izoliaciją, langų ir durų sandarinimą bei efektyvius šildymo prietaisus, tokius kaip malkinės krosnelės ar mini-split šilumos siurbliai.

Saugumo aspektai

Saugumas yra svarbiausias dalykas projektuojant ir įrengiant mažo namo elektros sistemą. Štai keletas svarbių saugumo aspektų:

• Pasamdykite kvalifikuotą elektriką: Jei neturite didelės elektros patirties, pasamdykite kvalifikuotą elektriką, kad suprojektuotų ir įrengtų jūsų elektros sistemą.
• Laikykitės elektros kodeksų: Užtikrinkite, kad jūsų elektros sistema atitiktų visus galiojančius vietinius elektros kodeksus.
• Naudokite nuotėkio srovės grandinės pertraukiklius (GFCI): Įrenkite GFCI vietose, kur yra vandens, pavyzdžiui, virtuvėse ir vonios kambariuose.
• Įrenkite dūmų ir anglies monoksido detektorius: Įrenkite dūmų ir anglies monoksido detektorius, kad apsisaugotumėte nuo gaisro ir apsinuodijimo anglies monoksidu.
• Reguliariai tikrinkite savo elektros sistemą: Reguliariai tikrinkite savo elektros sistemą, ar nėra pažeidimų ar nusidėvėjimo požymių.
• Naudokite tinkamą įžeminimą: Užtikrinkite, kad visi elektros komponentai būtų tinkamai įžeminti, kad išvengtumėte elektros smūgio.
• Turėkite gesintuvą: Laikykite gesintuvą lengvai pasiekiamoje vietoje elektros gaisro atveju.

Svarbi pastaba: Elektros kodeksai labai skiriasi priklausomai nuo šalies ir net regiono. Visada pasikonsultuokite su vietos valdžios institucijomis, kad užtikrintumėte, jog jūsų elektros sistema atitinka visus galiojančius reikalavimus. Pavyzdžiui, reikalavimai dėl įžeminimo ir laidų medžiagų gali labai skirtis Šiaurės Amerikoje, Europoje ir Azijoje.

Pasauliniai reglamentai ir standartai

Būtina žinoti apie įvairius elektros reglamentus ir standartus, taikomus jūsų regione. Kai kurios pagrindinės tarptautinės standartizacijos organizacijos:

• Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC): Rengia tarptautinius standartus elektros, elektronikos ir susijusioms technologijoms.
• Nacionalinis elektros kodeksas (NEC): Naudojamas Jungtinėse Valstijose ir kai kuriose kitose šalyse.
• Kanados elektros kodeksas (CEC): Naudojamas Kanadoje.
• Europos elektrotechnikos standartizacijos komitetas (CENELEC): Rengia Europos standartus elektrotechnikai.

Pavyzdys: Jei statote mažą namą Europoje, turite laikytis CENELEC standartų, kurie gali skirtis nuo NEC standartų, naudojamų Jungtinėse Valstijose. Panašiai, Australija turi savo elektros standartų rinkinį, kurio reikia laikytis.

Praktinė įžvalga: Susisiekite su savo vietos statybos skyriumi ar elektros inspektoriumi, kad nustatytumėte konkrečius elektros kodeksus ir reglamentus, taikomus mažiems namams jūsų vietovėje. Nesilaikant šių reikalavimų, gali būti skiriamos baudos ar net reikalavimas išmontuoti elektros sistemą.

Kainos aspektai

Mažo namo elektros sistemos kaina gali skirtis priklausomai nuo kelių veiksnių, įskaitant sistemos dydį, naudojamų komponentų tipą ir ar samdote profesionalų elektriką. Štai bendras galimų išlaidų paskirstymas:

• Akumuliatoriai: 500 - 5000+ € (priklausomai nuo tipo ir talpos)
• Inverteris: 200 - 2000+ € (priklausomai nuo galingumo ir funkcijų)
• Įkrovimo valdiklis: 100 - 500+ €
• Saulės moduliai: 1 - 3 € už vatą
• Laidai ir kištukiniai lizdai: 100 - 500+ €
• Paskirstymo skydas: 100 - 300+ €
• Darbas: 50 - 100+ € per valandą (jei samdote profesionalų elektriką)

Praktinė įžvalga: Gaukite kelis pasiūlymus iš skirtingų elektrikų ir saulės energijos montuotojų, kad palygintumėte kainas. Apsvarstykite galimybę įsigyti naudotus ar atnaujintus komponentus, kad sutaupytumėte pinigų, tačiau prieš pirkdami juos atidžiai patikrinkite.

Išvada

Saugios ir efektyvios elektros sistemos projektavimas ir įrengimas yra labai svarbus norint mėgautis mažo namo gyvenimo privalumais. Atidžiai apsvarstydami savo energijos poreikius, pasirinkdami tinkamą energijos šaltinį, kokybiškus komponentus ir laikydamiesi visų galiojančių elektros kodeksų, galite sukurti tvarią ir patogią gyvenamąją erdvę, nesvarbu, kurioje pasaulio vietoje nuspręsite statyti savo mažą namą. Nepamirškite teikti pirmenybę saugumui ir konsultuotis su kvalifikuotais specialistais, kad užtikrintumėte, jog jūsų elektros sistema atitinka visus reikalavimus.

Mėgaukitės mažo namo gyvenimo laisve ir lankstumu su gerai suplanuota ir įgyvendinta elektros sistema!