Энергоснабжение частного дома.

Согласно проведенному опросу немецких клиентов Bundesverband der Energie und Wasserwirtschaft (BDEW) за 2000 год, среднее потребление электроэнергии в зависимости от числа человек в семье, представлено следующими цифрами:

- один человек - 1800 кВтч в год
- семья из 2х человек - 3000 кВтч в год
- семья из 3х человек - 3900 кВтч в год
- семья из 4х человек - 4400 кВтч в год

Площадь частного дома в Украине для семьи из 4-х человек в среднем варьируется от 80 м² до 120 м².

При этом среднемесячное потребление электроэнергии семьи из 4-х человек за год колеблется в соответствии с приведенным ниже графиком:

В свою очередь суточное потребление электроэнергии колеблется в соответствии с приведенным ниже графиком:

Также среднемесячное потребление тепловой энергии домом площадью 80 м² за год колеблется в соответствии с приведенным ниже графиком:

Электрическую и тепловую энергию для частного дома можно получить различными способами. В Таблице - Энергоснабжение приведены годовые затраты на получение электрической и тепловой энергии как от центрального энергоснабжения так и от генераторов и котлов работающих на нефтяных топливах (бензин, дизельное топливо, пропан-бутан).

При расчете были учтены обновленные тарифы и цены на энергоносители при использовании однозонного электросчетчика. Для упрощения расчета было принято, что КПД всех типов котлов составляют 85%, а КПД генератора составляет от 20 до 30% в зависимости от типа.

Также было принято что:

1. Потребление электрической энергии семьей из 4-х человек в год составляет 4400 кВтч.

2. Потребление тепловой энергии на отопление и горячее водоснабжение частного дома площадью 80 м² в год составляет 8230 кВтч.

Таблица - Энергоснабжение частного дома площадью 80 м² для семьи из 4-х человек

Когенерация

На сегодняшний день существует большое количество способов организации автономного или аварийного энергоснабжения частного дома, затраты на организацию которого варьируются в очень широких пределах, однако практически во всех случаях необходимо наличие постоянного или дублирующего, или аварийного генератора.

Маломощные генераторы (1...10 кВт) работающие на бензине, дизельном топливе, сжиженном или природном газе используют лишь пятую часть энергии содержащейся в топливе, остальная же часть в виде тепловой энергии отводится с отработавшими газами и нагретым воздухом от деталей двигателя. Тепловой баланс двигателей с воздушным охлаждением приведен ниже в таблице (Поспелов Д.Р. ДВС с воздушным охлаждением 1961), однако следует учитывать, что выработка электрической энергии также сопровождается потерями.

При использовании генератора для электроснабжения частного дома, тепло отработавших газов и нагретых частей двигателя теряется даром. Стоимость такой установки невысокая и колеблется в пределах от 3 500 до 20 000 грн. в зависимости от вырабатываемой мощности и производителя.

В свою очередь использование тепловой энергии отработавших газов и нагретых частей двигателя генератора для отопления или получения горячего водоснабжения является когенерацией. Такие установки обладают более высокой эффективностью использования топлива и могут обеспечивать частный дом тепловой и электрической энергией.

На рынок Украины поставляются когенерационные установки обладающие высокой эффективностью и соответственно высокой стоимостью. Для маломощных установок чешского или немецкого производства цена колеблется от 4000$ до 30000$, что исключает их широкое применение и ставит под вопрос их окупаемость.

Добиться широкого использования когенерационных установок в Украине можно за счет снижения их стоимости, так например:

1. Когенератор на базе недорогого генератора с воздушным охлаждением имеет значительные преимущества по цене в сравнении с уникальными зарубежными установками, которые используют двигатели водяного охлаждения.

2. Не использование энергии излучения генератора снижает эффективность получения тепловой энергии всего на 5%, однако значительно сокращает стоимость установки из-за отсутствия специальных капотов и кожухов.

3. Т.к. у многих владельцев частных домов уже есть генератор, то возможно предлагать к нему когенерационный модуль, который они могут установить самостоятельно. Такой модуль может подходить для ряда широко-распространенных генераторов и обеспечивать различный уровень эффективности установки. Пример такого модуля изображен ниже.

Ниже на рисунке приведено описание элементов разработанного когенератора:

Приведенный вариант конструкции когенератора на базе бензогенератора открытого типа с отбором тепловой энергии от отработавших газов позволяет получить 5 кВт электрической и 5 кВт тепловой энергии. Стоимость такой установки составляет 1300$, при этом ее обслуживание требует минимальных затрат.

Когенерационная установка малой мощности в условиях нашего климата и в зависимости от величины потребляемой тепловой энергии может быть использована как самостоятельно, так и в комбинации с кондиционером (тепловым насосом), а также газовым или твердотопливным котлом.

В свою очередь при использовании когнерационной установки в качестве автономного источника электрической и тепловой энергии эффективнее всего использовать накопители тепловой и электрической энергии.

При использовании накопителей электрической энергии система автономного энергоснабжения может быть снабжена солнечными батареями как эффективное средство снижения расхода топлива в летний период времени, когда тепловая энергия когенератора необходима только для горячего водоснабжения.

Автор Сериков Е.Н.