Spis treści
Co robić, gdy dom zostanie odcięty od prądu na kilkanaście godzin lub dłużej?
Z perspektywy dużych miast przerw w dostawach energii elektrycznej prawie nie widać. Jakieś planowane, niezbyt długie się zdarzają, ale nie na tyle często, żeby to był kłopot. Co innego w mniejszych miejscowościach czy w górzystych rejonach na południu kraju. Tam przyczyną braku prądu są zwykle awarie sieci elektroenergetycznych, do których dochodzi w następstwie burz, wichur itp. Zagrożenie wzrasta zimą, gdy linie energetyczne są oblodzone albo zrywane przez obciążone śniegiem i przewracające się drzewa.
Co robić, gdy dom zostanie odcięty od prądu na kilkanaście godzin lub dłużej? Jakim urządzeniom w pierwszym rzędzie należy zapewnić awaryjne zasilanie? Każdy pomyśli od razu o lodówce czy zamrażarce, komputerze, routerze z dostępem do internetu. Ale prądu potrzebują również prawie wszystkie urządzenia grzewcze: wyposażone w automatykę kotły gazowe i na paliwa stałe, pompy ciepła, także pompy obiegowe instalacji centralnego ogrzewania i pompka cyrkulacyjna w instalacji z kolektorami słonecznymi. Poza tym pompa tłocząca wodę ze studni w domach bez dostępu do wodociągu, instalacja alarmowa (choć ta ma przeważnie własny akumulator zapewniający kilka godzin pracy), jakieś minimalne oświetlenie.
Tam, gdzie awarie się powtarzają, niezbędne jest zatem zasilanie awaryjne – czyli urządzenia, które zapewnią własny prąd, gdy zabraknie tego z sieci. Podstawowe to zasilacze UPS i agregaty prądotwórcze.
Zobacz też: ogrodzenie domu i działki. Co jest passe?
24
Zasilacz awaryjny UPS
UPS (skrót od angielskiego Uninterruptible Power Supply, co oznacza zasilacz bezprzerwowy) kojarzył się dotychczas głównie z zapewnieniem awaryjnego zasilania komputerom. Urządzenia tego rodzaju (ale nie te same, co do komputerów) są w stanie zapewnić prąd i podtrzymać pracę na przykład kotła grzewczego i pompy obiegowej c.o. (centralnego ogrzewania). Do awaryjnego zasilania sprzętów dużej mocy, na przykład pompy w zestawie hydroforowym, potrzebny jest raczej spalinowy agregat prądotwórczy.
Podstawowe elementy tego urządzenia to:
- prostownik, który zmienia prąd przemienny (AC) z sieci na stały (DC), ładuje akumulator i zasila falownik;
- akumulator, w którym magazynowana jest energia elektryczna;
- falownik, który zmienia prąd stały z akumulatora z powrotem na prąd przemienny;
- układ obejścia (bypass), który pozwala bezpośrednio przekazywać energię z sieci do podłączonych urządzeń, z pominięciem prostownika i falownika.
W normalnych warunkach UPS przekazuje prąd do podłączonych sprzętów i ładuje akumulator. Po wykryciu zaniku zasilania przełącza się na tryb bateryjny. W zależności od modelu/pojemności akumulatora oraz zapotrzebowania na moc podłączonych urządzeń może podtrzymać zasilanie przez kilkadziesiąt minut do około 20 godzin.
Bardziej zaawansowane zasilacze awaryjne podczas normalnej pracy aktywnie stabilizują napięcie. Zapewniają prąd przemienny o takich samych parametrach, jak w sieci – tak zwany czysty sinus. Ma to ogromne znaczenie w przypadku nowoczesnych instalacji grzewczych z elektroniką. Nieodpowiednie parametry prądu zasilającego mogą bowiem prowadzić do jej uszkodzenia.
Zasilacze UPS przeznaczone do urządzeń grzewczych mogą mieć wbudowany akumulator lub nie – wtedy trzeba go dokupić. Kosztują od kilkuset do tysiąca kilkuset zł. Dobieramy je zależnie od tego, jaką moc pobiera urządzenie grzewcze i jego osprzęt. Moc ciągła zasilacza powinna być o 20–30% wyższa od zsumowanego poboru mocy podłączonych do niego sprzętów. W przypadku kotłów przeważnie potrzeba 300–1000 W.
Mniej przy gazowych, więcej przy tych na paliwa stałe z podajnikiem i wentylatorem oraz przy pompach ciepła powietrze–powietrze. W ich przypadku istotne jest również dopasowanie UPS-a do rodzaju zasilania pompy, mamy tu bowiem zarówno urządzenia jednofazowe (230 V), jak i trójfazowe (400 V).
Agregat prądotwórczy
Inaczej generator prądu, to urządzenie zaprojektowane do przekształcania energii mechanicznej w elektryczną. Jego kluczowe elementy to silnik spalinowy (benzynowy, diesel lub gazowy) i prądnica, która wytwarza prąd. Zwykle mamy tu także układ automatycznej regulacji napięcia (AVR), stabilizujący napięcie wyjściowe na bezpiecznym poziomie.
Agregaty prądotwórcze wykorzystuje się w różnych sytuacjach: w trakcie prac budowlanych na posesji, do której nie doprowadzono prądu, na kempingu, działce rekreacyjnej itp. I jako główne źródło zasilania, także domów jednorodzinnych, w sytuacjach awaryjnych.
Podstawowy parametr agregatu prądotwórczego to moc, jaką jest w stanie zapewnić. Przy czym producenci podają moc ciągłą/nominalną i maksymalną. Ta druga jest wyższa, ale może być wykorzystywana tylko chwilowo, przy rozruchu przyłączanych sprzętów. Trzeba pamiętać, że urządzenia z silnikami i sprężarkami, na przykład pompy ciepła, pompy hydroforowe, w momencie rozruchu pobierają moc nawet kilka razy wyższą od zapisanej na tabliczkach znamionowych.
Żeby wiedzieć, jaki agregat będzie nam potrzebny, sumujemy zapotrzebowanie na prąd tych urządzeń, które chcemy zasilać w przypadku awarii. Moc odbiorników rezystencjalnych (tradycyjna żarówka, grzejnik elektryczny) i nieliniowych (świetlówka, komputer) trzeba pomnożyć razy 1,2. Moc odbiorników indukcyjnych (lodówka, pompa) – razy 3.
W domach jednorodzinnych wystarczają zwykle agregaty o mocy nominalnej kilku kilowatów – w instalacji z kotłem grzewczym 2-4 kW, do pompy studziennej 5-7 kW, do pompy ciepła nawet powyżej 10 kW. Te ostatnie są jednak duże, głośne i drogie. I zużywają sporo paliwa.
W przypadku mniejszych generatorów jest nim na ogół benzyna. Te o mocy 2 kW konsumują do 1l paliwa na godzinę, agregaty o mocy 5 kW dwa razy więcej.
Przy urządzeniach wysokiej mocy, na przykład pompach ciepła, przepływowych podgrzewaczach wody, używanej na budowie betoniarce, ważne jest, czy agregat jest jedno-, czy trójfazowy. Jednofazowy, nawet dużej mocy, nie zasili sprzętów wykorzystujących trzy fazy i napięcie 400 V.
Kolejną istotną kwestią jest jakość wytwarzanego prądu, przede wszystkim stabilność jego napięcia i częstotliwości. Niewłaściwe parametry prądu zasilającego mogą być przyczyną uszkodzenia nowoczesnych sprzętów z elektroniką.
Najlepszą charakterystykę mają agregaty inwerterowe, które wytwarzają stabilny prąd o czystej sinusoidzie, porównywalny z sieciowym. Są nieco droższe od tradycyjnych, ale można je kupić w cenie poniżej 2 tys. zł. Do zasilania kotła, pomp, rozmaitych urządzeń elektronicznych, oświetlenia typu LED, są po prostu najlepsze.
Jak połączyć agregat z instalacją
Najprostszym sposobem korzystania z agregatu prądotwórczego jest podłączenie do niego lodówki czy kotła z automatyką, korzystając z gniazd, znajdujących się na jego obudowie. Zwykle jest do tego potrzebny przedłużacz. W tym układzie agregat nie jest połączony z domową instalacją elektryczną. Nie trzeba go więc nigdzie zgłaszać ani załatwiać żadnych formalności. W pozostałych sytuacjach, bez elektryka z uprawnieniami i papierologii się nie obejdzie.
Żeby włączyć generator w domową instalację elektryczną, musimy wystąpić do zakładu energetycznego o wydanie warunków przyłączenia. Zgodnie z nimi, elektryk montuje w rozdzielnicy głównej przełącznik źródła zasilania sieć – agregat. To przełącznik trójpozycyjny, gdzie „I” oznacza zasilanie z sieci, „0” odłączenie prądu, „II” zasilanie z agregatu. Fachowiec wykonuje połączenie pomiędzy agregatem i instalacją elektryczną, na przykład jako układ wtyczka – gniazdo przy rozdzielnicy lub jako połączenie stałe, rozłączane za pomocą przełącznika trójpozycyjnego. Po odebraniu instalacji przez energetyków można legalnie korzystać z generatora.
W razie zaniku zasilania sieciowego uruchamiamy agregat i przestawiamy przełącznik na pozycję „zasilanie z agregatu”. Po przywróceniu napięcia w sieci, przestawiamy na „zasilanie z sieci” i go wyłączamy.
Przed uruchomieniem zasilania awaryjnego należy wyłączyć odbiorniki prądu, które nie są niezbędne. W najlepszej sytuacji są ci inwestorzy, którzy podczas układania instalacji elektrycznej zgrupowali sprzęty potrzebujące awaryjnego zasilania w osobne obwody.
Jeżeli instalacja została odpowiednio przygotowana, możliwe jest też automatyczne uruchamianie agregatu. W tym układzie, po zaniku zasilania sieciowego, następuje automatyczny rozruch generatora. Odpowiada za to aparat samoczynnego załączania rezerwy SZR (angielskie ATS), który umożliwia automatyczne wybieranie zasilania podstawowego lub rezerwowego. Po przywróceniu napięcia w sieci system wyłącza agregat. W takich układach stosuje się też czasami akumulatory, zapewniające ciągłość zasilania (załączenie agregatu trwa około 1 minuty).
Eksploatacja agregatu prądotwórczego
Pracujący agregat prądotwórczy wytwarza hałas i spaliny. Dostępne w sprzedaży urządzenia są zwykle dość głośne (90-98 dB) – tak hałasuje pociąg czy motocykl. Generatory zabudowane są cichsze – około 70 dB.
Jeszcze większym problemem są spaliny, dlatego nie wolno umieszczać agregatów w pomieszczeniach pozbawionych wentylacji.
Najlepszym rozwiązaniem jest ustawienie generatora na zewnątrz, pod zadaszeniem. Na przykład w wiacie, która zgodnie z prawem nie może mieć ścian ze wszystkich stron, czyli jest otwarta. Urządzenie ma stać na równym, stabilnym podłożu, z dala od materiałów łatwopalnych. Nie może być narażone na deszcz i śnieg.
O stopniu ochrony przed czynnikami zewnętrznymi (pyłem i wodą) informuje kod IP. Dla przykładu, urządzenie o klasie szczelności IP54, jest chronione przed pyłem i bryzgami wody z dowolnego kierunku, czyli nadaje się pod wiatę.
Agregat można również ustawić w garażu lub w pomieszczeniu gospodarczym, o ile zapewniona zostanie odpowiednia cyrkulacja powietrza i odprowadzenie spalin. Na rynku znajdziemy przeznaczone do tego celu żaroodporne węże i specjalne systemy kominowe.
Wybierając generator, warto zwrócić uwagę na pojemność zbiornika paliwa i czas pracy na jednym tankowaniu – żeby uzupełnić paliwo, trzeba go wyłączyć.
Najtańsze agregaty uruchamia się jak spalinową kosiarkę, za pomocą linki rewersyjnej. Droższe mogą mieć rozruch elektryczny, co umożliwia współpracę z systemem samoczynnego załączania rezerwy (SZR).
Zgodnie z zaleceniami producenta urządzenie trzeba uruchomić raz na jakiś czas – zwykle co miesiąc na kilka minut. Po przepracowaniu określonej liczby godzin potrzebny jest przegląd techniczny. Dla silników benzynowych to przeważnie 100 godzin, dla diesla 200.
Przeczytaj też: Jaki agregat do domu wybrać?
Fotowoltaika a awaria sieci energetycznej
W Polsce mamy już przeszło 1,5 mln mikroinstalacji fotowoltaicznych. Większość z nich to systemy on-grid, zintegrowane z siecią energetyczną. W tym rozwiązaniu nadmiar wytworzonej energii elektrycznej oddajemy do sieci, to ona staje się jej magazynem. W razie awarii zasilania falownik on-grid automatycznie odłącza panele fotowoltaiczne (PV), aby nie podawać napięcia do wyłączonej sieci. Dom zostaje bez prądu, nawet w wyjątkowo słoneczny dzień.
Żeby moc korzystać z własnej energii, gdy nie ma jej w sieci, konieczna jest instalacja fotowoltaiczna hybrydowa. Panele PV są takie same, inny jest falownik (inwerter). Falownik hybrydowy współpracuje i z siecią, i z magazynem energii, gdzie trafia nadmiar wytworzonego prądu. Nadwyżka energii nie musi być oddawana do sieci, możemy ją sobie niejako odłożyć do wykorzystania na później. Jednocześnie falownik hybrydowy uniemożliwia przypadkowe przekazanie prądu do wyłączonej sieci.
To jednak rozwiązanie droższe od systemu on-grid. Więcej kosztuje falownik, potrzebne są też akumulatory. Cena magazynu energii o pojemności 5 kWh to kilkanaście tysięcy złotych. 5 kWh energii wystarczy na zasilanie pompy ciepła przez jakieś 2-4 godziny.
Należy jeszcze wspomnieć o istnieniu instalacji off-grid, czyli działających w ogóle bez połączenia z siecią. W naszym kraju stosuje się je jednak sporadycznie, raczej na działce czy łódce, niż w domu.
Przeczytaj też: Fotowoltaika off-grid czy on-grid
