Co je lepší, nepřerušitelný zdroj energie nebo generátor?

Zajištění spolehlivého, nepřetržitého a stabilního napájení plynového kotle v zimním období s rizikem výpadku proudu je úkol, který lze úspěšně vyřešit instalací nepřerušitelného napájení s připojením externí baterie.

Životnost baterií nepřerušitelného zdroje je dána celkovou kapacitou připojených baterií a mimochodem pro výpočet této doby máme samostatný článek a kalkulačku. Například i sada s 1000VA UPS s maximálními možnými 250Ah bateriemi udrží autonomii pro výkonný topný systém (400-500W) po dobu ne delší než 8-10 hodin. A zde je několik zajímavých možností, které vám umožní dosáhnout výrazně větší autonomie:

• Instalace výkonnějších UPS 2000 nebo 3000VA, ke kterým jsou připojeny 4 resp. 6 externích baterií. Například UPS Stark 2000 Online a 4 baterie Ventura GPL 12-250 (250 Ah) budou podporovat zátěž 500 W po dobu více než 21 hodin. Cena setu ~165t.r.
• Připojení benzinového nebo naftového generátoru k systému, který se automaticky spustí podle různých scénářů. Chci o tom mluvit podrobněji.

Generátor na rozdíl od on-line UPS neposkytuje stejně vysokou třídu spolehlivosti a garantované kvality napájení jako nepřerušitelný zdroj napájení (více zde), ale spolu s ním tvoří hybridní dvojici s řadou výhod :

• Včasným doplňováním paliva dosáhnete téměř neomezené výdrže baterie.
• Během provozu generátoru se baterie nabíjejí a po skončení tohoto nabíjení opět začíná „čas ticha“.
• Kromě UPS lze na generátor připojit téměř celý dům.
• Elektrárnu s automatickým přepínacím spínačem lze spustit vybitím baterií.
• A co je důležité, UPS chrání řídicí desku plynového kotle před přepětím a rušením generovaným generátorem. Některé modely „citlivých“ plynových kotlů mohou při absenci UPS obecně vnímat signál z generátoru jako nouzový.

Na jednom z našich zařízení jsme implementovali podobné hybridní schéma, ve kterém je UPS pro kotel a generátor s automatickým startem.

UPS pro kotel 1000VA se dvěma bateriemi 100Ah. Na pravé noze stojanu je bočník pro monitorování baterie

Systém má schopnost pracovat ve třech režimech:

• Automatický start generátoru plynu na základě vybití baterií UPS. V době jejich nepřítomnosti majitelé domu přepnou systém do tohoto režimu. Většinu krátkodobých nebo střednědobých výpadků proudu „přežijí“ baterie. Pokud dojde k dlouhé nepřítomnosti „světla“ po dobu delší než 8 hodin, ovladač baterie vydá příkaz ke spuštění generátoru. Zásoba paliva vydrží přibližně 8-10 hodin, za tu dobu se baterie plně nabijí a chladnička v domě opět vychladne. Doba plné autonomie tedy bude: 8-10 hodin před vybitím baterie + 8-10 hodin provozu elektrárny + další cyklus provozu baterie – celkem více než 27 hodin. Pokud máte speciální GSM modul, můžete na dálku přes aplikaci ovládat provoz všech prvků systému.

Značkový ATS Fubag BS 11500D s vestavěným ovladačem baterie Victron. Zde se ovládají provozní režimy

• Režim automatického spuštění generátoru při ztrátě napětí na vstupu. V tomto případě generátor dodá energii domu za 10-20 sekund. Tento režim je relevantní, pokud jsou v domě lidé a je důležité zajistit záložní napájení celé elektrické sítě domu. UPS zablokuje okamžik výpadku napájení v době spuštění generátoru a „filtruje“ jeho napětí.
• Režim ručního spouštění generátoru. Elektrárna se spouští stisknutím tlačítka na ATS a k přechodu do provozu z generátoru dochází také na povel z ATS.

Všimněte si, že benzínový nebo levný dieselový generátor, který je instalován pro automatický provoz, má dvě možnosti instalace:

Ve vyhrazeném prostoru, s výfukovým systémem a dostatečným větráním:

Při výpadku proudu se život ve venkovském domě zastaví, a pokud je venku zima a topný systém je energeticky závislý, může chata jednoduše zamrznout. Při řešení problému s nepřerušitelným napájením obvykle stojíte před otázkou „co si vybrat“: generátor nebo nepřerušitelný zdroj napájení. Pokusím se na tuto otázku objektivně odpovědět.

Hned je třeba říci, že existují různé typy jak generátorů, tak UPS ve zcela odlišných cenových kategoriích. Při porovnávání to budeme mít na paměti.

Srovnání cen řešení

Typy generátorů pro domácnost

1. Nejlevnější čínské generátory (benzín, čínský motor, bezkomutátorový, bez AVR automatické regulace napětí). Při výkonu 5 kW bude jeho cena ~ 25-35 t.r. Obvykle jsou zaměřeny na práci s nenáročným a hrubým břemenem (například elektrické nářadí). Napěťové rázy a nízká kvalita výstupního signálu je činí nevhodnými pro nepřerušitelné napájení v domácnosti, protože existuje vysoká pravděpodobnost selhání spotřební elektroniky.
2. Budget značkovéČínské generátory (benzín/diesel/plyn, čínský motor, kartáčovaný, s AVR. Fubag, Kipor, Hyundai, Elemax, TSS a další) o výkonu 5 kW bude stát od ~45 do ~75t.r. Tato možnost je nejlevnějším řešením pro nepřetržité napájení v domácnosti. Dodatečně pro automatizaci: AVR panel (~30 t.r.), výfuk s tlumičem (~20 t.r.), kontejner s ventilací, pokud v domě není místo (~50 t.r.). Celkem: ~100-170t.r. V průměru cca 135t.r.
3. Značkové generátory s japonskými motory (benzín/diesel, Honda, SDMO, Europower atd.). Cena od 110t.r. Jedná se o elektrárny s dlouhou životností, kvalitou vysokého napětí a prakticky bez problémů se startem. S automatizací od 160t.r. a vyšší. Průměrné řešení je asi 200 tisíc rublů.
4. Stacionární plynové generátory (Generac, Briggs & Stratton). Obvyklé řešení je kolem 250-300t.r. až 10 kW. Dodatečně: automatický přepínač, topení, stanoviště pro generátor (~100t.r.) + projekt připojení generátoru + roční servis. Průměrné řešení je cca 350t.r.
5. Stacionární výkonné dieselové elektrárny. Rozpočet cca 250-500t.r. na 20 kW. AVR + plášť + platforma + výfuk (~200t.r.). Celkem v průměru asi 400 tisíc rublů.

Proces zprovoznění jednofázového dieselagregátu 12 kW pro chatu

UPS pro domácnost – invertory (bez stabilizace napětí)

Střídač, pokud je na vstupu napětí, ho předává přes sebe do zátěže. Po zhasnutí světel dojde k přepnutí na napájení z baterie za 2–20 ms.

1. Levné čínské invertory pro jednotlivé stroje. Čistý sinus, výkon 2.4 kW (Stark, BiNeos a další). Instalováno na nejdůležitější zátěž v domě: kotel, lednička, světlo, TV. S autonomií ~ 6-8 hodin (2 baterie každá 200 Ah) jsou náklady na řešení ~ 65 tisíc rublů.
2. Měnič celé fáze – domácí MAC Pro „Energy“ při 6 kW pro napájení celé fáze. Sada se 4 bateriemi a autonomií na 10-12 hodin s rackem – ~160t.r.
3. Invertor pro napájení všech 3 fází domu. Invertor MAP Pro “Energy” 9.0/48 + automatizační panel AKF + 4 baterie 200Ah každá + stojan – ~190t.r. Se zvýšenou autonomií až jeden den – asi 270 tisíc rublů.

UPS pro domácnost – On-line (se stabilizací napětí)

1. UpsNa-typ linky při 1kVA (0,8kW) pouze pro nepřerušené napájení plynového kotle s jednou, dvěma nebo třemi externími bateriemi. Autonomie kotle je od 5 hodin. Rozpočet – od 25t.r.
2. UPS 3kVA (2,4kW) – kromě topného systému můžete napájet lednici, osvětlení, TV, video dohled atd. Je připojeno 6 nebo 8 externích baterií. Autonomie od 6 hodin. Rozpočet ~90 t.r.
3. UPS 6/10 kVA (5,4/9 kW) pro celou fázi. V tomto případě mohou být všichni spotřebitelé, jejichž práce poskytuje pohodlí v domě, sestaven do fáze. 16 externích baterií. Autonomní provoz od 6 hodin. Rozpočet od 120t.r. Průměrný rozpočet na takové řešení s autonomií asi 12 hodin je asi 170 tisíc rublů.
4. UPS 3v1 20kVA (18kW) – nepřetržité napájení celého domu. UPS kombinuje napájení ze tří fází do jedné. 16 externích baterií. Rozpočet asi 250 tisíc rublů.
5. UPS 3v3 od 20 kVA. S vestavěnými bateriemi pro autonomii až 1.5 hodiny a externími bateriemi pro autonomii až jeden den nebo více. 32-40 externích baterií. Rozpočet od 300t.r. Průměrné řešení je asi 500 tisíc rublů.

Nyní srovnejme bod po bodu.

I. Zapnutí záložního napájení

Generátory

Pokud dojde k výpadku napájení na vstupu, automatika vydá příkaz ke spuštění motoru generátoru. Pokud je start úspěšný, dojde k zahřátí a poté je do domu přivedeno napětí z elektrárny. To vše trvá od 10 do 120 sekund v závislosti na typu generátoru a nastavení ATS. Během této doby se domácí server restartuje, video monitorovací systém nebude fungovat, program moderního plynového kotle může být přerušen nebo může dojít k chybě, výtah v domě se zasekne. Mimochodem, k řešení těchto problémů se často používá UPS s minimální výdrží baterie. Jaké jsou potíže se spuštěním?

1. Startovací baterie generátoru je vybitá – startér se neotáčí.
2. Generátor se dlouho nespustil, a proto jsou problémy s dodávkou paliva: zapalovací svíčky jsou zaplavené, karburátor je „kyselý“ nebo vzdušný.
3. Nedostatečná hladina motorového oleje.
4. Po poslední cestě jsem zapomněl naplnit nádrž.
5. Vyskytl se problém s pohonem klapky
6. Elektrárna začala fungovat, ale byly problémy s chlazením a kvůli přehřátí se odstavila.
7. Byla vyčerpána životnost atd.

Ups

Střídač se přepne na provoz z baterie v jednom půlcyklu sinusovky, tzn. maximální čas – 20 ms. Jinými slovy, zařízení „necítí“ okamžik přepnutí: osobní počítač se nerestartuje, plynový kotel bude pokračovat v provozu bez zastavení. On-line UPS se přepne na bateriový provoz za 0 sekund. – ani žárovky neblikají. Pravděpodobnost přechodu na bateriové napájení má tendenci ke 100 %, protože na rozdíl od složitého spouštěcího systému generátoru je v invertoru za spínání odpovědné vysokorychlostní výkonové nebo polovodičové relé, které je navrženo s velkou bezpečnostní rezervou.

Závěr č. 1. Během výpadků mají systémy nepřerušitelného napájení výhodu: doba sepnutí je minimální a pravděpodobnost poruchy je prakticky vyloučena.

II. Životnost baterie

• Benzínové generátory jsou určeny pro nepřetržitý provoz ~8 hodin, poté doplnění paliva, hodina odpočinku a opět 8 hodin provozu.
• Dieselové mobilní generátory pracují na jedno natankování cca 20 hodin.
• Plynové generátory mohou pracovat nepřetržitě až 50 hodin nebo více. V zimě vyžaduje každých 50 hodin provozu výměnu motorového oleje.
• Dieselové stacionární elektrárny mohou pracovat nepřetržitě s přestávkami pro údržbářské práce (předpisy se velmi liší v závislosti na značce motoru).

Provozní doba nepřerušitelných zdrojů je dána počtem a kapacitou baterií (kalkulátor pro výpočet baterií). V případě potřeby lze výdrž baterie prodloužit na několik dní. Jak však ukazuje praxe, při absenci katastroficky závažných havárií v elektrické síti výpadek proudu zřídka přesáhne 12 hodin. Právě pro tuto dobu nejčastěji na přání našich klientů navrhujeme systém nepřerušitelného napájení pro venkovské domy.

Je důležité si uvědomit, že spotřeba paliva se v závislosti na zatížení generátoru příliš nemění a zbývající energie uložená v bateriích závisí přímo úměrně na spotřebě energie. Výhodou elektrocentrály je, že bez většího rozdílu ve spotřebě paliva můžete zapnout např. elektrický sporák (v rámci tolerance výkonu). Výhodou nepřerušitelných zdrojů energie je, že při vaší nepřítomnosti v domě se spotřeba elektřiny sníží na minimum a baterie pro udržení provozu plynového kotle a lednice již nevydrží 12 hodin, ale den i déle.

Závěr č. 2. Generátory s náležitou péčí a dohledem poskytují napětí, dokud nedojde palivo. Provozní doba nepřerušitelných zdrojů napájení je omezena bateriovou bankou, která se nejčastěji volí na základě 12/24hodinové autonomie. Výkonné stacionární dieselové a plynové elektrárny těží z velmi dlouhých výpadků proudu.

III. Kvalita napájení

Kvalita napájení z generátorů je zpravidla na minimálně přijatelné úrovni. Někdy si můžete všimnout blikání světel a vlnění na televizní obrazovce. Levné modely generátorů při „nabírání“ zátěže nebo prudké změně výstupního výkonu (rychlovarná konvice se zapíná/vypíná) uvolňují do elektrické sítě domu vysokonapěťový impulsní šum a přepětí, která mohou poškodit citlivou elektroniku ( TV, automatické kotle, serverovny atd.). V tomto ohledu doporučujeme vždy instalovat na výstup z vedení elektrárny speciální přepěťové filtry.

Invertory produkují na výstupu čistý sinusový signál, který se příliš neliší od kvality signálu z transformátoru. Navíc okamžitě kontrolují hodnotu vstupního napětí, a pokud se vychýlí mimo toleranci (hodnoty jsou nastaveny), automaticky přejdou na bateriový provoz, čímž šetří vaše domácí spotřebiče a elektroniku.

On-line UPS produkuje nejen nejvyšší kvalitu výstupního signálu, ale také poskytuje kompletní ochranu zařízení před všemi možnými faktory nekvalitní sítě, mezi které patří: přepětí, pulzy, poklesy, „blikání“, harmonické zkreslení, rušení atd. P. Dvojitá konverze poskytuje super přesnou regulaci napětí (+-1%). Nejkritičtější zařízení v nemocnicích, bankách, datových centrech atd. chráněné tímto typem zdroje.

Závěr č. 3. Záložní zdroje mají nejen výrazně lepší kvalitu napětí než generátory, ale také chrání zařízení před mnoha možnými problémy, které „přicházejí“ z externí napájecí sítě, on-line typ UPS funguje i jako stabilizátor napětí.

IV. Údržba a náklady na vlastnictví

Generátory vyžadují výměnu oleje každých 25-50 hodin provozu nebo každé 3 měsíce, méně často je třeba vyměnit filtr a zapalovací svíčky. Je nutné mít zásoby paliva a hlídat jeho hladinu. Startovací baterie se mění jednou ročně. Dobré plynové generátory a stacionární dieselové elektrárny jsou vždy instalovány s uzavřením servisní smlouvy (20-40 rublů). Životnost generátorů rozpočtu je 3-4 roky, drahých – až 10 let. Generátory instalované venku vyžadují v zimě vyhřívání klikové skříně a baterie. Cena paliva za jednu hodinu práce je od 35 (plyn/nafta) do 120 rublů (benzín).

Střídače prakticky nevyžadují údržbu (pouze v případě velmi prašných místností), on-line UPS se díky ucelenému chladicímu okruhu nejlépe čistí od prachu každé 1-2 roky (sejměte kryt a vysajte) účinnost konverze je asi 90 %. Baterie se mění každých 8-12 let v závislosti na provozních podmínkách. Jedna hodina práce ~5 rublů (poplatek).

Závěr č. 4. Generátory vyžadují pravidelný servis a péči, nepřerušitelné zdroje energie nevyžadují náklady, princip je „nastav a zapomeň“.

V. Pohodlí

Generátory dělají velký hluk (hlavně ty dieselové). Je velmi nepříjemné, pokud v noci dojde k výpadku proudu a automatika spustí stanici. Při práci jsou v okolí cítit výfukové plyny.

Střídače pracují zcela tiše. On-line UPS vydávají hluk chladicími ventilátory – je vhodné je instalovat do samostatné místnosti. Baterie jsou zcela utěsněny a během nabíjení nebo vybíjení se neuvolňují žádné plyny.

Závěr č. 5. Nepřerušovaný provoz je pohodlnější a šetrnější k životnímu prostředí.

VI. Instalace

Generátory v rozpočtovém segmentu s autostartem jsou obvykle instalovány v garáži nebo v přízemí. Vyžaduje se ventilační systém, odvod spalin a pryžová vrstva izolující vibrace. Elektrické vedení je vedeno celým domem k rozvaděči automatizace a následně k hlavnímu rozvaděči (MSB). Plynové generátory musí být instalovány venku na speciálně připravené vybetonované ploše a podle projektu odsouhlaseného s plynárenskou společností (pokud nemáte plynojem).

Velké stacionární dieselové elektrárny jsou instalovány ve skříni pod přístřeškem nebo v otevřené verzi uvnitř. Vyžaduje položení elektrického vedení pod zem.

Instalace UPS nevyžaduje mnoho nákladů a místa. Důležitá je teplota – od 5 do 25C a normální vlhkost.

Závěr č. 6. Hledání místa pro instalaci UPS je jednodušší a cena práce je nižší.

Porovnali jsme dvě zásadní řešení (UPS/generátor) pro zásobování soukromého domu elektřinou v případě výpadku proudu. Elektrárny mají výhodu pouze ve dvou případech:

1. Pokud potřebujete nejlevnější možné řešení pro zásobování celého domu elektřinou: ručně spouštěný generátor o výkonu 5–6 kW, který bude pracovat venku pro celou chatu, bude stát 50–60 tisíc rublů. Generátor s automatizací je cenově srovnatelný s nepřerušitelným zdrojem energie.
2. Při častých a dlouhých výpadcích proudu (více než den) mají výhodu plynové a naftové elektrárny.

Ve všech ostatních případech je nejlepší použít UPS:

1. Vyšší spolehlivost rezervního vstupu
2. Delší životnost baterie ve srovnání s levnými automatickými generátory
3. Výrazně kvalitnější napájení domácích spotřebičů
4. Dostupnost stabilizace napětí pro on-line UPS a přepěťové ochrany pro střídače.
5. Výrazně nižší náklady na vlastnictví a žádné problémy s údržbou
6. Jednodušší instalace a sledování stavu systému

Závěrem podotýkáme, že poměrně často dostáváme požadavky na instalaci zdrojů nepřerušitelného napájení pro dlouhodobý autonomní provoz od klientů, kteří již mají nainstalovaný generátor.

Ptejte se v komentářích!

Viz také:

O autorovi

Sergej Ledněv

Vedoucí komplexních projektů na stabilní a nepřerušované napájení. 220@tok-shop.ru