Agregat prądotwórczy czy UPS?

Czy realne finansowo jest zrobienie awaryjnego zasilenia pompy ciepła za pomocą UPS?

Pytanie

Panie Piotrze bardzo mi pomagają Pana artykuły na etapie planowania budowy własnego domu.
Czy mogę liczyć na poradę dotyczącą awaryjnego zasilenia pompy ciepła?
Czy realne finansowo jest zrobienie tego za pomocą UPSa?
Czy może od razu nastawiać się na awaryjny agregat ustawiony w garażu i uruchamiany zdalnie jakimś układem automatycznym?

Pozdrawiam Radek

Odpowiedź

Agregat prądotwórczy czy UPS? Odpowiedź nie jest prosta, ponieważ każde rozwiązanie ma wady i zalety. Musi Pan we własnym zakresie przeanalizować swoje oczekiwania, oraz uwzględnić wady i zalety obydwu rozwiązań.

Przypomnę, że w przypadku użycia agregatu prądotwórczego należy uzyskać zgodę dostawcy energii, a instalacja elektryczna musi być przystosowana do wymogów, które określi dostawca energii elektrycznej.

Brakujące informacje

Na zadane przez Pana pytanie, nie da się jednoznacznie udzielić odpowiedzi. Nie można również przeprowadzić szczegółowej analizy i porównania agregatu prądotwórczego z UPS-em. Brakuje kilku informacji.

• Jaka jest maksymalna moc pompy ciepła?
• Czy planuje Pan zasilanie tylko pompa ciepła? Czy również chce Pan zasilać inne urządzenia np. lodówka lub oświetlenie kilku miejsc w domu?
  • Jaka będzie maksymalna łączna moc pracujących jednocześnie urządzeń?
  • Czy będą urządzenia z silnikami prądu przemiennego (pompy wentylatory)?
• Jakiego zasilania Pan oczekuje: jedno, czy trójfazowego?
• Podczas braku zasilania, jak długo ma być zagwarantowane zasilanie awaryjne?
• Jak często i na jak długo obecnie zdarzają się przerwy zasilania?

Pytając o moc pompy ciepła, należy określić czy zależy Panu na zasileniu elektroniki oraz pompy lub pomp obiegowych, co jest możliwe z UPS-a przy stosunkowo niskich kosztach, czy również chce Pan zasilać grzałki elektryczne?

Zasilenie grzałek wiąże się z dużym poborem energii elektrycznej i raczej wymagałoby zastosowania agregatu prądotwórczego.

Brak zasilania?

Warto określić porę w jakiej szczególnie obawia się Pan zaniku napięcia.

Jeśli obawia się Pan blackout, jaki może wystąpić w okresie letnim, i jeśli priorytetem jest dla Pana zapewnienie energii w letnie dni, warto rozważyć montaż fotowoltaiki. Rozmawiając o okresie jesieni, zimy i wiosny oraz uwzględniając lokalizację może okazać się korzystna inwestycja w turbiny wiatrowe.

Źródło: https://pl.wikipedia.org/wiki/Turbina_wiatrowa

Szczegółowa analiza Pana przypadku może wykazać jako korzystne rozwiązanie oparte na połączeniu kilku rozwiązań np. fotowoltaiki, turbin wiatrowych i UPS lub agregatu prądotwórczego.

Agregat prądotwórczy czy UPS?

Rozważając UPS i agregat prądotwórczy, oraz dysponując sporym budżetem dobrze jest połączyć oba rozwiązania.

Krótkie, kilkuminutowe zaniki napięcia można niwelować poprzez UPS, w przypadku gdy zanik napięcia jest dłuższy UPS wzbudza agregat prądotwórczy, który ma czas na rozruch i stabilizacje napięcia. Podczas pracy agregatu zostają doładowane akumulatory UPS-a, a powrót zasilania sieciowego wykrywa automatyka agregatu, która dokonuje przełączenia sieć / agregat.

Rozważając zakup agregatu prądotwórczego należy brać pod uwagę jedynie agregaty z stabilizacją napięcia. Obecnie najpopularniejszy system stabilizacji napięcia oznaczany jest skrótem AVR.

Agregaty bez stabilizacji napięcia, bardzo łatwo mogą uszkodzić elektronikę znajdującą się w zasilanych urządzeniach. Dzieje się tak, ponieważ zmiany obciążenia elektrycznego przekładają się na obciążenie mechaniczne jakie „prądnica” stawia silnikowi spalinowemu. Silnik spalinowy stara się pokonać opór „prądnicy” i utrzymać ustawione obroty, lecz wzrosty i spadki obrotów a co za tym idzie znaczne wahania napięcia są nieuniknione. Jeśli agregat prądotwórczy nie ma stabilizacji napięcia, zasilane urządzenia narażone są na zbyt niskie lub zbyt wysokie napięcie zasilające co łatwo może doprowadzić do awarii.

SZR w agregacie prądotwórczym

Jeśli agregat prądotwórczy w trakcie zaniku napięcia ma automatycznie się uruchomić, a po powrocie napięcia samoczynnie wyłączyć musi być wyposażony w automatykę SZR (Samoczynne Załączenie Rezerwy) zwaną również autostartem. Automatyka musi jednocześnie realizować funkcję przełączania sieć/agregat tak aby w przypadku braku zasilania napięcie z agregatu nie przedostało się do linii zasilającej. 

Tego typu rozwiązania są od lat używane w droższych, profesjonalnych agregatach prądotwórczych.

Agregat prądotwórczy a paliwo?

Gdy w agregacie prądotwórczym skończy się paliwo, agregat się wyłączy. To jest jasne, tylko ile osób zastanawia się z czym to się wiąże? W takiej sytuacji jest brak zasilania, z latarką będzie trzeba odnaleźć kanister (oby był pełny paliwa) zatankować agregat a następnie go uruchomić.

Brak paliwa szczególnie często zdarza się w domowych agregatach z autostartem, ponieważ użytkownik nie ma informacji jak często i na jak długo agregat uruchamia się automatycznie. W trakcie tygodnia wystarczy kilkadziesiąt króciutkich zaników zasilania aby za każdym razem agregat się uruchamiał i po chwili wyłączał. Okazać się może, że w ciągu naprawdę krótkiego czasu zbiornik paliwa zostanie opróżniony a użytkownik jest przekonany o pełnym zbiorniku.

Aby zapobiec podobnym sytuacjom można rozważyć montaż dużego zbiornika paliwa np. 100 litrów, wyposażonego w czujnik poziomu paliwa. Wówczas system powinien z wyprzedzeniem poinformować użytkownika o konieczności uzupełnienia paliwa gdy w zbiorniku jest poniżej 1/3 poziomu paliwa.

Wykonanie automatyki realizującej powiadomienie np. za pomocą SMS lub włączenia sygnału świetlnego, dźwiękowego itp. jest stosunkowo proste. Denerwujący sygnał dźwiękowy (nie musi być głośny), którego nie można wyłączyć na stałe, a jedynie na określony czas np. dwie godziny, jest dobrym rozwiązaniem ponieważ zmusza do uzupełnienia paliwa.

W zderzeniu z codziennymi obowiązkami SMS o kończącym się paliwie łatwo pominąć, o czym bez boleśnie przypomni zatrzymany agregat.

W zestawieniach podanych w dalszej części artykułu koncentrowałem się na przykładowym pokazaniu omawianych parametrów, nie uwzględniając, czy dany model ma automatykę SZR.

Ile spala agregat prądotwórczy?

Rozmawiając o zużyciu paliwa przez agregat prądotwórczy, nie można zapominać o pojemności zbiornika paliwa.

Analizując poniższą tabelę (przykładowa) należy zwrócić uwagę, że producenci podają spalanie przy różnym obciążeniu.

Przykładowo Fogo, zużycie paliwa w agregatach swojej produkcji podaje  przy 75 % obciążenia elektrycznego. W momencie gdy agregat prądotwórczy obciążamy w 100 %, spalanie znacznie wzrasta.

	Model Fogo	Moc	Waga	Zbiornik paliwa	Spalanie przy obciążeniu 75 %	Rodzaj paliwa
1 – fazowe	F 3001 R	2,7 kW	38 kg	3,6 l	1,4 l/h	Benzyna
	FH 4001 R	4,2 kW	53 kg	5,3 l	2,2 l/h
	FH 6001 TE	6,2 kW	96 kg	45 l	2,7 l/h
	FV 10001 TRE	9,5 kW	129 kg	45 l	4,5 l/h
	FV 11001 TRE	10,5 kW	131 kg	45 l	4,9 l/h
3 – fazowe	FH 6000 R	5,5 kVA	63 kg	5,3 l	2,2 l/h
	FH 8000 TR	7,7 kVA	90 kg	45 l	2,7 l/h
	FH 9000 TR	8,5 kVA	91 kg	45 l	2,7 l/h
	FV 13000 TRE	12,5 kVA	128 kg	45 l	4,5 l/h

W wielu przypadkach analizując długotrwałe zasilanie rezerwowe z agregatu należy przewidzieć większy zbiornik paliwa, lub liczyć się z koniecznością uzupełniania paliwa, co (ze względów bezpieczeństwa) wiąże się z koniecznością wyłączenia agregatu (brak zasilania).

Rozmawiając o agregacie należy pamiętać, że napędza go silnik spalinowy któremu należy zapewnić odprowadzenie spalin i dostęp tlenu (tego wątku nie będę kontynuował).

Montując agregat np. w garażu, który przylega do budynku należy uwzględnić hałas, który powstaje podczas pracy agregatu.

	Model Fogo	Moc	Poziom mocy akustycznej LWA
1 – fazowe	F 3001 R	2,7 kW	96 dB(A)
	FH 4001 R	4,2 kW
	FH 6001 TE	6,2 kW
	FV 10001 TRE	9,5 kW
	FV 11001 TRE	10,5 kW	97 dB(A)
3 – fazowe	FH 6000 R	5,5 kVA	96 dB(A)
	FH 8000 TR	7,7 kVA
	FH 9000 TR	8,5 kVA
	FV 13000 TRE	12,5 kVA

Porównując hałas wytwarzany przez różne agregaty, należy zwracać uwagę czy jednostka jest dB czy dB(A), czyli poziom względny w decybelach przeskalowany wg znormalizowanej krzywej ważącej odpowiadającej odwróconej krzywej czułości ucha ludzkiego dla różnych częstotliwości.

Sprawdzając karty katalogowe przykładowych agregatów Fogo pod kątem hałasu, możemy przyjąć średnią 96 dB(A).

Aby lepiej wyobrazić sobie hałas o natężeniu 96 dB(A) przedstawię poglądowo kilka przykładów:

dB(A)	Charakterystyka	Źródło hałasu
0	Nic nie słychać
15	Ledwie słychać	Szelest liści
30	Cicho	Norma dla mieszkalnych pomieszczeń nocą od 23 do 7 rano
55	Wyraźnie słychać	Norma dla pomieszczeń biurowych, klasa A (według norm europejskich)
70	Głośno	Głośna rozmowa (odległość 1 m)
80	Bardzo głośno	Krzyk, dźwięk motocykla z tłumikiem
95	Bardzo głośno	Dźwięk przejeżdżającego metra
100	Skrajnie głośno	Maksymalne dopuszczone ciśnienie dźwięku dla słuchawek (według norm europejskich)

Źródło: Katalog Vents Group 2017

Pamiętać należy, że agregat emituje hałas przez cały czas swojej pracy, co po jakimś czasie może stać się bardzo uciążliwe zarówno dla mieszkańców jak i dla sąsiadów.

Państwowa Inspekcja Sanitarna

Hałas jest jednym z czynników uciążliwych dla człowieka – reguluje to Zarządzenie Ministra Zdrowia i Opieki Społecznej z dnia 12 marca 1996 r. w sprawie dopuszczalnych stężeń i natężeń czynników szkodliwych dla zdrowia, wydzielanych przez materiały budowlane, urządzenia i elementy wyposażenia w pomieszczeniach przeznaczonych na pobyt ludzi. Hałas w skrajnych przypadkach prowadzi do zaburzeń zdrowotnych, zakłócenia snu, zmiany ciśnienia krwi, a nawet utraty słuchu.

Z punktu widzenia środowiska w jakim występuje, hałas możemy podzielić na przemysłowy, komunalny oraz komunikacyjny. O ile hałas przemysłowy jest usankcjonowany przede wszystkim wytycznymi Państwowej Inspekcji Pracy, a komunikacyjny – Inspekcji Ochrony Środowiska – nad właściwym poziomem hałasu w naszych mieszkaniach czuwa sanepid. Takie uprawnienia nadaje służbom sanitarnym Ustawa z dnia 14 marca 1985 r. o Państwowej Inspekcji Sanitarnej (Dz. U. z 2006r. r., Nr 122, poz. 851 z późn. zm.). Państwowa Inspekcja Sanitarna, jako instytucja, powołana do realizacji zadań z zakresu zdrowia publicznego w celu ochrony zdrowia ludzkiego przed wpływem czynników szkodliwych lub uciążliwych, prowadzi nadzór sanitarny nad warunkami higienicznymi, w tym natężeniem szkodliwych i uciążliwych czynników akustycznych, występujących w miejscu naszego zamieszkania.

Natomiast ochronę przed hałasem i drganiami mieszkańcom zapewnia jedno z podstawowych wymagań ustawy Prawo budowlane, na którym zresztą opiera się Inspekcja podczas swoich kontroli.

…

Dopuszczalny poziom hałasu emitowanego przez urządzenia i instalacje w pomieszczeniach określa Polska Norma PN-B-02151/02. Zgodnie z powyższą normą dopuszczalny poziom natężenia dźwięku, jaki musi być spełniony w budynkach mieszkalnych to 40 dB w dzień i 30 dB w nocy.

Źródło: https://prawo.gazetaprawna.pl/artykuly/789198,halasliwy-sasiad-zajmie-sie-nim-sanepid.html

W jakiej temperaturze może pracować agregat prądotwórczy?

Silnik spalinowy napędzający agregat prądotwórczy dość mocno się grzeje. Jeśli agregat prądotwórczy używany będzie np. w garażu, po jakimś czasie temperatura w pomieszczeniu znacznie wzrośnie.

Należy przewidzieć odpowiednie chłodzenie, ponieważ wraz z wzrostem temperatury powyżej granicznej określonej przez producenta w agregacie prądotwórczym mogą zadziałać zabezpieczenia, które spowodują, że agregat prądotwórczy samoczynnie ograniczy produkowaną ilość energii elektrycznej (ograniczy moc).

Na przykładzie agregatu prądotwórczego Fogo F 2001 IS, w instrukcji obsługi producent wyraźnie określa, że agregat prądotwórczy z pełną mocą może pracować w temperaturze 25 ^oC.

Agregat prądotwórczy – jakie paliwo?

Osoby posiadające spalinową kosiarkę do trawy, mogą spotkać się z sytuacją w której na jesieni w baku zostanie trochę paliwa (benzyny). Na wiosnę kosiarki nie da się uruchomić, lub silnik jakoś dziwnie pracuje. Benzynę trzeba wylać (zutylizować). Dzieje się tak, ponieważ benzyna ma stosunkowo krótki okres przydatności do użycia (około 1 roku).

Ropa w tym zestawieniu wychodzi dużo korzystniej ponieważ przydatność do użycia ropy jest około 4 lat.

W agregatach prądotwórczych ze względu na niską cenę najczęściej używane są silniki benzynowe. Oznacza to, że jeśli agregat jest rzadko używany paliwo może stracić swoje parametry zanim zostanie zużyte. Agregaty prądotwórcze z silnikiem Diesla są dużo droższe, więc i znacznie mniej popularne w użytku domowym.

Podsumowując użycie agregatu prądotwórczego jako rezerwowego źródła zasilania jest bardzo wygodne, o ile dysponuje się dość dużym budżetem na zakup odpowiedniego agregatu prądotwórczego wyposażonego w system autostartu, i duży zbiornik paliwa. Wygodnie jest umieścić agregat prądotwórczy wraz systemem tłumików hałasu w osobnym pomieszczeniu, najlepiej jeśli jest to osobny budynek gospodarczy lub specjalnie do tego przygotowana ziemianka.

Użycie UPS jest zdecydowanie prostsze. Montaż UPS w domku jednorodzinnym nie wymaga zgody dostawcy energii i nie trzeba specjalnie przerabiać instalacji elektrycznej (chyba, że mówimy o dużych UPS, które w akumulatorach zgromadzone mają duże ilości energii). Znając zapotrzebowanie urządzeń na energię elektryczną oraz zakładając czas przez jaki urządzenia mają pracować, dobiera się UPS oraz akumulatory. W przypadku urządzeń z silnikami zasilanymi napięciem przemiennym należy wybierać UPS, który na wyjściu daje przebieg sinusoidalny.

Zagadnienie opisałem w artykule zatytułowanym: UPS do domku, czyli awaryjne zasilenie rolet i pieca CO.

Najczęściej, z UPS zasila się pojedyncze, wybrane urządzenie. Istnieje również możliwość zainstalowania dużych, 3-fazowych UPS-ów. Pamiętać należy, że koszty w takim przypadku są dość spore a ilość zgromadzonej energii ubywa, bez możliwości łatwego jej uzupełnienia (w agregacie można uzupełnić paliwo).

W przypadku UPS, szczególną uwagę należy zwrócić na strefy zagrożenia wybuchem. Mogą wystąpić w miejscach, w których umieszczone są akumulatory.

Dzieje się tak, ponieważ podczas procesu ładowania akumulatorów, mogą powstawać łatwopalne gazy, które w połączeniu z powietrzem tworzą mieszaninę wybuchową. Oznacza to, że pomieszczenie w którym znajdują się akumulatory musi być właściwie wentylowane, a elementy instalacji elektrycznej zainstalowane w strefie zagrożonej wybuchem (o ile taka występuje) muszą spełniać określone prawem wymogi.

Agregat prądotwórczy czy UPS – podsumowanie

UPS
Zalety	Wady
Automatyczne ładowanie akumulatorów po powrocie zasilania Brak hałasu Natychmiastowe (bezprzerwowe) podtrzymanie zasilania Brak elementów mechanicznych	Stosunkowo niewielka moc zgromadzonej energii Zmniejszająca się z czasem pojemność akumulatorów w konsekwencji konieczność wymiany akumulatorów co kilka lat

 

Agregat prądotwórczy
Zalety	Wady
Stosunkowo korzystny współczynnik ceny do mocy. Możliwość wydłużenia pracy przez uzupełnienie paliwa	Start z opóźnieniem w stosunku do zaniku zasilania (przerwa w zasilaniu) Konieczność uzupełniania paliwa Krótka przydatność do użycia paliwa: benzyny około 1 roku, ropa około 4 lat. Konieczność odprowadzania spalin Hałas i drgania