Zasilanie awaryjne domu. Jak zapewnić ciągłość zasilania w razie awarii prądu?

Jak sprawdzić przyczynę braku prądu?

Zanim zaczniemy szukać winy w sieci energetycznej, warto wykluczyć usterkę we własnej instalacji lub w konkretnym odbiorniku. Diagnostykę prowadzimy od rozdzielnicy, bo tam widać większość typowych przyczyn.

Wszystkie dźwignie wyłączników nadprądowych i różnicowoprądowych powinny być podniesione. Opuszczona dźwignia oznacza, że zabezpieczenie zadziałało, a to zawsze jest reakcja na konkretne zjawisko: przeciążenie obwodu, zwarcie albo prąd upływu. Samo ponowne załączenie bez ustalenia powodu ma sens tylko raz. Jeśli wyłącznik od razu wybija ponownie, trzeba odłączyć wszystkie odbiorniki z uszkodzonego obwodu i dołączać je pojedynczo, aż winowajca się ujawni. Najczęściej okazuje się nim zawilgocona puszka w łazience, przepalona grzałka, uszkodzony przewód narzędzia albo zalane gniazdo na tarasie.

Po burzy sprawdźmy dodatkowo ogranicznik przepięć. Zadziałany wkład sygnalizuje zmianę koloru okienka kontrolnego albo wysunięcie modułu z podstawy. Ochronnik po wyładowaniu przestaje spełniać swoją funkcję i wymaga wymiany, nawet jeśli instalacja pracuje normalnie.

W instalacji trójfazowej za zabezpieczeniem głównym świecą lampki sygnalizujące obecność napięcia na poszczególnych fazach. Zgaszona jedna lampka to zanik jednej fazy, sytuacja zdradliwa, bo część domu działa dalej i łatwo jej nie zauważyć. Tymczasem silniki trójfazowe zasilane dwiema fazami grzeją się i szybko ulegają uszkodzeniu, dlatego pompę ciepła, hydrofor czy urządzenia warsztatowe należy wtedy wyłączyć i nie próbować ich uruchamiać do czasu przywrócenia pełnego zasilania. Zgaszone wszystkie lampki wskazują na wyłączenie sieci albo uszkodzenie przyłącza.

Diagnostykę awarii zaczynamy od rozdzielnicy – wszystkie dźwigienki powinny być skierowane ku górze, fot. Hager.

Kolejny krok to rozejrzenie się poza własną działkę. Ciemne okna u sąsiadów i zgaszone latarnie uliczne przesądzają sprawę: przyczyna leży w sieci. Awarię zgłaszamy do pogotowia energetycznego pod ogólnopolskim numerem 991 albo przez aplikację operatora, który zwykle udostępnia też mapę awarii z prognozowanym czasem usunięcia usterki oraz harmonogram wyłączeń planowanych. Warto tam zajrzeć, bo spora część przerw w dostawie prądu jest zapowiadana z wyprzedzeniem i po prostu umyka uwadze.

Jeśli prąd zniknął tylko u nas, a rozdzielnica nie wykazuje nic podejrzanego, problem może dotyczyć złącza kablowego, zabezpieczenia przedlicznikowego lub samego licznika. Tych elementów nie wolno otwierać, bo są plombowane i stanowią własność operatora, a napięcie występuje na nich także przy wyłączonym zabezpieczeniu głównym w domu.

Bonifikata za przerwy i odszkodowanie za uszkodzony sprzęt

Operator nie może wstrzymywać dostaw energii dowolnie długo, a przekroczenie dopuszczalnych limitów uprawnia odbiorcę do bonifikaty. Same limity i zasady ich rozliczania wynikają jednak z dwóch różnych aktów prawnych, które bywają ze sobą mylone. Dopuszczalne czasy przerw określa tzw. rozporządzenie systemowe, czyli rozporządzenie Ministra Klimatu i Środowiska w sprawie szczegółowych warunków funkcjonowania systemu elektroenergetycznego. Dla gospodarstw domowych, należących do IV i V grupy przyłączeniowej, jednorazowa przerwa planowana nie może przekroczyć 16 godzin, a nieplanowana, czyli awaryjna, 24 godzin. W skali roku kalendarzowego limit wynosi 35 godzin przerw planowanych i 48 godzin nieplanowanych.

Znaczenie ma przy tym sposób powiadomienia. Przerwa planowana, o której operator nie uprzedził odbiorców co najmniej pięć dni przed wyłączeniem, jest w świetle przepisów traktowana jak przerwa nieplanowana, a więc rozliczana według korzystniejszego dla odbiorcy limitu. Warto to sprawdzić, jeśli o wyłączeniu dowiedzieliśmy się z kartki na słupie w dniu jego wykonania.

Wysokość bonifikaty regulują natomiast przepisy tzw. rozporządzenia taryfowego, dotyczącego szczegółowych zasad kształtowania i kalkulacji taryf oraz rozliczeń w obrocie energią elektryczną. Odbiorcy przyłączonemu do sieci niskiego napięcia przysługuje za każdą niedostarczoną jednostkę energii dziesięciokrotność jej ceny z okresu, w którym wystąpiła przerwa. Przy przyłączach powyżej 1 kV mnożnik jest pięciokrotny. Ilość niedostarczonej energii ustala się na podstawie poboru w analogicznym dniu poprzedniego tygodnia, więc jeśli prądu nie było w środę między 12.00 a 18.00, podstawą wyliczenia będzie zużycie z tych samych godzin poprzedniej środy. Bonifikatę operator ma obowiązek udzielić w ciągu 30 dni od złożenia wniosku.

Osobną sprawą jest sprzęt zniszczony przez wahania napięcia, spaloną płytę indukcyjną, sterownik pompy ciepła czy zasilacz komputera. Tutaj podstawą roszczenia jest art. 435 § 1 Kodeksu cywilnego, zgodnie z którym przedsiębiorstwo wprawiane w ruch za pomocą sił przyrody odpowiada za szkodę na zasadzie ryzyka. Nie musimy dowodzić winy operatora, wystarczy wykazać związek przyczynowy między zdarzeniem w sieci a uszkodzeniem urządzenia. Zakład energetyczny zwolni się z odpowiedzialności tylko wtedy, gdy szkoda powstała z powodu siły wyższej, wyłącznej winy poszkodowanego albo winy osoby trzeciej. Co ważne, art. 437 Kodeksu cywilnego zabrania wyłączania lub ograniczania tej odpowiedzialności z góry, więc zapisy umowne i regulaminowe próbujące to robić są bezskuteczne. Do wniosku warto dołączyć zgłoszenie awarii z numerem, opinię serwisu o przyczynie uszkodzenia oraz dowód zakupu sprzętu.

Ile mocy potrzebuje dom bez zasilania?

Dobór urządzeń zasilania awaryjnego zaczyna się od uczciwego bilansu, a nie od przeglądania ofert. Znaczenie ma zarówno moc chwilowa, którą źródło musi udźwignąć jednocześnie, jak i energia zużywana w ciągu doby, od której zależy pojemność akumulatorów lub zapas paliwa. Zapotrzebowanie rośnie w okresie jesienno-zimowym: dzień jest krótki, ogrzewanie pracuje niemal bez przerwy, a w domach z rozbudowaną automatyką brak prądu blokuje bramę wjazdową, sterowanie ogrzewaniem, wentylację i rolety.

Listę odbiorników krytycznych warto ograniczyć do niezbędnego minimum, opisując przy każdym moc, rodzaj prądu, przewidywany czas pracy i sposób podłączenia. W typowym domu jednorodzinnym mieści się to w granicach tysiąca watów. Oświetlenie LED w kilku pomieszczeniach to najwyżej 100 W, chłodziarka pobiera 100–200 W, automatyka kotła gazowego wraz z pompą obiegową 100–150 W, router i doładowywane telefony około 30 W, a centrala alarmowa z kamerami 30–50 W. Telewizor lub komputer dokłada 100–300 W, choć bez nich da się przeżyć każdą awarię.

Znacznie ważniejsza od sumy watów jest energia dobowa, bo ona decyduje o realnym czasie podtrzymania. Chłodziarka zużywa w ciągu doby 0,8–1,2 kWh, kocioł z pompą 1–2 kWh, oświetlenie i elektronika kolejne 0,5–1 kWh. Utrzymanie domu w stanie znośnym kosztuje więc 3–5 kWh na dobę i to jest liczba, którą trzeba porównywać z pojemnością magazynu energii albo z pojemnością zbiornika paliwa.

Przykładowy schemat zasilania awaryjnego budynku, fot. Honda.

Osobnym problemem są odbiorniki z silnikami, które przy rozruchu pobierają wielokrotność mocy znamionowej. Pompa hydroforowa lub głębinowa o mocy 500–1000 W potrzebuje na starcie trzy–pięć razy więcej, podobnie sprężarka chłodziarki i klimatyzatora. Źródło awaryjne dobrane wyłącznie do mocy roboczej po prostu wyłączy się na zabezpieczeniu. Pompa ciepła jest pod tym względem najtrudniejsza: pobiera zwykle 1,5–4 kW, a bez układu łagodnego rozruchu wymaga agregatu lub magazynu energii o mocy z dużym zapasem. Jeśli budynek ogrzewa pompa ciepła, warto rozważyć zasilanie awaryjne jedynie samej pompy obiegowej i sterowania oraz przewidzieć alternatywne źródło ciepła na czas dłuższej awarii. Rekuperator z kolei pobiera niewiele, 50–150 W, ale w szczelnym domu jego postój po kilkunastu godzinach staje się odczuwalny.

Sposób połączenia źródła awaryjnego z domem sprowadza się do trzech wariantów: automatycznego przełączania po zaniku napięcia sieciowego, ręcznego przełączania przez użytkownika oraz bezpośredniego podłączenia odbiornika do źródła, z pominięciem instalacji budynku. Pierwsze rozwiązanie jest najwygodniejsze i najdroższe, trzecie najtańsze i najbardziej kłopotliwe w codziennym użyciu.

Zasilacz UPS – ochrona elektroniki i kotła

Urządzenia wrażliwe na nagłe odcięcie napięcia wymagają źródła, które reaguje w milisekundach, a nie po kilkudziesięciu sekundach potrzebnych na uruchomienie agregatu. Tę rolę pełni zasilacz UPS (Uninterruptible Power Supply), czyli akumulator z falownikiem i automatycznym przełącznikiem w jednej obudowie. Poza podtrzymaniem zasilania filtruje on również wahania napięcia, które w wiejskich sieciach o długich obwodach potrafią zakłócać pracę elektroniki znacznie częściej niż same zaniki.

Domowe zasilacze o mocy 500–1500 VA dają kilkanaście minut pracy, co wystarcza na zapisanie plików i poprawne zamknięcie komputera. Dołączane oprogramowanie potrafi zrobić to samodzielnie po wyczerpaniu części pojemności akumulatora, co ma znaczenie przy awarii w czasie naszej nieobecności.

Trzy topologie i wynikające z nich różnice

Najtańsze zasilacze offline czekają bezczynnie i przełączają się na akumulator po zaniku napięcia, z przerwą rzędu kilku milisekund. Konstrukcje line-interactive, dziś najpopularniejsze w domach, mają dodatkowo układ stabilizacji napięcia, dzięki czemu przy niewielkich wahaniach korygują je bez sięgania po energię z akumulatora. Zasilacze online przetwarzają napięcie bez przerwy i wyjście jest całkowicie odseparowane od sieci, ale kosztują wielokrotnie więcej i głośniej pracują, więc w domu jednorodzinnym sięga się po nie rzadko.

Przy zakupie łatwo pomylić dwie jednostki mocy. Podawane na obudowie woltoamperry to moc pozorna, a rzeczywistą moc czynną otrzymamy po przemnożeniu jej przez współczynnik mocy, który dla domowych zasilaczy wynosi 0,6–0,9. Zasilacz 900 VA obsłuży więc realnie 540–720 W, nie 900 W.

Zasilacz UPS chroni komputer i inne wrażliwe urządzenia przed skutkami zaników napięcia, fot. Intex.

UPS dla kotła gazowego

Zasilanie automatyki kotła z zasilacza UPS jest jednym z najtańszych sposobów utrzymania ogrzewania w czasie awarii, ale wymaga urządzenia dobranego świadomie. Kocioł gazowy potrzebuje przebiegu zbliżonego do czystej sinusoidy oraz prawidłowego odniesienia przewodu neutralnego do uziemienia. Czujnik jonizacyjny kontrolujący obecność płomienia mierzy prąd przepływający przez płomień względem masy palnika, dlatego zasilacz z tak zwaną sinusoidą modyfikowaną albo z wyjściem bez odniesienia do PE potrafi wywołać błąd braku płomienia i zablokować kocioł, mimo że napięcie jest obecne. Warto też pamiętać o właściwej biegunowości L i N w gniazdku, na którą część kotłów reaguje wyłączeniem.

Zestaw dla instalacji grzewczej buduje się zwykle z zasilacza o mocy 800–1500 VA z czystym sinusem i możliwością podłączenia zewnętrznych akumulatorów. Sam kocioł z elektroniczną pompą obiegową pobiera 100–150 W, więc dwa akumulatory po 100 Ah dają realnie kilkanaście godzin pracy ogrzewania. Zasilacza UPS nie ma natomiast sensu stosować do odbiorników grzejnych i silników większej mocy, bo pojemność akumulatorów wyczerpie się w kilka minut.

Akumulator z falownikiem – podtrzymanie ogrzewania

Rozwiązaniem pośrednim między zasilaczem UPS a agregatem jest zestaw złożony z falownika wyspowego, akumulatorów i ładowarki. Falownik o mocy 0,5–3 kW wytwarza napięcie 230 V z akumulatora 12 lub 24 V, a układ automatycznego przełączania utrzymuje ładowanie w czasie normalnej pracy sieci. Taki zestaw obsłuży kocioł, oświetlenie, chłodziarkę i elektronikę, natomiast rozruch hydroforu bywa dla niego zbyt trudny.

Czas pracy zależy nie od nominalnej pojemności akumulatora, lecz od pojemności użytecznej. Akumulator kwasowy albo AGM o parametrach 12 V/100 Ah magazynuje nominalnie 1200 Wh, ale rozładowywanie go poniżej połowy pojemności drastycznie skraca żywotność, a sprawność falownika zabiera kolejne 10–15%. Do dyspozycji zostaje realnie około 500 Wh, co przy obciążeniu 100 W oznacza cztery, może pięć godzin pracy. Podtrzymanie ogrzewania przez całą dobę wymaga zatem banku akumulatorów o pojemności rzędu 300–400 Ah albo ogniw litowo-żelazowo-fosforanowych, które można rozładowywać do 80–90% pojemności i wytrzymują kilka tysięcy cykli zamiast kilkuset. Litowy magazyn o pojemności 2,4 kWh daje więcej energii użytecznej niż trzy akumulatory kwasowe i zajmuje ułamek miejsca, choć w chwili zakupu kosztuje wyraźnie więcej.

Zestaw akumulatorowy trzeba utrzymywać w gotowości. Akumulatory kwasowe samorozładowują się nawet o kilka procent miesięcznie, źle znoszą postój w stanie częściowego rozładowania i tracą pojemność w niskiej temperaturze, dlatego lokalizacja w nieogrzewanym garażu jest złym pomysłem. Ogniwa litowe wymagają z kolei kontroli, czy ładowarka i falownik mają ustawiony właściwy profil ładowania, oraz nie znoszą ładowania przy temperaturze poniżej zera.

Falownik musi generować czystą sinusoidę. Tańsze konstrukcje z przebiegiem prostokątnym modyfikowanym poradzą sobie z żarówką i grzałką, ale silniki pomp grzeją się w takich warunkach i buczą, elektronika kotła może odmówić współpracy, a zasilacze impulsowe pracują z obniżoną sprawnością.

Fotowoltaika z magazynem energii jako zasilanie awaryjne

Instalacja fotowoltaiczna sama z siebie nie zabezpiecza domu przed skutkami awarii sieci i jest to jedno z najczęstszych nieporozumień związanych z tą technologią. Falownik sieciowy po zaniku napięcia w sieci obowiązkowo się wyłącza. Wymaga tego zabezpieczenie przed pracą wyspową, które chroni ekipy energetyczne przed napięciem na naprawianym odcinku linii. W środku słonecznego dnia panele mogą więc produkować energię, a w gniazdkach nie ma prądu.

Żeby fotowoltaika działała podczas blackoutu, potrzebne są trzy elementy: falownik hybrydowy z wydzielonym wyjściem rezerwowym, magazyn energii oraz rozdzielnica obwodów krytycznych, do której przełączane jest wyłącznie to, co ma pracować w czasie awarii. Po zaniku napięcia falownik odcina instalację od sieci i zasila wyjście rezerwowe z akumulatora i paneli. Przerwa w zasilaniu wynosi zwykle 10–20 ms, czyli tyle, że oświetlenie i sprzęt domowy tego nie odnotują, natomiast komputer bez zasilacza UPS może się zrestartować.

Wyjście rezerwowe ma zwykle moc 3–5 kW w układzie jednofazowym i ograniczoną zdolność do przenoszenia prądów rozruchowych, dlatego pompy ciepła i hydroforu nie należy do niego przypisywać bez sprawdzenia danych katalogowych. W domu z instalacją trójfazową trzeba dodatkowo ustalić, które obwody da się przenieść na jedną fazę pracującą awaryjnie.

Największą zaletą tego rozwiązania jest samodzielne uzupełnianie energii. Magazyn o pojemności 10 kWh pokrywa dobowe zapotrzebowanie krytyczne z dużym zapasem, a doładowywanie z paneli pozwala przetrwać kilkudniową awarię bez żadnej obsługi, paliwa i hałasu. Ograniczeniem jest sezon: w grudniu i styczniu produkcja spada do kilkunastu procent wartości letnich, więc zimą liczy się przede wszystkim pojemność akumulatora. W aplikacji falownika warto ustawić rezerwę stanu naładowania na wypadek awarii, na przykład 30%, bo magazyn pracujący wyłącznie na optymalizację rachunków bywa wieczorem pusty. Przy zapowiadanym wyłączeniu planowanym rezerwę można podnieść ręcznie.

Formalności przy rozbudowie o magazyn energii

Dołożenie magazynu i wymiana falownika na hybrydowy to zmiana rodzaju lub mocy mikroinstalacji, którą trzeba zgłosić operatorowi sieci dystrybucyjnej w ciągu 14 dni od jej wystąpienia. Termin jest bezwzględny, a jego przekroczenie albo całkowite zaniechanie zgłoszenia podlega karze pieniężnej w wysokości 1000 zł. Aktualizację danych składa się na formularzu wybranego operatora, dołączając schemat elektryczny instalacji po rozbudowie oraz certyfikaty nowego falownika i magazynu, potwierdzające zgodność z kodeksami sieciowymi RfG. Dokumenty te przygotowuje firma wykonująca montaż, ale odpowiedzialność za dopilnowanie terminu spoczywa na prosumencie.

Prawo budowlane traktuje magazyn energii jako odrębne urządzenie techniczne i wiąże procedurę z jego pojemnością nominalną. Montaż magazynu o pojemności do 30 kWh w budynku jednorodzinnym lub jako urządzenia wolnostojącego nie wymaga ani pozwolenia na budowę, ani zgłoszenia do organu administracji architektoniczno-budowlanej. Zgłoszenie staje się konieczne przy pojemności powyżej 30 kWh i do 300 kWh. Typowe domowe magazyny mają 5–15 kWh, mieszczą się więc w pierwszym progu i formalnie nie wymagają niczego poza zgłoszeniem zmiany do operatora.

Trzeba natomiast pamiętać o wymaganiach przeciwpożarowych, które w instalacjach hybrydowych łatwo przeoczyć. Instalacja fotowoltaiczna o mocy przekraczającej 6,5 kW wymaga uzgodnienia projektu technicznego z rzeczoznawcą do spraw zabezpieczeń przeciwpożarowych oraz zawiadomienia Państwowej Straży Pożarnej o zakończeniu montażu i rozpoczęciu użytkowania. Analogiczny obowiązek dotyczy magazynów energii o pojemności powyżej 30 kWh, zarówno wbudowanych, jak i wolnostojących. Do zawiadomienia dołącza się wtedy plan z lokalizacją magazynu w obiekcie i opisem rozwiązań istotnych dla bezpieczeństwa ekip ratowniczych.

Jaki agregat prądotwórczy wybrać?

Pełna niezależność od sieci przy długotrwałych awariach wymaga własnego źródła energii, a nie tylko jej magazynu. Agregat prądotwórczy pracuje tak długo, jak długo mamy paliwo, i to jest jego przewaga nad każdym akumulatorem.

Przy doborze mocy trzeba rozróżnić dwie wartości podawane w katalogach: moc znamionową, którą urządzenie utrzymuje w pracy ciągłej, oraz moc maksymalną, dostępną tylko przez kilkanaście minut. Bilans odbiorników odnosimy do mocy znamionowej i dokładamy 20–30% zapasu na prądy rozruchowe. Agregat pracujący stale na granicy możliwości zużywa więcej paliwa, szybciej się psuje i wyłącza się przy każdym starcie sprężarki chłodziarki.

Najmniejsze urządzenia o mocy 800–1200 W wystarczą do zasilenia chłodziarki, obiegu grzewczego i oświetlenia. Kuszą ceną i masą kilkunastu kilogramów, ale mają małe zbiorniki paliwa i w większości nie nadają się do zasilania instalacji domowej, a jedynie do bezpośredniego podłączenia odbiorników przewodem.

Standardem w domu jednorodzinnym są agregaty jednofazowe o mocy 2–3 kW z silnikiem czterosuwowym i układem stabilizacji napięcia AVR. Obsłużą wszystkie obwody krytyczne, o ile nie musimy uruchamiać odbiorników trójfazowych ani wyjątkowo prądożernych. Warto tu jeszcze raz przypomnieć o hydroforze, którego prąd rozruchowy przekracza kilkakrotnie wartość roboczą i bywa najczęstszym powodem zadziałania zabezpieczenia agregatu.

Urządzenia o mocy powyżej 3 kW przeznaczone są dla domów z pompą ciepła, klimatyzacją albo warsztatem. Mają mocniejsze silniki i pojemniejsze zbiorniki, przez co pracują dłużej między tankowaniami, ale są droższe, cięższe i głośniejsze.

Agregat jednofazowy o mocy 2–3 kW pokrywa potrzeby typowego domu jednorodzinnego, fot. Honda.

Agregat inwertorowy czy klasyczny z AVR?

Podział na te dwie grupy ma dziś większe znaczenie praktyczne niż podział według mocy. W agregacie klasycznym napięcie powstaje bezpośrednio w prądnicy, a jego jakość zależy od równości obrotów silnika. Zawartość harmonicznych sięga zwykle 8–15%, co nie przeszkadza żarówkom, grzałkom i prostym silnikom, ale bywa zbyt niska dla automatyki kotła, sprzętu komputerowego i urządzeń z falownikami.

Agregat inwertorowy prostuje napięcie z prądnicy i odtwarza je elektronicznie, dzięki czemu zawartość harmonicznych spada poniżej 3%, a przebieg jest praktycznie czystą sinusoidą. Do tego dochodzi tryb ekonomiczny, w którym obroty silnika dostosowują się do obciążenia, oraz obudowa wyciszająca. Poziom hałasu 50–60 dB zamiast 75–95 dB u konstrukcji otwartych bywa argumentem decydującym na małej działce. Ceną jest wyższy koszt zakupu i, przy większych mocach, mniejszy wybór modeli.

Paliwo i przechowywanie

Agregaty benzynowe są najtańsze i najlżejsze, mają natomiast jedną poważną wadę: benzyna starzeje się w kanistrze w ciągu kilku miesięcy, a osady z rozłożonego paliwa zatykają gaźnik. Zapas trzeba więc rotować albo stosować stabilizator. Urządzenia zasilane gazem z butli, także dwupaliwowe, rozwiązują ten problem, bo LPG przechowuje się latami, spala czyściej i nie zostawia osadów w silniku, choć moc spada wtedy o mniej więcej 10%. Agregaty wysokoprężne mają sens od mocy około 5 kW w górę, przy założeniu długich godzin pracy, i są zdecydowanie najdroższe.

Zużycie paliwa łatwo przeliczyć na potrzebny zapas. Agregat 3 kW obciążony do połowy spala 0,8–1,2 l benzyny na godzinę, więc doba pracy z przerwami, wystarczająca do utrzymania ogrzewania i chłodziarki, oznacza 10–15 l. Dwa dwudziestolitrowe kanistry to realistyczne minimum dla domu w rejonie, gdzie awarie zdarzają się regularnie. Alternatywnym rozwiązaniem do gotowania pozostaje zwykła kuchenka gazowa na butlę, znacznie tańsza niż agregat dobrany pod płytę elektryczną.

Wśród wyposażenia dodatkowego warto zwrócić uwagę na rozruch elektryczny, licznik godzin pracy, zabezpieczenie przed pracą bez oleju oraz układ SZR, czyli samoczynnego załączenia rezerwy, który uruchamia agregat bez udziału użytkownika.

Agregat trójfazowy – moc pozorna i obciążenie faz

Agregaty trójfazowe stosuje się tam, gdzie trzeba zasilić silniki trójfazowe albo gdzie zapotrzebowanie mocy przekracza możliwości urządzeń jednofazowych. W typowym domu bywają kupowane bez potrzeby, dlatego przed decyzją warto sprawdzić, czy nie taniej wydzielić obwodów rezerwowanych na jednej fazie i poprzestać na agregacie jednofazowym.

Jeśli jednak wersja trójfazowa jest konieczna, kluczowe są dwa parametry. Pierwszy to zdolność modelu do poprawnej pracy z obciążeniem jednofazowym, bo większość odbiorników w domu jest właśnie jednofazowa. Drugi to jednostka, w której podano moc. Agregaty trójfazowe opisuje się zwykle w kilowoltoamperach, czyli w mocy pozornej, która nie odpowiada mocy użytecznej. Moc czynną otrzymamy po przemnożeniu jej przez współczynnik mocy, przyjmowany dla silników indukcyjnych na poziomie około 0,8. Agregat opisany jako 10 kVA dostarczy zatem około 8 kW mocy czynnej.

Agregat trójfazowy jest niezbędny przy zasilaniu silników trójfazowych i dużym zapotrzebowaniu na moc, fot. Tryton.

Obciążenie jednofazowe agregatu trójfazowego jest ograniczone i zależy od równomiernego rozłożenia odbiorników na trzy fazy. Z jednej fazy można pobrać 50–60% mocy znamionowej, a jednoczesne zasilanie odbiorników jedno- i trójfazowych część producentów dodatkowo limituje w instrukcji. Przy silnikach trzeba jeszcze zwrócić uwagę na kolejność faz, bo odwrotna spowoduje pracę w przeciwnym kierunku obrotów, co dla pomp i sprężarek kończy się uszkodzeniem.

Zasada doboru mocy jest w obu przypadkach ta sama: agregat zbyt mały będzie się przeciążać i wyłączać, zbyt duży niepotrzebnie podniesie koszt zakupu, zużycie paliwa przy niskim obciążeniu i poziom hałasu.

Jak podłączyć agregat do instalacji domowej?

Miejscem pracy agregatu jest przestrzeń na zewnątrz budynku, na równym i stabilnym podłożu, osłonięta od deszczu, ale otwarta na przepływ powietrza. Trzeba się liczyć z hałasem uciążliwym dla domowników i sąsiadów, zwłaszcza przy pracy nocnej. Ustawienie urządzenia w pomieszczeniu, w kotłowni czy w piwnicy, jest dopuszczalne wyłącznie przy szczelnym odprowadzeniu spalin na zewnątrz oraz zapewnieniu dopływu powietrza do spalania i chłodzenia. Improwizacja w tym zakresie kończy się zatruciem tlenkiem węgla.

Najprostszy sposób wykorzystania agregatu to połączenie go przewodem bezpośrednio z odbiornikiem, z użyciem przedłużacza i rozgałęźnika. Rozwiązanie docelowe polega na podłączeniu urządzenia do instalacji elektrycznej budynku i wydzieleniu w rozdzielnicy obwodów przeznaczonych do pracy awaryjnej. Warto pomyśleć o tym już na etapie budowy, bo późniejsze przerabianie rozdzielnicy i doprowadzanie osobnego zasilania do wybranych obwodów jest droższe.

Układ połączeń musi bezwzględnie uniemożliwiać jednoczesne zasilanie instalacji z sieci i z agregatu. Służy do tego przełącznik z pozycją zerową, w układzie sieć–0–agregat, z blokadą mechaniczną, albo automat SZR. Wpięcie agregatu do zwykłego gniazdka po to, żeby „podać prąd do domu”, jest praktyką skrajnie niebezpieczną: napięcie przechodzi przez transformator w drugą stronę i pojawia się na naprawianej linii, zagrażając życiu monterów, a powrót zasilania z sieci przy pracującym agregacie kończy się jego zniszczeniem i pożarem instalacji.

Przed uruchomieniem agregat należy uziemić zgodnie z zaleceniami producenta. Osobną kwestią, którą trzeba omówić z elektrykiem, jest sposób połączenia przewodu neutralnego z ochronnym. W części agregatów punkt neutralny prądnicy jest odizolowany od obudowy, a wtedy wyłącznik różnicowoprądowy w domowej rozdzielnicy nie ma punktu odniesienia i nie zadziała w razie porażenia. Zależnie od modelu urządzenia i układu sieci rozwiązaniem jest połączenie N z PE w agregacie albo w rozdzielnicy zasilania rezerwowego. Całość prac wraz z pomiarami skuteczności ochrony przeciwporażeniowej wykonuje uprawniony elektryk, a protokół z pomiarów warto zachować.

Eksploatacja, bezpieczeństwo i koszty

Największym zagrożeniem związanym z agregatem nie jest prąd, lecz tlenek węgla. Silnik spalinowy w garażu, także przy otwartej bramie, pod zadaszonym tarasem albo pod oknem sypialni tworzy sytuację bezpośrednio zagrażającą życiu. Urządzenie ustawiamy w odległości kilku metrów od budynku, z wylotem spalin skierowanym od okien i wlotów wentylacji, a w domu warto mieć czujnik tlenku węgla, niezależny od zasilania sieciowego.

Zasilanie awaryjne bywa potrzebne raz na kilka lat i właśnie dlatego najczęściej zawodzi. Agregat wymaga uruchomienia pod obciążeniem raz na jeden–trzy miesiące, wymiany oleju zgodnie z instrukcją i po dłuższym postoju, oczyszczenia filtra powietrza, kontroli świecy oraz sprawdzenia akumulatora rozrusznika. Paliwo w kanistrach należy rotować co pół roku, a przed przerwą w użytkowaniu opróżnić gaźnik. Akumulatory zestawu falownikowego i zasilacza UPS zużywają się niezależnie od tego, czy z nich korzystamy, i po trzech–pięciu latach (kwasowe) tracą większość pojemności, więc test podtrzymania raz na sezon jest niezbędny.

Do zasilania odbiorników bezpośrednio z agregatu używamy przedłużaczy o przekroju żył co najmniej 2,5 mm², rozwiniętych z bębna i o stopniu ochrony przystosowanym do pracy na zewnątrz. Przewód zwinięty i obciążony grzeje się, a przy długich odcinkach o zbyt małym przekroju spadek napięcia utrudnia rozruch silników.

Orientacyjne koszty

Podane kwoty są orientacyjne i dotyczą sprzętu, na którym w sytuacji awaryjnej można polegać, a nie najtańszych konstrukcji marketowych. Zasilacz UPS typu line-interactive o mocy 1000 VA, wystarczający do komputera i routera, kosztuje 300–600 zł. Zestaw do podtrzymania kotła zaczyna się od 1000–1500 zł, jeśli poprzestaniemy na prostej przetwornicy z czystym sinusem i jednym akumulatorze AGM 100 Ah, a przy dłuższej autonomii i ogniwach litowo-żelazowo-fosforanowych dochodzi do 3000–4000 zł.

Solidny agregat jednofazowy 2–3 kW z układem AVR to wydatek 2000–4000 zł. Jego odpowiednik inwertorowy jest odczuwalnie droższy, a w przypadku renomowanych marek kosztuje nawet dwukrotnie więcej, choć modele budżetowe o tej samej mocy bywają dostępne w cenie porównywalnej z dobrym agregatem z AVR. Za agregat trójfazowy o mocy 6–10 kVA zapłacimy 5000–15 000 zł, a wersje w obudowie wyciszonej i z silnikiem wysokoprężnym jeszcze więcej.

Najdroższym rozwiązaniem pozostaje zestaw z magazynem energii. Sam magazyn o pojemności 10 kWh to obecnie 12 000–18 000 zł, falownik hybrydowy kolejne 5000–10 000 zł, więc wraz z osprzętem i przebudową rozdzielnicy całość zamyka się w granicach 25 000–40 000 zł. Do każdego z opisanych rozwiązań trzeba doliczyć robociznę elektryka oraz, przy automatycznym załączaniu, cenę układu SZR.

Co wybrać?

Jeżeli przerwy trwają minuty i chodzi głównie o sprzęt komputerowy, wystarczy zasilacz UPS. Przy awariach kilkugodzinnych, gdy najbardziej boli postój ogrzewania, najlepszy stosunek efektu do ceny daje zestaw akumulatorowy z falownikiem albo zasilacz UPS dedykowany kotłowi. Tam, gdzie prąd znika na całe dnie, żadne rozwiązanie akumulatorowe nie zastąpi agregatu, bo tylko on pozwala dolać paliwa i pracować dalej. Fotowoltaika z magazynem energii i wyjściem rezerwowym jest najwygodniejsza i całkowicie bezobsługowa, ale też najdroższa, a zimą jej możliwości ogranicza niska produkcja z paneli, dlatego w domach wymagających pełnego bezpieczeństwa oba rozwiązania coraz częściej się uzupełniają.