Альтернативные источники энергии ветротурбина и фотоэлектрические панели

Возобновляемые источники энергии и умные сети на практике

Возобновляемые источники энергии в отличие от невозобновляемых неисчерпаемы и экологически чисты. К ним относятся: ветер, солнечная радиация, приливы, морские волны, геотермальная энергия и т. д. Непрерывное развитие технологий использования возобновляемых источников энергии является движущей силой развития интеллектуального управления электрическими сетями.

Smart Grids – это интеллектуальные электрические сети, которые обеспечивают связь между производителями и потребителями энергии, а также хранение энергии. Они являются необходимым условием перехода от традиционной энергетики, основанной на традиционных источниках, к возобновляемым источникам энергии.

Smart Grid позволяет передавать и обрабатывать важную информацию для энергосистемы, такую ​​как потребление энергии потребителями и производство энергии из традиционных и возобновляемых источников. Это обеспечивает высокий уровень гибкости энергосистемы, что позволяет быстро и оптимально формировать спрос и предложение на энергию.

Современные и интеллектуальные коммуникационные технологии соединяют различные части энергосистемы в интеллектуальную сеть и координируют ее работу. В результате возобновляемая энергия может быть оптимально интегрирована в электрическую сеть.

Погрузиться в изучение интеллектуальной энергетики, энергоэффективности и особенностей управления возобновляемыми источниками энергии, ознакомиться с передовыми технологиями и получить опыт работы на современном немецком оборудовании можно в «Ресурсном центре «ЭкоТехноПарк – Волма» – филиале Республиканского института профессионального образования. Это уникальное учебное заведение было создано и оснащено при поддержке Европейского союза.

Все фотографии из этой статьи сделаны в этом учебном заведении.

Более подробно об «Ресурсном центре «ЭкоТехноПарк – Волма» можно узнать на их официальном сайте.

Ресурсный центр «ЭкоТехноПарк – Волма»

Немецкий лабораторный стенд по изучению работы солнечной электростанции

Современное учебное лабораторное оборудование в Волме

Какую роль играют возобновляемые источники энергии?

Вплоть до середины 1800-х годов древесина обеспечивала почти все потребности в энергии для людей . Затем все больше потребителей стали использовать уголь, нефть, и природный газ. Сегодня использование возобновляемых источников энергии значительно увеличилось , особенно биотоплива, солнечной энергии и ветра.

Возобновляемые источники энергии не приносят такого ущерба, как традиционные. Они играют важную роль в сокращении выбросов парниковых газов. Когда они используются спрос на ископаемое топливо снижается. Возобновляемые источники энергии в мире – растущий рынок.

Производство электроэнергии в Европе все больше склоняется к возобновляемым источникам энергии. Получение энергии с использованием воды, ветра, солнечного света или биомассы уже составляет значительную часть структуры энергопотребления многих стран, включая даже те, экономика которых все еще в значительной степени основана на традиционных источниках.

Преимущества новых зеленых технологий отмечаются не только национальными правительствами, но и домашними хозяйствами и сельскохозяйственными предпринимателями, которые видят в этом не только пользу для окружающей среды, но и значительное сокращение счетов за электроэнергию.

Учебный велотренажер – генератор электрической энергии

Лабораторные стенды по изучению работы тепловых насосов

Земляной тепловой насос Viessmann

Почему мы не используем еще больше возобновляемой энергии?

В целом возобновляемые источники энергии значительно дороже в производстве и использовании, чем энергия ископаемого топлива. Подходящие возобновляемые ресурсы часто находятся в отдаленных районах.

К тому же возобновляемые источники не всегда доступны. Облака снижают выработку электроэнергии от солнечных электростанций. Дни с малым ветром снижают выработку электроэнергии ветряными электростанциями. Засуха сокращает количество воды, доступной для гидроэнергетики.

Использование ветряной энергии

Ветер вызван неравномерным нагревом поверхности Земли солнцем. Подсчитано, что от 1 до 2% солнечной энергии, достигающей Земли, преобразуется в кинетическую энергию ветра. Поскольку поверхность Земли состоит из разных типов земли и воды, она поглощает солнечное тепло с разной скоростью.

Одним из примеров такого неравномерного нагрева является суточный ветровой цикл. Днем воздух над землей нагревается быстрее, чем воздух над водой, теплый воздух над землей расширяется и поднимается, и более тяжелый более прохладный воздух устремляется на его место, создавая ветер. Ночью ветер меняет направление, потому что воздух быстрее охлаждается над сушей, чем над водой.

Ветровые ресурсы планеты очень значительны. К сожалению, не всю эту энергию можно использовать из-за текущего технологического развития. В настоящее время ветровая энергия используется от бытовой генерации до крупных электростанций в ветреных районах на поверхности земли или на воде. Основными потребителями энергии ветра в мире являются США, Германия, Испания, Китай и Индия.

Ветрогенераторная установка в лаборатории “Возобновляемые источники энергии”

Вертикальный ветрогенератор с ротором Дарье на территории ресурсного центра

С точки зрения возможности использования ветра в энергетических целях он характеризуется тремя параметрами: скоростью, направлением и повторяемостью. Скорость ветра увеличивается с высотой, а самая низкая – у земли.

Энергия ветра преобразуется в электричество с помощью ветряных турбин, она также используется в качестве механической энергии в ветряных мельницах.

Ветрогенераторы оснащены лопастными роторами. Плавный ветер приводит в движение ротор. Затем вращающийся ротор передает механическую энергию генератору. Генератор преобразует ее в электрическую энергию.

В зависимости от положения оси ротора ветряки делятся на: турбины с вертикальной и горизонтальной осью вращения. В последнее время вырос интерес к вертикальным ветрогенераторам с ротором Дарье.

Эффективность использования энергии ветра ветряными электростанциями составляет около 30% (аналогичная эффективность достигается на угольных электростанциях).

Лабораторный стенд “Ветрогенераторные установки”

Генератор на стенде

Использование солнечной энергии

Солнце вырабатывало энергию миллиарды лет. Солнечная энергия солнца может быть использована для отопления и производства электроэнергии. В первом случае это делается с помощью систем, которые механически передают тепло через рабочие жидкости: масло, воду или воздух.

Люди использовали солнечные лучи, солнечное излучение в течение тысяч лет для тепла и сушки мяса, фруктов и зерна. Со временем люди придумали устройства для сбора солнечной энергии в виде тепловой энергии.

Фотовольтаика для проведения экспериментов по off-grid и on-grid технологиям

Стенд из лаборатории “Возобновляемые источники энергии”

Примером раннего использования солнечной энергии является солнечная печь, ящик для сбора и поглощения солнечного света. В 1830-х годах британский астроном Джон Гершель, использовал солнечную печь для приготовления еды во время экспедиции в Африку.

Сейчас люди используют множество различных технологий для сбора и конвертации солнечно го излучени я в полезную тепловую энергию для различных целей. Солнечные тепловые системы используются для нагрева воды, с помощью солнечной энергии можно обогревать теплицы и другие постройки, можно нагрева ть жидкости до высоких температур на промышленных солнечных тепловых электростанциях.

Эффективность преобразования солнечной энергии в полезное тепло, которое можно использовать для отопления помещений (центральное отопление) или производства горячей воды (ГВС), достигает 80%. Для этого используются солнечные коллекторы. По своей конструкции эти устройства бывают двух типов: плоские и вакуумные.

Вакуумный солнечный коллектор Viessmann

В вакуумных коллекторах п оглотитель расположен внутри соединенных между собой стеклянных трубок, внутри которых имеется вакуум. Коллекторы этого типа характеризуются несколько более высокой эффективностью, особенно в весенний и осенне-зимний периоды, что связано с их способностью поглощать рассеянную солнечную энергию.

Исследование параметров работы солнечной фотоэлектрической панели

Установки фотоэлектрической солнечной энергии работают за счет использования солнечных (фотоэлектрических) элементов, изготовленых из кристаллических полупроводниковых материалов, которые за счет фотоэлектрического эффекта создают электрический ток при воздействии на них солнечного излучения. Кремний – самый широко используемый в мире материал для производства солнечных батарей.

Солнечные фотоэлектрические системы преобразуют солнечный свет в электричество (фотовольтаика). Солнечные фотоэлектрические устройства (солнечные элементы), преобраз уют солнечный свет непосредственно в электрическую энергию. Маленькие фотоэлементы могут питать калькуляторы, часы и другие небольшие электронные устройства.

Типичный фотоэлектрический элемент представляет собой полупроводниковую пластину из кристаллического или поликристаллического кремния. Поглощая солнечное излучение, на выводах элемента создается напряжение. Электрический ток течет при подключении нагрузки.

КПД такого типа установки относительно невысок и составляет максимум 30%. Однако это очень многообещающая технология, поэтому фотоэлектрическая энергия в настоящее время является одной из самых быстрорастущих отраслей энергетики.

Оборудование для проведения экспериментов по фотовольтаике

Системы солнечной энергии в зданиях оказывают минимальное воздействие на окружающую среду. Основные ограничения солнечной энергии: количество солнечного света, попадающего на поверхность земли, непостоянно. Количество солнечного света зависит от местоположения, время суток, время года и погодные условия.

Количество солнечного света, достигающего квадратного метра поверхности земли, относительно мала, поэтому необходимо использовать больш ую площадь поверхности для поглощения полезного количества энергии.

Биомасса

Биомасса – это все органические вещества, присутствующие на Земле, то есть все виды биоразлагаемых веществ растительного и животного происхождения.

Традиционно под биомассой понимаются отходы и остатки домашних хозяйств и промышленности. Однако все чаще выращиваются так называемые энергетические растения, для которых характерны высокий годовой прирост, высокая теплотворная способность, высокая устойчивость к болезням и вредителям, а также относительно низкая потребность в почве.

Биомасса состоит из углеводов, крахмала и лигнина. Углеводы вместе с крахмалом являются пищей для животных и человека, они также являются сырьем для производства этанола, который можно использовать в энергетических целях. Остальные компоненты биомассы питательными свойствами не обладают. Лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза – очень хороший источник энергии.

Биомасса в настоящее время является одним из самых дешевых источников возобновляемой энергии, и ее производство может быть автоматическим.

Установка для биотехнического производства этанола

Smart Grid

Увеличение производства энергии из возобновляемых источников затруднило балансирование спроса и предложения на электроэнергию.

Поскольку возобновляемая энергия вырабатываемая ветрогенераторами или солнечными фотоэлектрическими устройствами, зависит от меняющихся погодных условий, ее подача непостоянна и непредсказуема, в отличие от традиционных электростанций, работающих на нефти или угле. Однако быстрая и интеллектуальная обработка данных может улучшить управление сетями возобновляемых источников энергии.

Интеллектуальное управление электросетью основано на использовании данных от многих датчиков для мониторинга погодных условий, производимой электроэнергии и ее передачи на подстанции и домохозяйства. Умные счетчики измеряют потребление энергии в домах, в том числе количество энергии, потребляемой отдельными приборами.

Данные с датчиков и счетчиков загружаются в компьютер, на котором работает программное обеспечение с алгоритмами на основе искусственного интеллекта для оптимизации поставок и потребления.

Лабораторный стенд по Smart Grid

Smart Grid (Интеллектуальная сеть):

Smart Grid: Контрольный центр;

Smart Grid: Управление энергией;

Производители энергии в интеллектуальных сетях;

Аккумуляторы энергии в интеллектуальных сетях;

Режим автономной работы в интеллектуальных сетях.

Европейский Союз активно поддерживает и развивает концепцию «умных сетей» (Smart Grid), основным компонентом которой являются здания, функционирующие как электростанции. Smart Grid представляет собой переход от централизованной электрической сети к менее централизованной и более управляемой потребителями.

Распределённая генерация энергии понимается как производство энергии на уровне распределительной сети или на стороне потребителя, включённого в сеть. Понятие распределённой генерации энергии распространяется как на электроэнергетические системы, так и на системы теплоснабжения. В общем случае “распределённая” генерация – выработка электроэнергии тепла по месту её потребления. Отсутствие сети исключает потери (и затраты) на передачу электроэнергии и тепла. При этом подразумевается наличие множества потребителей, которые производят тепловую и электрическую энергию для собственных нужд, направляя излишки в общую сеть.

По данным Европейской ассоциации ветроэнергетики, интеграция ветряной и солнечная энергии в электрическую систему в масштабе, превышающем 20%, потребует передовые методы и подходы к управлению энергопотреблением на уровне энергосистемы. Умная сеть способна динамически управлять всеми источниками энергии в сети означает, что в нее можно интегрировать более распределенную генерацию.

Учебный стенд по изучению современной системы компенсации реактивной мощности

Учебный стенд по исследованию параметров качества электрической энергии

В умных сетях осуществляется постоянный обмен данными между производителем, оператором сети, потребителем и накопителем энергии. Это позволяет более эффективно использовать электросеть и лучше контролировать децентрализованные возобновляемые источники энергии. Таким образом можно уменьшить колебания мощности при пиках сетевой нагрузки и улучшить параметры качества электроэнергии.

Современные информационные и коммуникационные технологии позволяют обмениваться данными в сети между различными компонентами системы Smart Grid. Таким образом, данные о производительности энергосистемы передаются через интеллектуальную сеть, которая информирует производителя энергии о текущем потреблении энергии и текущей производительности децентрализованных источников.

Интеллектуальное управление нагрузкой направлено на снижение или предотвращение риска нестабильных условий сети и повышение общей эффективности инфраструктуры.

Комплексные потребители, измерение потребления энергии и контроль пиковой нагрузки

Учебный стенд из лаборатории “Умный дом”

Такие устройства, как ветрогенераторы и солнечные панели не являются частью интеллектуальной сети. Такая сеть включает в себя технологию, которая позволяет нам интегрировать, взаимодействовать с этими и другими инновационными устройствами и разумно управлять ими.

Исследования показывают, что потребители готовы использовать интеллектуальную сеть, при условии, что интерфейс такой сети прост, доступен и не мешает их привычной жизни. На бытовом уровне интеллектуальная сеть должна быть простой в установке и эксплуатации, позволяя потребителям легко управлять генерирующими и потребляющими энергию установками в доме.

Кстати, на данный момент, Германия является мировым лидером в разработке и внедрении установок фотоэлектрической солнечной энергии и технологии Smart Grid. Поэтому в ресурном центре “Волма” используются немецкие учебные лабораторные стенды компаний Lucas-Nuelle, Christiani , а также оборудование компаний Schneider Electric и Viessmann .

8 необычных источников альтернативной энергии для дома, офиса и отдыха

Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.

Солнечные панели в окнах

В наше время самым распространенным в быту альтернативным источником энергии являются солнечные панели. Традиционно их устанавливают на крышах частных домов или во дворах. Но с недавних пор стало возможным размещать эти элементы прямо в окнах, что позволяет использовать такие батареи даже владельцам обычных квартир в многоэтажных домах.

При этом уже появились решения, позволяющие создавать солнечные панели с высоким уровнем прозрачности. Именно такие энергетические элементы и следует устанавливать в окнах жилых помещений.

К примеру, прозрачные солнечные панели разработали специалисты из Мичиганского Государственного Университета. Эти элементы пропускают 99 процентов проходящего через них света, но имеют при этом коэффициент полезного действия в 7%.

Uprise – ветряная турбина на прицепе

Компания Uprise создала необычную ветряную турбину высокой мощности, которую можно использовать как в быту, так и в промышленных масштабах. Этот ветряк располагается в прицепе, который может передвигать за собой внедорожник или дом на колесах.

В сложенном состоянии с турбиной Uprise можно ездить по дорогам общего пользования. Но в развернутом состоянии она превращается в полноценный ветряк высотой пятнадцать метров и мощностью 50 кВт.

Uprise можно использовать во время путешествий в доме на колесах, для обеспечения энергией отдаленных объектов или обычных частных жилых домов. Установив эту турбину у себя во дворе, ее владелец может даже продавать излишки электричества соседям.

Makani Power – электростанция на основе воздушного змея

Makani Power – это проект одноименной компании, перешедшей недавно в подчинение полусекретной лаборатории инноваций Google X . Идея данной технологии одновременно проста и гениальна. Речь идет о небольшом воздушном змее, который может летать на высоте до одного километра и вырабатывать электричество.

Летательный аппарат Makani Power оснащен встроенными ветряными турбинами, которые будут активно работать на высоте, где скорость ветра значительно больше, чем на уровне земли. Полученная энергия в данном случае передается по шнуру, соединяющем воздушного змея с базовой станцией.

Энергия будет также вырабатываться от движений самого летательного аппарата Makani Power. Дергая под силой ветра трос, этот воздушный змей заставит крутиться динамо-машину, встроенную в базовую станцию.

При помощи Makani Power можно обеспечить энергией как частные дома, так и отдаленные объекты, куда нецелесообразно проводить традиционную линию электропередач.

Betaray – стеклянный шар для аккумуляции солнечной энергии

Современные солнечные батареи все еще имеют весьма низкий коэффициент полезного действия. А потому для получения от них высоких производственных показателей приходится застилать панелями достаточно большие пространства. Но технология с названием Betaray позволяет увеличить КПД примерно в три раза.

Betaray – это небольшая по размерам установка, которую можно расположить во дворе частного дома или на крыше многоэтажки. В ее основе лежит прозрачная стеклянная сфера диаметром чуть меньше одного метра. Она аккумулирует солнечный свет и фокусирует его на достаточно небольшую фотоэлектрическую панель. Максимальный КПД данной технологии имеет потрясающе высокий показать в 35 процентов.

При этом сама установка Betaray является динамической. Она автоматически подстраивается под положение Солнца на небе, чтобы в любой момент работать на максимуме возможностей. И даже ночью эта батарея вырабатывает электричество, преобразуя свет от Луны, звезды и уличного освещения.

Little Sun – солнечный подсолнух для бытовых нужд

Датско-исландский художник Олафур Элиассон дал старт необычному проекту с названием Little Sun, который объединяет в себе творческое начало, технологии и социальные обязательства успешных людей перед обездоленными. Речь идет о небольшом устройстве в виде цветка подсолнуха, которые в течение дня наполняется энергией от солнечного света, чтобы вечерами нести освещение в самые темные уголки планеты.

Каждый желающий может пожертвовать деньги на то, чтобы солнечный светильник Little Sun появился в жизни какой-нибудь семьи из Страны Третьего Мира. Лампы Little Sun позволяют детям из трущоб и отдаленных деревень отдавать вечера под учебу или чтение, без которых невозможен успех в современном обществе.

Светильники Little Sun можно также приобрести и для себя, сделав их частью собственной жизни. Эти устройства можно использовать при выезде на природу или для создания потрясающей вечерней атмосферы на открытых площадках.

Green Heart – спортивная площадка, которая превращает сожженные калории в электроэнергию

Многие скептики посмеиваются над спортсменами, утверждая, что затрачиваемые ими во время выполнения упражнений силы вполне можно использовать для выработки электричества. Создатели спортивной площадки Green Heart пошли на поводу у такого мнения и создали первый в мире набор уличных тренажеров, каждый из которых является маленькой электростанцией.

Первая спортивная площадка Green Heart появилась в ноябре 2014 года в Лондоне. Электричество, которое вырабатывают на ней любители физических упражнений, можно использовать для зарядки мобильных устройств: смартфонов или планшетных компьютеров.

Излишки энергии площадка Green Heart отправляет в локальные электросети.

Giraffe Street Lamp – электростанция, спрятанная в качелях для детей

Парадоксально, но заставить вырабатывать «зеленую» энергию можно даже детей. Ведь они никогда не прочь что-нибудь вытворить, как-нибудь поиграть и развлечь себя. А потому голландские инженеры создали необычные качели с названием Giraffe Street Lamp, которые используют детскую непоседливость в процессе производства электричества.

Качели Giraffe Street Lamp вырабатывают энергию в то время, когда ими пользуются по прямому назначению. Раскачиваясь в сиденье, дети или взрослые стимулируют работу динамо-машины, встроенной в данную конструкцию.

Конечно, полученного электричества не хватит для полноценного функционирования частного жилого дома. Зато накопленной за день игр энергии вполне достаточно для работы не очень мощного уличного фонаря в течение пары часов после наступления сумерек.

Power Pocket: тепло человеческого тела как альтернативный источник энергии

Мобильный оператор Vodafone осознает, что его прибыли становятся больше, когда телефоны клиентов работают круглосуточно, а сами их владельцы не беспокоятся о том, где найти розетку для зарядки аккумуляторов своего гаджета. А потому эта компания спонсировала разработку необычной технологии с названием Power Pocket.

Устройства на основе технологии Power Pocket должны находиться как можно ближее к телу человека, чтобы использовать его тепло для производства электроэнергии для бытовых нужд.

На данный момент, на основе технологии Power Pocket создано два практичных товара: шорты и спальный мешок. Впервые они были опробованы во время музыкального фестиваля Isle of Wight Festival в 2013 году. Опыт оказался удачным, одной ночи человека в таком спальном мешке оказалось достаточно, чтобы зарядить аккумулятор смартфона примерно на 50 процентов.

В данном обзоре мы рассказали лишь про те альтернативные источники энергии, которые можно использовать в бытовых нуждах: дома, в офисе или во время отдыха. Но есть еще немало неординарных современных «зеленых» технологий, разработанных для использования в промышленных масштабах. Про них можно прочитать в обзоре 10 самых необычных источников альтернативной энергии .

Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:

Как альтернативные источники энергии помогают получать тепло и электричество

  1. Главная
  2. Технологии

Ухудшение экологии и истощение природных ресурсов заставляет задумываться о том, как получать электричество и тепло из возобновляемых источников.

В этой статье рассказываем, как работает альтернативная энергия и почему многие страны делают выбор в её пользу.

Что такое альтернативная энергия?

Энергия бывает возобновляемой (альтернативной) и невозобновляемой (традиционной).

Альтернативные источники энергии – это обычные природные явления, неисчерпаемые ресурсы, которые вырабатываются естественным образом. Такая энергия ещё называется регенеративной или «зелёной».

Невозобновляемые источники – это нефть, природный газ и уголь. Им ищут замену, потому что они могут закончиться. Ещё их использование связано с выбросом углекислого газа, парниковым эффектом и глобальным потеплением.

Человечество получает энергию, в основном за счёт сжигания ископаемого топлива и работы атомных электростанций. Альтернативная энергетика – это методы, которые отдают энергию более экологичным способом и приносят меньше вреда. Она нужна не только для промышленных целей, но и в простых домах для отопления, горячей воды, освещения, работы электроники.

Ресурсы возобновляемой энергии

  • Солнечный свет
  • Водные потоки
  • Ветер
  • Приливы
  • Биотопливо (топливо из растительного или животного сырья)
  • Геотермальная теплота (недра Земли)

Альтернативные виды энергии

1. Солнечная энергия

Один из самых мощных видов альтернативных источников энергии. Чаще всего её преобразуют в электричество солнечными батареями. Всей планете на целый год хватит энергии, которую солнце посылает на Землю за день. Впрочем, от общего объёма годовая выработка электроэнергии на солнечных электростанциях не превышает 2%.

Основные недостатки – зависимость от погоды и времени суток. Для северных стран извлекать солнечную энергию невыгодно. Конструкции дорогие, за ними нужно «ухаживать» и вовремя утилизировать сами фотоэлементы, в которых содержатся ядовитые вещества (свинец, галлий, мышьяк). Для высокой выработки необходимы огромные площади.

Солнечное электричество распространено там, где оно дешевле обычного: отдалённые обитаемые острова и фермерские участки, космические и морские станции. В тёплых странах с высокими тарифами на электроэнергию, оно может покрывать нужны обычного дома. Например, в Израиле 80% воды нагревается солнечной энергией.

Батареи также устанавливают на беспилотные автомобили, самолёты, дирижабли, поезда Hyperloop .

2. Ветроэнергетика

Запасов энергии ветра в 100 раз больше запасов энергии всех рек на планете. Ветровые станции помогают преобразовывать ветер в электрическую, тепловую и механическую энергию. Главное оборудование – ветрогенераторы (для образования электричества) и ветровые мельницы (для механической энергии).

Этот вид возобновляемой энергии хорошо развит – особенно в Дании, Португалии, Испании, Ирландии и Германии. К началу 2016 года мощность всех ветрогенераторов обогнала суммарную установленную мощность атомной энергетики.

Недостаток в том, что её нельзя контролировать (сила ветра непостоянна). Ещё ветроустановки могут вызывать радиопомехи и влиять на климат, потому что забирают часть кинетической энергии ветра – правда, учёные пока не знают хорошо это или плохо.

3. Гидроэнергия

Чтобы преобразовать движение воды в электричество нужны гидроэлектростанции (ГЭС) с плотинами и водохранилищами. Их ставят на реках с сильным потоком, которые не пересыхают. Плотины строят для того, чтобы добиться определённого напора воды – он заставляет двигаться лопасти гидротурбины, а она приводит в действие электрогенераторы.

Строить ГЭС дороже и сложнее относительно обычных электростанций, но цена электричества (на российских ГЭС) в два раза ниже. Турбины могут работать в разных режимах мощности и контролировать выработку электричества.

4. Волновая энергетика

Есть много способов генерации электричества из волн, но эффективно работают только три. Они различаются по типу установок на воде. Это камеры, нижняя часть которых погружена в воду, поплавки или установки с искусственным атоллом.

Такие волновые электростанции передают кинетическую энергию морских или океанических волн по кабелю на сушу, где она на специальных станциях преобразуется в электричество.

Этот вид используется мало – 1% от всего производства электроэнергии в мире. Системы тоже дорогие и для них нужен удобный выход к воде, который есть не у каждой страны.

5. Энергия приливов и отливов

Эту энергию берут от естественного подъёма и спада уровня воды. Электростанции ставят только вдоль берега, а перепад воды должен быть не меньше 5 метров. Для генерации электричества строят приливные станции, дамбы и турбины.

Приливы и отливы хорошо изучены, поэтому этот источник более предсказуем относительно других. Но освоение технологий было медленным и их доля в глобальном производстве мала. Кроме того, приливные циклы не всегда соответствуют норме потребления электричества.

6. Энергия температурного градиента (гидротермальная энергия)

Морская вода имеет неодинаковую температуру на поверхности и в глубине океана. Используя эту разницу, получают электроэнергию.

Первая установка, которая даёт электричество за счёт температуры океана была сделана ещё в 1930 году. Сейчас есть океанические электростанции закрытого, открытого и комбинированного типа в США и Японии.

7. Энергия жидкостной диффузии

Это новый вид альтернативного источника энергии. Осмотическая электростанция, установленная в устье реки, контролирует смешение солёной и пресной воды и извлекает энергию из энтропии жидкостей.

Выравнивание концентрации солей даёт избыточное давление, которое запускает вращение гидротурбины. Пока есть только одна такая энергетическая установка в Норвегии.

8. Геотермальная энергия

Геотермальные станции берут внутреннюю энергию Земли – горячую воду и пар. Их ставят в вулканических районах, где вода у поверхности или добраться до неё можно пробурив скважину (от 3 до 10 км.).

Извлекаемая вода отапливает здания напрямую или через теплообменный блок. Ещё её перерабатывают в электричество, когда горячий пар вращает турбину, соединённую с электрогенератором.

Недостатки: цена, угроза температуре Земли, выбросы углекислого газа и сероводорода.

Больше всего геотермальных станций в США, Филиппинах, Индонезии, Мексике и Исландии.

9. Биотопливо

Биоэнергетика получает электричество и тепло из топлива первого, второго и третьего поколений.

  • Первое поколение – твёрдое, жидкое и газообразное биотопливо (газ от переработки отходов). Например, дрова, биодизель и метан.
  • Второе поколение – топливо, полученное из биомассы (остатков растительного или животного материала, или специально выращенных культур).
  • Третье поколение – биотопливо из водорослей.

Биотопливо первого поколения легко получить. Сельские жители ставят биогазовые установки, где биомасса бродит под нужной температурой.

Самый традиционный способ и древнейшее топливо – дрова. Сейчас для их производства сажают энергетические леса из быстрорастущих деревьев, тополя или эвкалипта.

Плюсы и минусы альтернативной энергии

Главная перспектива альтернативных источников – существования человечества даже в условиях жёсткого дефицита нефти, газа и угля.

Преимущества:

  • Доступность – не нужно обладать нефтяными или газовыми месторождениями. Правда, это относится не ко всем видам. Страны без выхода к морю не смогут получать волновую энергию, а геотермальную можно преобразовывать только в вулканических районах.
  • Экологичность – при образовании тепла и электричества нет вредных выбросов в окружающую среду.
  • Экономия – полученная энергия имеет низкую себестоимость.

Недостатки и проблемы:

  • Траты на этапе строительства и обслуживание – оборудование и расходные материалы дорогие. Из-за этого повышается итоговая цена электроэнергии, поэтому она не всегда оправдана экономически. Сейчас главная задача разработчиков снизить себестоимость установок.
  • Зависимость от внешних факторов: невозможно контролировать силу ветра, уровень приливов, результат переработки солнечной энергии зависит от географии страны.
  • Низкий КПД и маленькая мощность установок (кроме ГЭС). Вырабатываемая мощность не всегда соответствует уровню потребления.
  • Влияние на климат. Например, спрос на биотопливо привёл к сокращению посевных площадей для продовольственных культур, а плотины для ГЭС изменили характер рыбных хозяйств.

Возобновляемая энергия в мире

Главный потребитель возобновляемых источников энергии – Евросоюз. В некоторых странах альтернативная энергетика вырабатывает почти 40% от всей электроэнергии. Там уже прижились разные меры поддержки: скидочные тарифы на подключение и возврат денег за покупку оборудования. Не отстают страны Востока и США.

Германия

40% электроэнергии в Германии дают возобновляемые источники. Она лидер по числу ветровых установок, которые генерируют 20,4 % электричества. Оставшаяся доля приходится на гидроэнергетику, биоэнергетику и солнечную энергетику. Немецкое правительство поставило план: вырабатывать 80% энергии за счёт альтернативных источников к 2050 году, но закрывать атомные электростанции пока не хочет.

Исландия

У Исландии очень много горячей воды, потому что она расположилась в зоне вулканической активности. Страна обеспечивает 85% домов отоплением из геотермальных источников и покрывает ими 65% потребностей населения в электроэнергии. Мощность источников настолько велика, что они хотят наладить экспорт энергии в Великобританию.

Швеция

После нефтяного кризиса 1973 года страна стала искать другие источники энергии. Началось всё с ГЭС и АЭС. Из-за атомных станций шведов часто критиковали Greenpeace, но с конца 80-х доля энергии от АЭС не растёт.

Начиная с 90-х Швеция строит оффшорные ветропарки в море. На выбросы предприятиями углерода в атмосферу введён дополнительный налог, а для производителей ветровой, солнечной и биоэнергии есть льготы.

Ещё Швеция активно использует энергию от переработки мусора и даже планирует его закупать у соседних стран, чтобы отказаться от нефти. Некоторые города получают тепло от мусоросжигательных заводов.

Китай

В Китае самая мощная ГЭС в мире – «Три ущелья». По состоянию на 2018 год – это крупнейшее по массе сооружение. Её сплошная бетонная плотина весит 65,5 млн тонн. За 2014 станция произвела рекордные для мира 98,8 млрд кВт⋅ч.

Крупнейшие ветровые ресурсы тоже здесь (три четверти из них поставлены в море). К 2020 году страна планирует выработать при их помощи 210 ГВт.

Ещё тут 2 700 геотермальных источников и делают 63% устройств для преобразования солнечной энергии. Китай занимает третье место в производстве биотоплива на основе этанола.

Альтернативная энергия в России

Разное географическое положение регионов и специфика климатических поясов в России не позволяют развивать эту отрасль равномерно. Нет инвестиций и есть пробелы в законе.

Виды возобновляемой энергии в России

Солнечная энергия

Используется и в промышленных масштабах, и у местного населения как резервный или основной источник тепла и электричества. Мощность всех солнечных установок – 400 МВт, из них самые крупные в Самарской, Астраханской, Оренбургской областях и Крыму. Самая мощная СЭС – «Владиславовка» (Крым). Ещё разрабатываются проекты для Сибири и Дальнего Востока.

Ветровая энергетика

Ветровая возобновляемая энергия в России представлена чуть хуже, чем солнечная, хотя и здесь есть промышленные установки. Общая мощность ветровых генераторов в нашей стране – 183,9 МВт (0,08 % от всей энергосистемы). Больше всего установок – в Крыму, а мощнейшая находится в Адыгее – «Адыгейская ВЭС».

Гидроэнергетика

Это самый популярный вариант альтернативного источника энергии в России. Около 200 речных ГЭС вырабатывают до 20% от всей энергии в стране. В заливе Кислая губа в Мурманской области с 1968 года есть приливная электростанция – «Кислогубская ПЭС». Самая крупная ГЭС стоит на реке Енисей – «Саяно-Шушенская».

Геотермальная энергетика

За счёт обилия вулканов этот вид энергетики распространён на Камчатке. Там 40% потребляемой энергии генерируется на геотермальных источниках. По данным учёных, потенциал Камчатки оценивается в 5000 МВт, а вырабатывается только 80 МВт энергии в год. Ещё геотермальные станции есть на Курилах, Ставропольском и Краснодарском крае.

Биотопливо

Наша страна входит в тройку экспортёров пеллет на европейском рынке. В России есть заводы, создающие из остатков древесины пеллеты и брикеты, которыми топят котлы и печки.

Сельскохозяйственные отходы преобразуют в жидкое топливо и биогаз для дизельных двигателей. А вот свалочный газ не используется вообще, его просто выбрасывают в атмосферу, нанося ущерб окружающей среде.

Компании, которые занимаются возобновляемыми источниками энергии

Рост инвестиций в возобновляемую энергетику и поддержка правительства помогает многим компаниям успешно вести бизнес.

First Solar Inc.

Эта американская компания была образована в 1990 году и стала известной благодаря производству солнечных батарей. Сейчас это крупнейшая фирма, которая продаёт солнечные модули, поставляет оборудование и отвечает за технический сервис.

Vestas Wind Systems A/S

Старейший производитель ветрогенераторов из Дании. Компания основана в 1898 году и на сегодняшний день ей удалось установить более 60 тысяч ветровых турбин в 63 странах. Vestas продаёт отдельные генераторы, комплексные станции и обслуживает устройства.

Atlantica Yield PLC

Эта компания с офисом в Лондоне владеет классическими линиями электропередач, солнечными и ветровыми станциями в Северной Америке, Испании, Алжире, Южной Америке и Южной Африке.

ABB Ltd. Asea Brown Boveri

Шведско-швейцарская компания, известная автомобильными двигателями, генераторами и робототехникой. С 1999 года бренд занимается преобразованием солнечной и ветровой энергии. В 2013 году компания стала мировым лидером в области оборудования фотоэлектрической энергии.

Солнечные панели или ветрогенераторы: что выбрать для домашней электростанции

Крайне популярная тема: с помощью установок для получения альтернативной энергии от солнца или ветра вы можете автономно питать дом и приусадебный участок. Питания с нескольких компактных панелей или одного хорошего ветряка достаточно для организации освещения участка и дома в темное время суток (с использованием накопителя энергии). Гибкие солнечные панели используются для установки на крышу автомобилей: для электрификации минивенов и микроавтобусов, трейлеров и автодомов во время стоянки или путешествия.

Солнечные панели

Солнечные панели бывают разных типов: поли- и моно-кристаллические солнечные панели, гибкие полимерные солнечные панели. В зависимости от типа они имеют различную эффективность. Конечно, огромное значение имеют физические размеры панелей — чем больше, тем лучше. Жесткие панели требуют бережного отношения и надежной фиксации на крыше или на открытом пространстве. Гибкие солнечные панели подойдут для установки на оконное стекло или на крышу автомобиля. При выборе оцениваем необходимые размеры, выходное напряжение и мощность панелей.

Ветряные генераторы

Одна из популярных и сильных тем в альтернативной энергетике — это установка ветряных электростанций. С помощью недорогого уличного мотор-генератора с лопастями вы сможете гарантированно получать по 500 и более ватт энергии. Однозначно выигрывают жители тех областей, где часто дует сильный ветер. Конструкция ветряка такая, что он поворачивается по направлению за ветром, как флюгер. В зависимости от количества лопастей различаются подобные ветрогенераторы по эффективности. Существуют также вертикальные и горизонтальные ветряки, которые можно приспособить под конкретные условия. Практически все предложенные варианты доступны для заказа из наличия в России. Выбираем тип/количество лопастей/номинальное напряжение (12/24В).

Контроллеры и инверторы для солнечных панелей

Несколько недорогих моделей контроллеров питания для домашней солнечной электростанции. Контроллеры следят за уровнем отдачи энергии от для солнечных панелей, за уровнем заряда накопителей. Контроллеры имеют широкий диапазон питания — есть возможность комбинировать солнечные панели как параллельно, так и последовательно для увеличения тока/напряжения и мощности. При покупке руководствуемся параметрами выбранных солнечных панелей (мощность, ток, напряжение) с учетом из комбинаций.

Силовые инверторы и аккумуляторные батареи

В общем случае, вам потребуется одна или несколько панелей, которые можно устанавливать последовательно-параллельно, контроллер для заряда аккумуляторов-накопителей энергии, а также силовой инвертор, который будет преобразовывать напряжение с аккумуляторов в сетевое (220В/50Гц). Аккумуляторы приобретать в Китае — дело дорогое, проще установить старый свинцовый аккумулятор с автомобиля.

Условная схема организации питания для солнечных панелей.

Конечно, предложенным списком варианты для создания домашней электростанции не заканчиваются. Если на территории имеется перепад высот и отведение дождевых вод, то можно на основе двигателя-генератора реализовать небольшую гидроэлектростанцию, которая будет обеспечивать номинальное питание участка: освещение, контроль полива и т.д.

С другими тестами и обзорами гаджетов, а также подборками оборудования вы можете ознакомиться по ссылкам ниже и в моем профиле.

Об авторе

Для того, чтобы найти крупицу истины в огромном количестве информации – загляните в мой личный блог на IXBT. Я постарался свести все статьи по нескольким темам: обзоры тесты различных гаджетов, товаров и инструмента, а также подборки и списки интересных вариантов из китайских магазинов и не только. Постоянно добавляю свежие публикации и новые тематические направления.

Умные часы в корпусе из нержавеющей стали Подборка народных мультиметров ANENG
Подборка мощных ТВ-боксов с Android Как проверить квартиру тепловизором
  • 10
  • 1
Пожаловаться на комментарий
19 комментариев
Добавить комментарий

Лучше сделайте коллектор из пивных банок

люто плюсую… в конце 80-х сделал для дачи (более навороченные) термо-панели из «толстых» неоновых «обсыпанных» и латунных почерневших из котельных теплообнников (валялись по свалкам) трубок, даже откачал, как мог школьным вакуумным насосом… в солнечный день зимой в подмосковье давали до 85° в контуре :)

поподробнее про вакуумные насосы

насос не на участке, а из «школьного кабинета физики», сосет не до «0», но прилично… не знаю, как сегодня дела с такими древними учебными пособиями, тонкая латунная трубка в одно пробке рядом с черной трубкой для теплоносителя, ударно повращать колесо с ручкой, трубку «вакуумирования» переломить пару раз пассатижами и ими же «запрессовать»… готово, один элемент коллектора готов, было 2 панели по полтора десятка трубок… неонки обрезались по концам нихромовой спиралью, пробками были медицинские из отличной термостойкой «оранжевой» резины от больших (больничных) флаконов для инъекций/диффузии, отлично подошедших по диаметру… всего этого добра во времена оны на свалке ящика, где работал, было достаточно, насос из ведомственного же профессионального училища одолжен… окончание «андроповкой» раннегорбачевского разлива с коллегой, таким же молодым специалистом и отметил :)

Omniflow – ветровая турбина с солнечными панелями «на борту»

Рады приветствовать вас на страничках блога iCover! Потребность в дешевой и экологически чистой электроэнергии, как мы знаем, растет с каждым годом. Активно развиваются все направления, связанные с использованием полезной энергии. возобновляемых ресурсов. Не исключение и сектор малых ветрогенераторов. Уже сегодня по вполне доступной цене можно приобрести небольшую ветровую установку, которая подарит своему владельцу энергонезависимость на долгие годы. Мы расскажем об одном из таких энергетических комплексов под названием “Omniflow”, уникальном в своем роде гибридном генераторе, вырабатывающем электроэнергию за счет сразу двух возобновляемых источников – ветра и солнца.

Активное использование возобновляемых источников энергии – один из верных признаков городов будущего. Поиск путей повышения эффективности использования возобновляемых источников энергии послужил поводом для создания оригинального гибридного генератора с вертикальной осью вращения — Omniflow (Одноименный проект представлен на сайте Omniflow.pt)

Действующая модель Omniflow (OM3.8 с ротором диаметром 1,75 м) – установка, исполненная в несколько футуристическом дизайне, уже работающая в гавани португальского городка Порто в тестовом режиме. Как и говорится в нашем предисловии, этот гибридный генератор располагает возможностью эффективно собирать, накапливать и преобразовывать не только энергию ветра, но и солнца. Для запуска процесса генерации электроэнергии достаточно скорости ветра в 1,5 м/с, тогда как максимально допустимый предел составляет 45 м/с. Если погода солнечная, то дополнительным источником электроэнергии становятся солнечные панели. Ветровое колесо изготовлено из армированного полиамида и приспособлено для комплектации солнечными модулями мощностью от 70 до 800 Вт. Для каждой из нескольких независимых зон с массивами фотоэлементов предусмотрен свой инвертор.

“Использование в Omniflow формы перевернутого крыла позволяет эффективно использовать ветер любого направления. Благодаря «эффекту Вентури» ускоряющийся воздушный поток поступает в направлении центральной вертикальной оси турбины. Как утверждает Педро Руаю, руководитель проекта ”Omniflow”, принципы работы установки Omniflow, обеспечивающие высокую производительность направленного потока заимствованы из аэрокосмической технологии…”. (см. видеоролик ниже).

Поскольку горизонтальные лопасти Omniflow работают независимо от направления ветра, снимается необходимость комплектации генератора устройством ориентации. Это очень важный момент, позволяющий использовать установку Omniflow с вертикальной осью вращения в городских условиях. Использование моделей ветряков с горизонтальной осью в городах, напротив, достаточно проблематично, поскольку в условиях городской инфраструктуры устройства ориентации работают далеко не всегда корректно.

Разумеется сегмент, где предполагается использовать ”солнечный ветрогенератор” не предполагает выработки электроэнергии в промышленных масштабах и не исчисляется в десятках и сотнях киловатт, и, тем более, в мегаваттах. Номинальная мощность модели OM3.8, при скорости ветра в 11 м/с, составляет всего 1060 Вт. Пиковая мощность – 3000 Вт. Вместе с тем, диапазон возможного применения таких гибридных генераторов достаточно велик.

Один из вариантов использования гибридного генератора Omniflow – системы уличного освещения

Накопленную за день во встроенных аккумуляторах энергия с заходом солнца Omniflow сможет трансформировать в энергию светодиодного света, что не только решит проблему освещения, но и создаст на городских улицах, площадях и в скверах особое ощущение комфорта и уюта.

Возможна установка ветрогенератора Omniflow 3.8 с солнечными панелями “на борту”, как на земле, так и в крышной конструкции дома. В последнем случае это становится возможным благодаря оригинальному дизайну конструкции, гарантирующему работающему генератору минимальный уровень шума и вибрации.

Гибридные электрогенераторы Omniflow 3.8, в случае постановки на поток, смогут найти эффективное применение как в пределах городских массивов, так и на открытой местности. “Использование OM3.8 в качестве фонарей на городских улицах избавит компанию подрядчика от необходимости прокладки кабеля и рытья траншей, для чего требуется специальное разрешение и согласование с техническими службами. Эти мероприятия значительно увеличивают срок ввода городских сетей освещения в эксплуатацию. Поскольку необходимость в подключении к городской электросети, сертификации и получении требуемых разрешений в данном случае отсутствует, – поясняет участник проекта, инженер Жоао Пина, – Omniflow оказываются предельно просты в установке и монтируются за минимальное возможное время …”.

Особенности модульной конструкции турбины облегчают интеграцию различных целевых компонентов. Это могут быть электронные блоки и антенны, обеспечивающие беспроводную связь и Интернет в отдаленных регионах. Или установка оборудования Omniflow в связке с уже действующими коммуникационными вышками для обеспечения постоянного или аварийного электроснабжения.

На сегодняшний день единственное место на планете, где установлены ”солнечные ветряки” Omniflow 3.8 – пристань для морских яхт в Порто

Сейчас Omniflow проходит тестирование. Стоимость комплекта поставки пока не оглашается.

Уважаемые читатели, мы всегда с удовольствием встречаем и ждем вас на страницах нашего блога. Мы готовы и дальше делиться с вами самыми свежими новостями, обзорными статьями и другими публикациями и постараемся сделать все возможное для того, чтобы проведенное с нами время было для вас полезным. И, конечно, не забывайте подписываться на наши рубрики.

Альтернативные источники энергии для дома: солнечные батареи и ветрогенераторы

Наибольшее распространение из альтернативных источников электроэнергии получили солнечные батареи и ветрогенераторы. Обе технологии достаточно хорошо отработаны, цены на оборудование постепенно снижаются, и сейчас, например, солнечный модуль мощностью 200–250 Вт можно приобрести за 15–20 тыс. руб.

Какой и как источник выбрать?

Разные типы кремниевых солнечных батарей. Вариант с монокристаллическими модулями (пластина модуля выполнена из цельного кристалла кремния). Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Вначале определитесь с количеством электроэнергии, которое вам понадобится. Собираетесь ли вы построить систему энергоснабжения дома полностью на солнечной или ветровой энергии или использовать её в качестве аварийной системы энергоснабжения? Ведь ценники получаются очень разные. Для аварийной системы (с выходной мощностью 200–500 Вт) достаточно одного-двух солнечных модулей и дополнительного оборудования — всего на сумму порядка 40–50 тыс. руб. А вот полностью перейти на автономное энергоснабжение будет стоить гораздо дороже. Например, система на солнечных батареях с выходной мощностью 2500 Вт обойдётся в 300–400 тыс. руб. Аналогичный порядок цифр и в ценниках на ветрогенераторы.

Контроллеры солнечных батарей, инверторы и современные аккумуляторные батареи в условиях жилого помещения не занимают много места и не требуют отдельного помещения. Их обслуживание и эксплуатация может производиться как локально, так и удалённо, с помощью планшета или смартфона (через сеть Ethernet или Wi-Fi). Фото: ABB

С поли­­кристал­­лическими модулями (содержит несколько кристаллов). Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Непосредственно выбор типа «зелёного» источника зависит от климатических и географических особенностей местности. Скажем, для низкоширотных рай­онов с малооблачной погодой (например, в Крыму) лучше всего подходят солнечные батареи. В открытой местности, на возвышенностях и морском побережье, для которого характерны продолжительные сильные ветры, хорошо зарекомендовали себя ветрогенераторы. На большей части европейской России мало найдётся мест с климатом, идеально подходящим для того или иного типа генераторов электроэнергии. В таких условиях имеет смысл устанавливать оба типа генераторов, которые будут подстраховывать друг друга. Конечно, такая система получается значительно дороже — но что поделать, таковы особенности российского климата.

Солнечные батареи

В настоящее время получили распространение два вида этих устройств: кремниевые и плёночные. Каждый из них подразделяется на типы:

  1. кремниевые монокристаллические. Каждый отдельный светоприёмный модуль выполнен на основе пластины кремния, вырезанной из цельного кристалла. Эти батареи отличаются наибольшим КПД (до 22–24 %), но и самой высокой стоимостью;
  2. кремниевые поликристаллические. Пластина отдельного модуля имеет структуру, состоящую из нескольких кристаллов кремния, за счёт чего устройство удешевляется примерно вдвое. КПД 13–15 %;
  3. кремниевые аморфные. По стоимости процентов на 20 ниже поликристаллических, КПД примерно 6–8 %;
  4. плёночные, на основе теллурида кадмия, селенида меди, полимерных материалов и др. Они появились недавно и не получили широкого распространения, но рассматриваются многими производителями как весьма перспективные. КПД и стоимость примерно на 20 % выше, чем у аморфных.

Наибольшее распространение получили сегодня панели поликристаллические и на основе аморфного кремния. Эти модификации проще в изготовлении и дешевле, нежели панели на основе монокристалла, а кроме того, батареям на основе аморфного кремния не требуется прямое облучение потоками солнечного света, они более эффективно воспроизводят электричество при рассеянном освещении и, соответственно, лучше подходят для средней полосы России, где много облачных дней. Для регионов с преобладанием ясной погоды (Крым, Центральная Азия), наоборот, лучше использовать моно- и поликристаллические батареи.

Ветрогенераторы

Ветрогенератор преобразует ветровую энергию в электрическую. Современные модели способны работать уже при небольшом ветре (2–3 м/с), хотя оптимальная скорость ветра для их работы выше и составляет обычно 10–12 м/с. При скорости ветра 3 м/с такой ветрогенератор будет выдавать примерно 5 % мощности от возможной, при скорости 7 м/с — около 50 %. Поэтому при подборе модели генератора необходимо учитывать среднегодовую скорость ветра в вашей местности, этот показатель всегда указывается в описании.

С аморфными модулями. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Выбирают ветрогенератор и по величине ежемесячной выработки тока. Вы должны подсчитать, сколько электричества вам потребуется. Скажем, вы решили быть экономными и ограничиться аварийным освещением, работой циркуляционного насоса и возможностью зарядки смартфона или ноутбука. Тогда вам потребуется выходная мощность тока 150–200 Вт, это примерно 50–100 кВт • ч в месяц. Такую выработку обеспечат модели небольшой мощности, их можно приобрести сегодня за 20–30 тыс. руб. А если вам требуется больше энергии, то и ветрогенератор следует выбрать мощнее: модели, вырабатывающие за месяц несколько сотен киловатт-часов, но и цена у них будет выше — 100–150 тыс. руб.

Комплексное решение с солнечными батареями и мощными ветрогенераторами, рассчитанными на ветер, меняющийся в широком диапазоне скоростей. Фото: ShutterStock/Fotodom.ru

Аналогично производится и расчёт для солнечных батарей. Подсчитывается необходимое количество электроэнергии, и на основании расчёта подбираются модули, чтобы их совокупная производительность с гарантией обеспечивала ваши потребности. Расчёт получается чуть сложнее, так как величина ежемесячной выработки тока сильно меняется от времени года. Летом она максимальная, а зимой едва достигает 10–20 % от летней. Поэтому выбирайте солнечные батареи в зависимости от того, собираетесь ли пользоваться ими только в тёплое время года (в дачный сезон) или круглый год. Кроме того, эффективность выработки сильно зависит от того, насколько удачно вы расположили солнечные батареи. Если их не получилось развернуть в нужном направлении и под нужным углом, то эффективность выработки энергии заметно уменьшится — на 20–30 %, а то и больше. Поэтому лучше, чтобы расчёты по требуемой производительности батарей с учётом места их расположения делал специалист.

Ветрогенератор или солнечная батарея: что выгоднее и лучше?

Обеспечение частных домов энергией из альтернативных источников становится все более выгодным вложением средств. Остается лишь сделать правильный выбор между солнечной и ветровой электростанциями, поскольку эффективность каждой из них зависит от ряда особенностей места установки. Попробуем разобраться, когда отдавать предпочтение покупке СЭС, а когда ВЭС, учитывая все влияющие на это решение факторы.

Основные критерии выбора

Основными из них являются два.

1. Географическое расположение станции и климатические особенности региона.

Оптимальными местами установки СЭС любого типа являются территории с высоким уровнем солнечной инсоляции. Ее номинальные значения для северной Германии и южной Испании отличаются почти в 2,5 раза, поэтому данный показатель играет огромную роль.

С другой стороны, средняя скорость ветра на побережьях северных морей составляет около 10 м/с, а иногда достигает 20-25 м/с. В таких случаях производительность ветряков оказывается намного выше, чем солнечных электростанций, и купить ВЭС целесообразнее.

Для регионов средней полосы, с умеренной инсоляцией порядка 1200 Вт/м 2 и среднегодовой скоростью ветра около 7 м/с эффективность СЭС и ВЭС окажутся примерно равными. Нередко оптимальным решением владельцы домохозяйств видят объединение первой и второй технологии, устанавливая на крыше дома фотоэлектрические модули, а на участке – несколько ветряков. Покупка такой сдвоенной системы обойдется дороже, но ее универсальность и круглосуточное функционирование многократно окупят вложенные средства.

2. Тип и совокупная мощность установок.

В удаленных от цивилизации местностях, где подключиться к центральной электросети невозможно либо чрезвычайно дорого, понадобится устанавливать полностью автономную станцию. Для периодического посещения в теплое время года небольшой дачи может оказаться достаточно СЭС на 2-3 кВт. Загородному коттеджу, где семья проживает круглогодично, необходима станция на 10кВт и более.

Комплекс гибридного типа, использующий энергию из двух источников – центральной сети и солнца/ветра – может обойтись меньшей производительностью. В этом случае фотоэлектрические модули или ветряки будут применяться в качестве альтернативной системы снабжения, способной обеспечить дом энергией на период от нескольких часов до суток.

Сетевые станции, предназначенные в основном для продажи генерации по «зеленым тарифам», требуют установки максимально возможной мощности. Это станет возможным только при наличии достаточно большого участка на земле (СЭС) либо полосы морского побережья (ВЭС).

Важно! При заказе монтажа солнечных батарей или ветряных установок «под ключ» следует ориентироваться на общую сумму затрат. В настоящий момент она колеблется в пределах $800 – 1000 долларов за каждый 1кВт мощности станции, что равноценно 1,0 – 1,4 МВт*часов производительности в год.

Солнечные батареи

Если погодные условия места установки и некоторые другие факторы заставили Вас отдать предпочтение СЭС, следует правильно выбрать тип фотоэлектрических панелей.

1. Монокристаллические Mono-Si.

Предпочтительнее использовать там, где солнечная инсоляция велика, а сами модули можно установить в направлении строго на солнце – например, на южных скатах крыши. Причина этого состоит в максимальной производительности монокристаллов только при идеальных условиях. При малейшем отклонении от них – неоптимальный угол наклона, облачная погода, температура воздуха выше +30°C – их КПД в 22-24% значительно ухудшается.

2. Поликристаллические Poli-Si.

Используются для установки в средней полосе с количеством солнечных дней в году менее 270-300. Оказываются более эффективными даже с более низким номинальным КПД 18-19% на восточных и западных скатах кровли и в системах, не допускающих сезонное изменение наклона/поворота батарей.

3. Тонкопленочные Cd-Te.

Гораздо более универсальный тип фотоэлектрических пленок следующего поколения. Конструктивные особенности и малая чувствительность ко всем видам неоптимальных условий позволяют использовать пленки на базе теллурида кадмия не только на зданиях, но и на теплицах, фермах и даже автомобилях, и генерировать на 15-20% э/э в год больше в умеренных широтах.

4. Тонкопленочные на базе дорогостоящих редкоземельных металлов и органики.

В настоящий момент первые из них слишком дороги, а вторые не обладают достаточной производительностью. Поэтому использование их в домашних СЭС пока малопродуктивно.

Ветрогенераторы

Стоимость удельной мощности каждого киловатта энергии от ветровых генераторов сопоставима с ценами на равнозначные солнечные модули. Следовательно, основным фактором, который приводит к решению купить ВЭС вместо СЭС, является роза ветров в местах предполагаемой установки.

КПД ветряков достигает 40%, для чего необходима скорость ветра от 10-12 м/с. При 7 м/с производительность падает почти вдвое и сравнивается с таковой у солнечных электростанций. Падение до 3 м/с приводит к понижению КПД до 8%, и в регионах с такой среднегодовой скоростью ветра покупка и установка ВЭС малопродуктивна.

Подбор совокупной мощности зависит от целей, для которых планируется использовать ветровой генератор. Здесь действуют те же принципы, связанные с уровнем потребления, как и для автономных, гибридных и сетевых солнечных станций.

Основные правила установки СЭС и ВЭС

Перечислим наиболее важные из них.

1. Для большинства фотоэлектрических панелей на базе кремния критически важным является направление на солнце. В идеале рабочая поверхность должна быть строго перпендикулярна падающим лучам в любой момент времени. На крупных солнечных фермах это достигается установкой модулей на поворотные трекеры. Для небольших станций достаточно обеспечить направление на юг и угол наклона, равный широте местности.

2. На зимний сезон рабочие поверхности следует наклонить ниже к горизонту. На летний – поднять выше. В высоких широтах принцип тот же, но поворот осуществляется не по оси Север-Юг, а по направлению Восток-Запад.

3. При установке на крышах монтаж должен предусматривать возможность удобного доступа к модулям. Это необходимо для процедуры их периодической проверки и обслуживания.

4. Эффективность ветрогенератора прямо зависит от высоты установки пропеллеров, поскольку каждые 10 метров над поверхностью земли сила ветра возрастает примерно на 30%. По этой причине на высоких и прочных мачтах лучше не экономить.

5. При установке на крышах такие мощные опоры не нужны, но только при условии использования генераторов умеренной мощности и демпфирующих прокладок. Более производительные модели лучше монтировать на определенном расстоянии от дома. Их винты при ветрах сильно шумят.

6. Идеальное место их расположения – местности со среднегодовой силой ветра более 7м/с. В остальных регионах лучше отдать предпочтение солнечным батареям.

Дополнительное оборудование

Помимо основного генерирующего оборудования – фотоэлектрических панелей и ветровых генераторов – вам понадобится и вспомогательная периферия.

Для СЭС:

  • Инвертор. Служит для преобразования постоянного тока в переменный, отдаваемый в сеть для питания электроприборов.
  • Аккумуляторные батареи. Играют роль накопителей излишков генерации для последующей ее отдачи в темное время суток.
  • Контроллеры. Специальные приборы, контролирующие распределение электроэнергии и не допускающие полной разрядки АКБ.
  • Крепеж. Его элементы необходимы для надежного закрепления модулей на кровлях или земляных участках.
  • Периферия. Кабели, управляющая электроника и другие устройства, обеспечивающие работу системы в целом.

Купить одни панели недостаточно, без перечисленного набора вспомогательного оборудования они бесполезны. В среднем его стоимость составляет около 35-40% общих расходов на станцию.

Для ВЭС:

  • Опора вентилятора. Чем она выше и прочнее, тем выше ее стоимость.
  • Периферийные кабели и электроника. Они дешевле, чем у солнечных электростанций, но обслуживание ветряков в целом довольно дорого, фотовольтаика же лишена данного недостатка.

Оставьте комментарий Отменить ответ

Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.

Читайте также:
Греющий кабель для водопровода: монтаж своими руками, как подключить
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: