Альтернативные источники энергии


Альтернативные источники энергииАльтернативные источники электрической энергии для дома – это солнце и ветер. Многие любят бывать на природе с целью отдохнуть от суеты и насладиться тишиной и чистым воздухом.

Многие люди даже выбирают жизнь за городом, как альтернативу городской суете. Хорошо, если при этом в доме есть все необходимые коммуникации, в числе которых и подведённые линии электропередач.

Но бывает и так, что подключение построенного относительно недавно дома к электросети затягивается. К примеру, ещё не сделаны все необходимые согласования либо не сделаны нужные капиталовложения.

К тому же, следует отметить, что сельские линии электроснабжения не отличаются стабильным напряжением, а также бесперебойностью подачи электроэнергии. Иногда пользователи вообще не подключаются к сетям, строя автономные дома подальше от каких бы то ни было населённых пунктов и коммуникаций.

В этой статье мы расскажем вам о таких устройствах для получения альтернативной энергии, как солнечные и ветряные электростанции. Та и другая системы электроснабжения предназначены для того, чтобы повысить автономность дома. Между собой они отличаются по способу получения электроэнергии. А по сути, они имеют схожую инфраструктуру для использования электроэнергии.

Ветряные электростанции

Ветряные электростанцииВетряные электростанции способствуют преобразованию кинетической энергии ветра в движение привода генератора.

После того, как ветер подул на пропеллер, тот начинает вращаться, и в итоге приводит ротор генератора в действие.

В данной системе присутствует также редуктор, который способствует увеличению оборотов привода генератора для обеспечения требуемой скорости вращения и мощности.

Конечно, целесообразнее установить ветрогенератор там, где постоянно дует ветер. При этом учтите, что при увеличении высоты увеличивается скорость ветра. Так что для установки ветровой турбины следует использовать специальные мачты.

При оценке эффективности турбины следует принять во внимание ряд параметров:

• число лопастей;

• скорость ветра, позволяющая установке генерировать ток;

• номинальная скорость – это та скорость ветра, которая позволяет установке обеспечить номинальную мощность;

• максимальная скорость – это такая скорость ветра, которая позволяет турбине работать без повреждений;

• частота вращения при условии номинальной мощности;

• количество энергии, измеряемое в киловатт-часах за тот или иной период времени.

Все перечисленные параметры оказывают влияние на выбор той или иной модели турбины, а также на способ её монтажа.

Солнечные электростанции

Солнечные электростанцииТеперь поговорим о солнечных электростанциях. Они способствуют преобразованию энергии солнечного света в электричество. Мощность солнечных установок определяется площадью солнечных батарей (модулей). Чем большей будет площадь этих панелей, тем больше попадёт на них света и больше будет произведено электрической энергии. Кстати, они называются модульными совершенно не зря. Площадь установки можно легко увеличить, составляя массивы солнечных панелей.

КПД солнечных панелей, как правило, является небольшим и со временем снижается. Обычно производители указывают в документах на панели график снижения её производительности с течением времени. У хороших модулей снижение производительности в любом случае не должно быть большим. Обычно такие системы проектируют на 30 лет. За это время панели не нуждаются в обеспечении специального ухода, помимо очистки поверхности.

Использовать подобные установки целесообразнее там, где солнце светит почти постоянно. Облучение участка солнечным светом называют инсоляцией. Целесообразность установки солнечных электростанций определяют в каждом конкретном случае.

При выборе панелей необходимо учитывать погоду, характерную для той или иной местности. Если там наблюдаются частые туманы и облачность, то большого толка от солнечных панелей вы не сможете получить. Установку солнечных батарей также лучше выполнять таким образом, чтобы на протяжении дня на них не падали тени. Также важно, чтобы угол падения лучей солнца составлял около 90°.

Необходимо помнить и о том, что в течение дня направление света Солнца меняется. Так что солнечные панели устанавливают обычно на крышах под углом с востока и запада. Также их можно установить горизонтально в любом месте. Часто солнечные панели устанавливают на мачты ветряных турбин.

Сохранение энергии

Вы можете выбрать любой автономный источник электричества, но в любом случае учтите, что для их работы нужно специальное оборудование, позволяющее использовать электрическую энергию в привычном нам виде – 220 В тока, имеющего частоту 50 Гц. И та, и другая установки способны вырабатывать ток, имеющий напряжение 12, либо 24 В. Также учтите то, что эта  альтернативная электрическая энергия будет доступна только в момент выработки.

Как в такой ситуации быть с мощными приборами (например, чайником или микроволновкой), имеющими большую мощность. В этом случае электроэнергию следует предварительно где-либо накапливать, а затем преобразовывать и потреблять нужную её часть. Для этого послужит система, состоящая из 3 частей:

• блока аккумуляторов, которые накапливают электрическую энергию, полученную во время активной работы солнечной панели или ветрогенератора;

• контроллера заряда аккумуляторов. Через него на батареи или на панели будет поступать ток;

• инвертора–преобразователя напряжения из 12, либо 24 В в привычные нам 220 В.

Система действует следующим образом: до тех пор, пока дует ветер или светит солнце, генератор или панель производят ток и впоследствии передают его к контроллеру, заряжающему аккумуляторы. Например, панель, имеющая мощность 120 Вт выдаст в лучшем случае при напряжении 12 В ток заряда 10 А.

Если вы поставите накопительный аккумулятор, имеющий ёмкость 100 А/ч и напряжение 12 В, то в этом случае по теории солнечная панель сможет полностью зарядить его приблизительно за 10 час. Это займёт времени больше по причине потерь в зарядном устройстве.

Что же делать с 12-вольтовым заряженным аккумулятором, имеющим ёмкость 100 А/ч для того, чтобы подключить к нему электрический чайник (мощность которого 2,2 кВт и которому нужно напряжение 220 В.)? В этом случае нужно будет использовать инвертор. К примеру, у инвертора существует ограничение по выходной мощности, имеющее 3 кВт. В этом случае его хватит на чайник. На преобразование электрической энергии, которая взята от аккумулятора, инвертору также потребуется электрическая энергия. В этом случае КПД не достигнет 100% (чаще всего оно равно 75% или меньше).

Итак, за 10 часов работы (или чуть больше) солнечной панели вы сможете «накопить» 1,2 кВт/ч электрической энергии. Энергию, которая выработается потом, контроллер заряда не станет передавать на аккумулятор. Далее вам следует потратить накопленную энергию.

Ёмкость батареи, которая нужна для автономной работы, будет определяться мощностью нагрузки. Её можно рассчитать по специальной формуле. На примере с электрическим чайником можно сказать, что его время работы будет составлять 0,4 часа. В итоге, за это время работы электрочайник израсходует накопленную за сутки энергию.

Чтобы рассчитать мощность, необходимую для работы автономной электростанции, важно подбирать наиболее оптимальные параметры в плане соотношения мощности генерирующей установки, ёмкости и напряжения аккумуляторов, а также выходной мощности и КПД.

Имеет смысл установить максимальное число аккумуляторов. Правда, следует учесть тот факт, что стоимость зарядных устройств и инверторов в таком случае возрастет, но с ними вырастет и основной параметр электростанции – это время её автономной работы. В итоге, чем больше солнечных батарей вы поставите, тем больше энергии они смогут выработать и больше аккумуляторов зарядят.