Становится всё более популярным, а среди методов получения нетрадиционной энергетики выходят на новый уровень ветровые и солнечные электростанции.

Ещё в прошлом веке технологии получения электричества из возобновляемых ресурсов были весьма сомнительными и малоэффективными, а ветряки ещё и издавали много шума, то сейчас инновационные технологии позволяют полностью перейти на сторону экологичной энергетики без всяких неудобств.

Современные установки отвечают требованиям в вопросах габаритов, мощности и дизайна, делая нетрадиционные источники по-настоящему прогрессивным выбором. Что же лучше ветрогенератор или солнечные батареи для дома?

Сравнительная характеристика ветровых и солнечных электростанций

1. Рациональность покупки.

Ветрогенератор для дома - отличная идея, но только в случае, когда в вашем регионе имеются сильные ветра. Предпочтительно устанавливать ветряки в частных домах, фермах в степовой или приморской зоне, где скорость ветра обеспечивает эффективность установки. При этом, маленький ветряк может вполне обеспечить работу небольших электроприборов, а турбина способна генерировать столько электричества, что хватит для удовлетворения потребностей нескольких домов.

Солнечные батареи для дома - непривередливые конструкции, которые можно устанавливать при любом климате, хотя чем жарче, тем эффективнее будут работать панели. В отличии от ветряка , который работает только в момент наличия ветра, солнечные модули способны собирать энергию даже при пасмурной погоде.

Небольшие, портативные солнечные батареи весьма удобны для обеспечения работы небольшой техники, а вот система из нескольких модулей способна дать энергетическую независимость для частного дома или квартиры.

2. Стоимость конструкции.

Раньше ветровые электростанции стоили на порядок дешевле солнечных батарей, но теперь всё кардинально переменилось. Мощная установка солнечных модулей имеет тенденцию к спаду цен и при этом её намного проще монтировать и эксплуатировать, к тому же срок работы намного выше, чем у ветряков.

Таким образом, солнечная энергия выгоднее ветровой, но это не касается случая, когда турбины устанавливаются в местах с сильными ветрами - такие конструкции очень мощные и быстро окупают себя.

3. Окупаемость.

Ветровые электростанции - довольно дорогое удовольствие, так как помимо основных элементов зачастую приходится дополнительно тратить деньги для строительства башен для турбин и другие причины.

Если регион не подразумевает сильных и частых ветров, то может случиться и так, что мощная конструкция изживёт своё за 20 лет, так и не окупив тех средств, что были на неё затрачено.

Солнечные электростанции изначально стоят намного меньше, но и эффективность их работы слегка проигрывает. Несмотря на это, солнечные модули могут работать даже ночью или в пасмурную погоду, что позволяет вырабатывать больше электроэнергии. Учитывая долгий срок эксплуатации и возможность воспользоваться таким проектом, как зелёный тариф для солнечных батарей , модули окупаются в среднем за 10 лет.

Сравнивая ветряки и солнечные модули , можно прийти к выводу, что для частных домов и квартир энергия солнца будет более уместна, а владельцы ферм, плантаций и других значительных площадей могут комбинировать эти источники энергии и получать двойную выгоду.

Вопрос читателя:

Готовлюсь построить загородный дом в местности, где нет общей электрической сети, поэтому хочу установить систему альтернативной энергии, но не знаю, какую выбрать. Имеются возможности использовать различные возобновляемые ресурсы, но никак не могу принять решение, как расставить приоритеты. Вот некоторые факты оценки, которые я собрал:

• 3,3 солнечных часов (среднесуточные за год) при минимальном затенении на моем участке.
• 3,5-4 м/с средняя скорость ветра на высоте 30 м башни, 10 м над верхушкой самого высокого дерева.
• Поток воды с перепадом высоты от 9 м до 120 м, около 0,15 м³/мин доступны круглый год, с возможностью расположения генератора в 220 м от дома.

Говорят, ГЭС является "лучшим" выбором, поскольку требует постоянный сильный ветер, а солнечные батареи дороже, но более надежные и, вероятно, оправданы в долгосрочной перспективе. Возможно, мне потребуется несколько источников.

Расход электроэнергии у меня довольно экономный. На данный момент я расходую около 8 кВтч в день в моей городской квартире. Я также планирую покупать энергосберегающую технику, поэтому ожидаю, что расход в моем загородном доме не будет сильно превышать городской расход. Что необходимо предусмотреть при выборе альтернативной системы, чтобы избежать дорогостоящих ошибок?

Приятно иметь дело с таким четко сформулированным вопросом. Наиболее важным параметром является выработка требуемой энергии (8 кВтч/сутки), хотя также важно учесть потери. Энергия теряется в проводах, аккумуляторе, инверторе, перепадах нагрузки и т.д., поэтому нужно рассчитывать, в среднем, на 12 кВтч/сутки.

Гидрогенератор , вероятно, является самым дешевым источником энергии. Кроме того, ГЭС также работает ночью и в зимний период, что позволит сэкономить на использовании дорогостоящих аккумуляторов. Вы можете оценить доступную мощность ГЭС (ватт) путем умножения разницы высоты потока и деления на 10. В вашем случае, хорошо скомпонованная система может дать 120 Вт. За 24 часа получится: 120 × 24 ÷ 1000 = 2,88 кВтч/сутки. Дополнительные затраты на трубы и провода будут небольшими по сравнению с преимуществами. Если вы установите гибридную солнечно-гидро-электростанцию, дополнительные кВт в дождливую погоду будут особенно приятны, когда производительность солнечных батарей уменьшается.

Хотя трубы 3 дюймового диаметра будут хорошо работать с объемом 0,15 м³/мин, 4 дюймовый трубопровод позволит сократить потери трубы с 12% до 3%, а также увеличит возможный объем до 0,3 м³/мин или больше, если таковой имеется.

Удаленность 220 метров – это довольно длинный кабель передачи, поэтому следует также учитывать потери из-за сопротивления. Рассмотрите возможность использования генератора более высокого напряжения, соединенного через контроллер слежения за точной максимальной мощностью (MPPT), чтобы предотвратить перегрузки. MPPT автоматически управляет системой при изменениях в потоке, избегая необходимости ручной настройки при изменяющихся условиях.

Солнечная электроэнергия является следующим вариантом. Хорошая новость – это то, что цены на солнечные батареи падают. Фотоэлектрическая система будет дополнять гидросистему, так как она работает лучше в сухую, солнечную погоду, но ее производительность может разочаровать зимой. Предположительно, вы можете получить около 70% требуемой энергии. Например, при 3,3 солнечных часах 3 кВт батарея производит около 7 кВтч/сутки. Опять же, MPPT может помочь улучшить эту картину.

Энергия ветра , возможно, была бы интересна, но в данном случае не самая рациональная. Установка 30 метровой башни стоит не дешево, а энергии, произведенной при скорости 3,5-4 м/с, будет не много. Ветер является неустойчивым источником энергии, требуя дорогостоящие аккумуляторы и резервный генератор . С точки зрения усилий и затрат, ветер является более дорогим и сложным выбором для вашей местности.

Для более точной оценки сравните технические характеристики производителей альтернативных систем. Но учтите, что они, как правило, предоставляют оптимистичные данные. Обратите внимание, что получите в два раза больше энергии при средней скорости ветра 5 м/с по сравнению с 3,5-4 м/с. Вы можете определить среднесуточную выработку кВтч путем деления годового объема производства на 365. Тем не менее, не забывайте, в течение многих дней вообще не будет вырабатывать практически ничего.

Независимо от того, какой источник вы выберете, вам понадобится эффективный аккумулятор резервного копирования. Постарайтесь свести к минимуму его использование. Хотя, он может понадобиться, чтобы спасти вашу систему, когда природные условия будут против вас. Если ваш гидроисточник действительно течет круглый год, и вы готовы к резким сокращениям использования энергии время от времени, можете избежать использования больших аккумуляторов.

В любом случае, прежде чем принять окончательное решение, куда вложить свои инвестиции, убедитесь, что знаете, чего ожидать, прежде чем сделать решающий шаг.

>

Опыт изготовления ветряка и солнечных батарей

Краткое описания с фотографиями о том как делался самодельный ветрогенератор, сначало он был огромной вертикалкой, но потом стал горизонтальным ветряком.

>

Небольшой ветрогенератор на 300 Ватт

Ветрогенератор был установлен в конце октября 2012-го года, ставили сами для себя. Покупали сам ветрогенератор, инвертор на 12/220 вольт, и аккумулятор. Мачта уже была, весь монтаж и подъём делали сами.

>

Свая энергия от ветра и солнца

Фотографии небольшой электростанции, в которой самодельный ветрогенератор, шесть солнечных панелей, два аккумулятора по 150Ач. На электрощите несколько контроллеров, инвертор чистый чинус, устройство переключения на электросеть и обратно.

>

Небольшая ветро-солнечная электростанция

Фото и описание малой ветро солнечной электростанции, в которой четыре солнечные панели, две по 100 ватт и две по 230 ватт. Так-же установлен ветрогенератор мощностью 500ватт. Блок аккумуляторов на 200Ач 24в, часть из которых свинцово-кислотные, а другие автомобильные.

>

Малая солнечная электростанция в Клинском районе Московской области

Использование энергии солнца в Московской области для обеспечения электроэнергией загородного дома. Отчет по показаниям выработки электроэнергии в период с 2013-2014 год.

>

Опыт Дмитрия и краткий обзор его сайта

Совсем недавно наткнулся этот очень для меня интересный сайт. Автор сам снимает и выкладывает множество видео роликов и обзоров всякой электроники, контроллеров, ветрогенераторов. На данный момент уже наверно больше сотни роликов, в которых очень много полезной информации.

>

Электростанция для своего дома обеспечивает 300кВт в месяц

Весь проект строительства дома и электростанции был продуман заранее. Электростанция ветро-солнечная, гибридная как сейчас модно называть, полностью обеспечивает энергопотребление дома. Краснодарский край регион солнечный и не ветреный, но зимой ветрогенераторы вырабатывают 50% энергии.

>

Электростанция от ветра и солнца

Небольшой фото отчет о самостоятельной сборке и эксплуатации ветро-солнечной электростанции. Первым был самодельный ветрогенератор, потом добавились четыре самодельные солнечные батареи, позже к ним добавились еще две заводских. Потом был куплен мощный инвертор с возможностью сливать энергию в центральную электросеть.

>

Своя солнечная электростанция

Солнечная электростанция в частном доме мощностью 1кВт для экономии и почти полного перехода на солнечную энергию. Все началось с интереса к этой теме и покупки первых двух панелей, потом были сделаны еще две панели собственноручно, ну а далее в систему добавились еще несколько купленных и мощность доросла до 1000ватт*ч.

>

Ветрогенератор 300ватт для минимальных потребностей

Электрификация дома за счет небольшого ветрогенератора в условиях отсутствия центральной электросети. Когда нет возможности подвести электричество надо что-то придумывать, не жечь же постоянно бензин, выходом из положения стал ветрогенератор, который заряжал два аккумулятора большой емкости, на минимум энергии хватало.

>

Ветрогенератор для своего дома 3кВт

Наша небольшая история приобретения и установки ветрогенератора мощностью 3кВт с мачтой высотой 23метра. Вкратце ветроустановка состоит из аккумуляторов емкостью 10кВт/ч, инвертора 3кВт и самого ветрогенератора с контроллером и панелью контроля. Если не увлекаться с постоянным включением мощных электроприборов, то электроэнергии хватает на все.

>

Солнечная электростанция на даче 800 Ватт, полная автономная система

Достаточно мощная солнечная электростанция в дачном доме, рассчитанная на питание освещения, холодильника, глубинного насоса, и прочих повседневных потребностей. Сначала мощность панелей составляла 400 ватт, но в 2012 году мощность электростанции удвоилась, емкость аккумуляторов выросла до 800Ач.

>

Солнечная панель 80ватт на даче

Опыт использования солнечной панели для обеспечения электроэнергией дачного домика. Конечно это полное электро обеспечение, но тот минимум, который необходим эта мини электростанция дает. Есть свет, телевизор, а так-же заряжаем любую мелкую электронику, включаем ноутбук.

Сейчас вы узнаете то, о чем никогда не расскажут продавцы солнечных панелей.

Ровно год назад, в октябре 2015 года, в качестве эксперимента я решил записаться в ряды «зеленых», спасающих нашу планету от преждевременной гибели, и приобрел солнечные панели максимальной мощностью 200 ватт и грид-инвертор рассчитанный максимум на 300 (500) ватт вырабатываемой мощности. На фотографии вы можете увидеть структуру поликристаллической 200-ваттной панели, но через пару дней после покупки стало ясно, что в одиночной конфигурации у неё слишком низкое напряжение, недостаточное для правильной работы моего грид-инвертора.

Поэтому мне пришлось её поменять на две 100-ваттных монокристаллических панели. Теоретически они должны быть немного эффективнее, по факту же они просто дороже. Это панели высокого качества, российского бренда Sunways. За две панели я заплатил 14 800 рублей.

Вторая статья расходов - грид-инвертор китайского производства. Производитель никак себя не обозначил, но устройство сделано качественно, а вскрытие показало, что внутренние компоненты рассчитаны на мощность до 500 ватт (вместо 300, написанных на корпусе). Стоит такой грид всего 5 000 рублей. Грид - это гениальное устройство. С одной стороны к нему подключается + и - от солнечных панелей, а с другой стороны он с помощью обычной электрической вилки подключается совершенно в любую электрическую розетку в вашем доме. В процессе работы грид подстраивается под частоту в сети и начинает "выкачивать" переменный ток (сконвертированный из постоянного) в вашу домашную сеть 220 вольт.

Грид работает только при наличии напряжения в сети и его нельзя рассматривать как резервный источник питания. Это его единственный минус. А колоссальным плюсом грид инвертора является то, что вам в принципе не нужны аккумуляторы. Ведь именно аккумуляторы являются самым слабым звеном в альтернативной энергетике. Если та же солнечная панель гарантированно отработает более 25 лет (то есть через 25 лет она потеряет примерно 20% своей производительности), то срок службы обыкновенного свинцового аккумулятора в аналогичных условиях составит 3-4 года. Гелевые и AGM аккумуляторы прослужат дольше, до 10 лет, но они и стоят в 5 раз дороже обычных аккумуляторов.

Поскольку у меня есть сетевое электричество, то мне никакие аккумуляторы не нужны. Если же делать систему автономной, то нужно добавить к бюджету еще 15-20 тысяч рублей на аккумулятор и контроллер к нему.

Теперь, что касается выработки электроэнергии. Вся энергия вырабатываемая солнечными панелями в реальном времени попадает в сеть. Если в доме есть потребители этой энергии, то она вся будет израсходована, а счетчик на вводе в дом «крутиться» не будет. Если же моментальная выработка электроэнергии превысит потребляемую в данный момент, то вся энергия будет передана обратно в сеть. То есть счетчик будет «крутиться» в обратную сторону. Но тут есть нюансы.

Во-первых, многие современные электронные счетчики считают проходящий через них ток без учета его направления (то есть вы будете платить за отдаваемую обратно в сеть электроэнергию). А во-вторых, российское законодательство не разрешает частным лицам продавать электроэнергию. Такое разрешено в Европе и именно поэтому там каждый второй дом обвешан солнечными панелями, что в совокупности с высокими сетевыми тарифами позволяет действительно экономить.

Что делать в России? Не ставить солнечные панели, которые могут выработать энергии больше, чем текущее дневное энергопотребление в доме. Именно по этой причине у меня всего две панели суммарной мощностью 200 ватт, которые с учетом потерь инвертора могут отдать в сеть примерно 160-170 ватт. А мой дом стабильно круглосуточно потребляет примерно 130-150 ватт в час. То есть вся выработанная солнечными панелями энергия будет гарантированно потреблена внутри дома.

Для контроля вырабатываемой и потребляемой энергии я пользуюсь Smappee. Я уже писал про него в прошлом году. У него два трансформатора тока, которые позволяют вести учет как сетевой, так и вырабатываемой солнечными панелями электроэнергии.

Начнём с теории, и перейдем к практике.

В интернете есть много калькуляторов солнечных электростанций. Из моих исходных данных согласно калькулятору следует, что среднегодовая выработка электроэнергии моих солнечных панелей составит 0,66 квтч/сутки, а суммарная выработка за год - 239,9 квтч.

Это данные для идеальных погодных условий и без учета потерь на конвертацию постоянного тока в переменный (вы же не собираетесь переделывать электроснабжение своего домохозяйства на постоянное напряжение?). В реальности полученную цифру можно смело делить на два.

Сравниваем с реальными данными по выработке за год:

2015 год - 5,84 квтч
Октябрь - 2,96 квтч (с 10 октября)
Ноябрь - 1,5 квтч
Декабрь - 1,38 квтч
2016 год - 111,7 квтч
Январь - 0,75 квтч
Февраль - 5,28 квтч
Март - 8,61 квтч
Апрель - 14 квтч
Май - 19,74 квтч
Июнь - 19,4 квтч
Июль - 17,1 квтч
Август - 17,53 квтч
Сентябрь - 7,52 квтч
Октябрь - 1,81 квтч (до 10 октября)

Всего: 117,5 квтч

Вот график выработки и потребления электроэнергии в загородном доме за последние 6 месяцев (апрель-октябрь 2016 года). Именно за апрель-август солнечными панелями была выработана львиная доля (более 70%) электрической энергии. В остальные месяцы года выработка была невозможна по большей части из-за облачности и снега. Ну и не забываем, что КПД грида по конвертации постоянного тока в переменный примерно 60-65%.

Солнечные панели установлены практически в идеальных условиях. Направление строго на юг, поблизости нет высоких домов отбрасывающих тень, угол установки относительно горизонта - ровно 45 градусов. Этот угол даст максимальную среднегодовую выработку электроэнергии. Конечно можно было купить поворотный механизм с электроприводом и функцией слежения за солнцем, но это бы увеличило бюджет всей установки практически в 2 раза, тем самым отодвинув срок её окупаемости в бесконечность.

По выработке солнечной энергии в солнечные дни у меня нет никаких вопросов. Она полностью соответствует расчетным. И даже снижение выработки зимой, когда солнце не поднимается высоко над горизонтом не было бы настолько критично, если бы не... облачность. Именно облачность является главным врагом фотовольтаики. Вот вам почасовая выработка за два дня: 5 и 6 октября 2016 года. Пятого октября светило солнце, а 6 октября небо затянули свинцовые тучи. Солнце, ау! Ты где спряталось?

Зимой есть еще одна небольшая проблема - снег. Решить её можно только одним способом, установить панели практически вертикально. Либо каждый день вручную очищать их от снега. Но снег это ерунда, главное чтобы светило солнце. Пусть даже низко над горизонтом.

Итак, подсчитаем расходы:

Грид инвертор (300-500 ватт) - 5 000 рублей
Монокристаллическая солнечная панель (Grade A - высшего качества) 2 шт по 100 ватт - 14 800 рублей
Провода для подключения солнечных панелей (сечением 6 мм2) - 700 рублей
Итого: 20 500 рублей.
За прошедший отчетный период было выработано 117,5 квтч, по текущему дневному тарифу (5,53 руб/квтч) это составит 650 рублей.
Если предположить, что стоимость сетевых тарифов не изменится (на самом деле они изменяются в большую сторону 2 раза в год), то свои вложения в альтернативную энергетику я смогу вернуть только через 32 года!

А уж если добавить аккумуляторы, то вся эта система никогда себя не окупит. Поэтому солнечная энергетика при наличии сетевого электричества может быть выгодна только в одном случае - когда у нас электроэнергия будет стоить как в Европе. Вот будет стоить 1 квтч сетевого электричества более 25 рублей, вот тогда солнечные панели будут очень выгодны.
Пока же использовать солнечные панели выгодно только там, где нет сетевого электричества, а его проведение стоит слишком дорого. Предположим, что у вас его загородный дом, расположенный в 3-5 км от ближайшей электрической линии. Причем она высоковольтная (то есть потребуется установка трансформатора), а у вас нет соседей (не с кем разделить расходы). То есть за подключение к сети вам придется заплатить условно 500 000 рублей, а после этого еще и платить по сетевым тарифам. Вот в этом случае вам будет выгоднее купить на эту сумму солнечные панели, контроллер и аккумуляторы - ведь после ввода системы в эксплуатацию вам уже больше платить не нужно будет.
А пока стоит рассматривать фотовольтаику исключительно, как хобби.