Альтернативные источники энергии

В прошлый раз мы говорили о энергосберегающих лампах и показали, какие виды ламп являются самыми экономичными (статья "Дешевое освещение"). Но сейчас речь пойдет не только о экономии энергии, а также о способах ее получения. Ведь ни для кого не секрет, что тарифы на электроэнергию и теплоснабжение с каждым годом увеличиваются в разы.

Было бы хорошо не только сократить некоторые из этих расходов, но и вообще избавиться от некоторых. В этом нам поможет неисчерпаемая энергия природы, а именно энергия солнца и ветра.

Рассмотрим основное оборудование для получения энергии:
- Солнечные батареи (фотоэлектрические преобразователи);
- Солнечные водонагреватели (солнечные коллекторы);
- Ветрогенераторы (ветряки);

1. Солнечные батареи.

Солнечные батареи служат для преобразования солнечной энергии в электрическую. Основой солнечных панелей являются полупроводниковые элементы.

Почему-то бытует мнение, что большая часть территории Украины как и России не подходит для использования солнечной энергии. Однако в действительности все не так. Давайте взглянем на карту солнечной активности России.

и общемировая карта солнечной активности:

Из нее видно, что на большей территории страны количество солнечной энергии на квадратный метр приближается 4 КВт*ч. Территория Украины лежит южней, поэтому здесь еще более актуально применять солнечные батареи. Для сравнения лампочка накаливания в среднем служит 1000 часов, то есть меньше, чем количество солнечных часов в Сибири.

Солнечные батареи делятся на три класса:
-монокристалические;
-поликристаллические;
-тонкопленочные;

Монокристаллические солнечные панели. Являются самыми популярными и эффективными. КПД достигает 24%. Сам фото-элемент имеет черный или темно-синий цвет.

Поликристаллические батареи. Технология производства поликристаллических батарей более дешевая, однако и электрические характеристики у них несколько хуже. Цвет таких панелей ярко-синий.

Тонкопленочные ФЭП являются самыми дешевыми. Достоинством такого вида солнечных батарей является то, что они эффективны при рассеянном солнечном излучении, поэтому могут быть использованы в местностях с туманной и пасмурной погодой. К недостаткам можно отнести самый маленький КПД среди всех батарей. Обычно такие системы используют в больших составных батареях (фермах), общей мощностью более 10 КВт. При больших масштабах использования они являются наиболее эффективными. Часто фермы из таких батарей используют для "on-grid" систем. При работе в такой системе вырабатываемая электроэнергия направляется непосредственно в общую питающую сеть. Стоит заметить, что за данную работу государство должно выплачивать деньги согласно тарифам на электроэнергию (в Германии около 0,5 евро за КВТ*ч).

Напряжение на выходе солнечных батарей постоянное, поэтому нужен инвертор (преобразователь постоянного тока в переменный), а также аккумуляторные батареи. Они служат для запаса энергии на момент, когда нет солнечного освещения. Чтобы подобрать батарею на нужную мощность приведем таблицу приблизительного ежесуточного потребления электроэнергии обычной семьей:

Срок службы таких батарей около 25 лет, после чего идет уменьшение мощности. Устанавливать их нужно на крышу или специальные платформы. Сами фотоэлементы защищены от ударов и влаги.

2. Солнечные водонагреватели.

Наверное на дачах и в частных домах можно еще встретить баки для летнего душа, которые покрашены в черный цвет. Так вот современные солнечные водонагреватели далеко ушли по технологичности и эффективности. Самыми эффективными являются вакуумные солнечные водонагреватели. Основой их служит вакуумная трубка с водой, антифризом, а в более продвинутых моделях с легкокипящей жидкостью (например, с аммиаком). Данная трубка помещена в другую стеклянную трубку из боросиликатного стекла. Данное стекло очень прочное, со временем не мутнеет и выполняет роль термоса. В солнечный день температура воды в таких водонагревателях даже в средней полосе может доходить до температуры закипания. Зимой данные водонагреватели также могут обеспечить нагрев воды до 60 градусов, что вполне приемлемо. Вместе с водонагревателями поставляется блок электронного управления, который может контролировать температуру воды и при недостаточной освещенности включать нагревательный ТЭН.

3. Ветрогенераторы.

Наверное самый распространенное оборудование для получения альтернативной энергии. На территории Украины в основном действуют малые и средние ветра (по скорости ветра). Существует да вида ветрогенераторов: привычные с лучевыми лопастями и вертикальные. Преимущество вертикальных, что они работают даже при малой силе ветра, не требуют поворотных устройств, не вибрируют и содержат минимум движущихся механизмов. Однако привычные ветрогенераторы обладают большим КПД. Мощности ветрогенераторов для частных домов и дач могут начинаться от 300 Вт, а для промышленного применения можно найти в интернете генераторы и на 50 КВт, которые занимают значительную площадь и весят более тонны. Ветрогенераторы для домашнего использования обычно вырабатывают напряжение около 24 В, поэтому нуждаются в инверторах и аккумуляторных батареях для запаса энергии в безветренную погоду.
Данный вид источников энергии само эффективно использовать в горной местности и по близости от морей или больших озер. Минимальная скорость ветра для ветрогенераторов обычно начинается с порога около 3,5 м/c. На карте ветров Украины отмечены средние скорости ветра во всех регионах:

Вот мы и рассмотрели все основные виды оборудования для получения альтернативной энергии. Стоить упомянуть, что солнечные батареи и ветрогенераторы могут быть использованы в одном комплексе, что увеличивает энергоэффективность всей системы. Возможно данное оборудование не обеспечит вас полностью электроэнергией или горячей водой, но поможет гораздо сократить ваши расходы и это факт.