Мировой финансовый кризис требует сокращения расходов на содержание загородных поместий. Поэтому люди все больше задумываются о том, какими надежными, безопасными и экономически дешевыми альтернативными источниками электроснабжения можно воспользоваться, чтобы сэкономить денежные средства. В настоящее время нашли применение несколько типов альтернативных источников энергии: бензиновые или дизельные электростанции, солнечные электрические батареи и ветряные электрогенераторы.
Солнечная батарея представляет собой фотоэлектрический генератор, принцип действия которого основан на физическом свойстве полупроводников: фотоны света выбивают электроны из внешней оболочки атомов – при замыкании внешней цепи возникает электрический ток. Солнечные батареи для получения необходимых параметров по току и напряжению соединяют в цепи последовательно и/или параллельно.
Наибольшее распространение получили солнечные батареи из кремниевых элементов. Как известно кремний – второй по распространенности элемент во вселенной, при этом всего 2% чистого кремния идет на солнечную энергетику. Мировая нехватка «солнечного» кремния оценивается в 10-15 тысяч тонн в год. В России за год изготавливается примерно 5-6 МВт солнечных батарей, в тоже время из всего этого количества на внутреннем рынке продается не более 150 кВт.
Пластинки кремния – фотоэлектрические преобразователи (ФЭП) соединяются последовательно плоскими проводниками, обычно цепочками из 36 или 72 штук. Напряжение любой пластинки кремниевого элемента при инсоляции 1 кВт/м2 без нагрузки составляет 0,6V, а под нагрузкой 0,5V.
В качестве защиты от внешних условий применяется специальное просветленное с антибликовой поверхностью закаленное стекло, которое обрамляется в рамку из анодированного алюминиевого профиля. Кроме того элементы ФЭП герметизируются для защиты от влаги.
Плюсы использования солнечных батарей:
- не нужно топливо;
- экологичность – не загрязняют окружающую среду;
- не изнашиваются;
- требуют минимального обслуживания;
- срок службы солнечной батареи более 25 лет.
Минусы:
- низкий КПД солнечной батареи, порядка 14%;
- необходимость преобразователя для питания электроприборов напряжением переменного тока;
- высокая стоимость;
- работоспособность зависит от местных климатических условий и времени года;
- ограниченное время поступления солнечной энергии.
Однако следует отметить, что, не смотря на имеющиеся у солнечных батарей минусы, в Германии уже несколько лет действует государственная программа «Сто тысяч солнечных крыш», а в США аналогичная программа «Миллион солнечных крыш». Швеция к 2020 году планирует полностью отказаться от углеводородного топлива.
Стационарная ветряная электростанция (ВЭС) служит для преобразования кинетической энергии ветрового потока в трехфазную электрическую энергию напряжением 380V, частотой 50 Гц. ВЭС может использоваться в качестве как аварийного, так и автономного источника электроэнергии. В зависимости от мощности ветряная электростанция может работать для электропитания бытовых приборов отдельного загородного дома или целого коттеджного поселка.
Существуют два вида ветряных электростанций: с горизонтальной осью – привычная для всех ветротурбина в виде пропеллера, и станции с вертикальной осью вращения.
Ветряные электростанция с вертикальной осью, не смотря на то, что генератор у них находится под мачтой, и нет необходимости ориентировать конструкцию на ветер – менее популярны. Дело в том, что для их работы требуется более сильные ветра и внешний источник для запуска в работу.
Ветряные электростанции с горизонтальной осью разной мощности имеют примерно одинаковую конструкцию: мачта, самая простая – на растяжках, кроме того бывают телескопические и монолитные, и контейнер с генератором и редуктором, который устанавливается на вершине мачты. При этом контейнер закреплен подвижно и способен разворачиваться вслед за ветром, а редуктор вооружен лопастями, улавливающими потоки ветра.
Начальная скорость ветра, при которой ветряная станция начинает выработку электроэнергии, составляет 1-3 м/с и зависит от конкретной модели. При этом расчетная величина скорости ветра, при которой достигается оптимальная номинальная мощность, находится в пределах 10-12 м/с, и также зависит от конкретного типа ветряной электростанции. Кроме того важным моментом при выборе модели станции является среднегодовая скорость ветра в месте установки ВЭС. Например, при минимальной скорости ветра – 4 м/с, рекомендуемой большинством производителей, для небольшого дома потребуется агрегат мощностью 4 кВт.
Для накопления энергии, а также для равномерной и стабильной работы бытовых электроприборов используются аккумуляторы, которые в настоящее время имеют большой срок эксплуатации, однако раз в 12-15 лет требуют замены.
К плюсам ветряных электростанций можно отнести:
- экологичность – не загрязняют окружающую среду;
- не нужно топливо;
- конкуренция при определенных условиях традиционными источниками энергии.
Минусы:
- зависимость ветряных электростанций от ветра, отсюда – не стабильность работы;
- необходимость устанавливать на значительном расстоянии от дома из-за создаваемого шума;
- создание помех для теле,- радиоприемников;
- высокая стоимость.
Тем не менее, от применения ветряных электростанций для автономного электроснабжения загородного дома пользы и удобства куда больше, чем проблем.
