Co je lepší: větrný generátor nebo solární panely?

Přepětí v síti a přerušení dodávek elektřiny může majitelům odlehlých venkovských domů způsobit spoustu problémů nebo dokonce ochromit práci farmy na okraji. Nákup samostatných UPS pro oběhové čerpadlo, počítač, bojler, klimatizaci a chladničku může vyřešit problém, pokud je napájení zapnuto na hodinu. Nedostatek napětí v síti během dne hrozí na lokální úrovni globální katastrofou. Majitelé domů nevyhnutelně přemýšlejí o pořízení autonomního zdroje energie. S dieselovým nebo benzinovým generátorem by se nemělo ani uvažovat kvůli vysoké ceně paliva, nutnosti neustálého doplňování a extrémnímu nebezpečí požáru. Nezbývá než si vybrat mezi větrnou a solární elektrárnou. Po prostudování požadavků na instalaci, vlastností instalace a údržby, možných problémů a řešení a porovnání s vašimi potřebami a místními podmínkami můžete učinit konečné rozhodnutí o vhodnosti použití větrné nebo solární energie v každém konkrétním případě.

Náklady na vybavení

K instalaci autonomní domácí elektrárny budete kromě solárních panelů a generátoru s lopatkami potřebovat následující:

• střídač;
• ovladač
• nabíjecí baterie.

Náklady na nákup a instalaci celé sady zařízení s instalovaným výkonem 20 kW budou přibližně stejné. Cena větrné turbíny bude nižší, ale její instalace bude dražší než instalace solárních panelů. Možností dostavby solárních a větrných elektráren pro domácí použití jsou stovky. Můžeme však bezpečně říci, že za 2 miliony rublů si můžete objednat moderní elektrárnu na klíč využívající větrnou nebo solární energii. Je nesprávné mluvit o nákladech na 1 kW v autonomním systému, protože jde o přítomnost nebo nepřítomnost elektřiny.

Životnost solárních panelů je přibližně o 10 let delší. Výpočet návratnosti projektu bude snazší, pokud máte pozemek pro domácnost vytvářející příjem, který by bez elektřiny v zásadě nebylo možné založit.

Předběžný průzkum a konzultace

Sousedé musí souhlasit s instalací větrné turbíny. Tento požadavek může zastavit práci hned na začátku. Obvykle se majitelé domů, kteří žijí na okraji obydlených oblastí a mají pozemky o rozloze větší než 1 hektar, rozhodnou nainstalovat větrné turbíny, což jim umožňuje neptat se na názor svých spoluobčanů. V každém případě se nelze vyhnout posouzení vlivu na životní prostředí, protože lopatky generátoru jsou potenciálně nebezpečné pro ptáky hnízdící ve vaší oblasti.

Nejlepší je instalovat zařízení na vrcholu kopce, i když je v určité vzdálenosti od domu a hospodářských budov. Pro studium potenciálu větru je nutné nejprve získat data ze zamýšleného místa instalace zařízení. Vzhledem k tomu, že lopatky větrné turbíny musí být ve výšce 25-35 metrů, je nutné postavit ocelový stožár. Po obdržení návrhu základů od specialistů můžete začít vrtat otvory. Výztužné klece jsou připraveny na povrchu a spuštěny před zalitím betonem. Výpočet množství malty je velmi důležitý, protože celá monolitická vrstva musí být položena současně. Takové přísné požadavky jsou způsobeny skutečností, že nadace ponese značné zatížení. Stožár je namontován šroubovými spoji. Na jeho horní straně je instalován volně otočný anemometr, podobný korouhvičce. Od okamžiku, kdy je stanice pro pozorování větru připojena k počítači, musí uplynout 1 rok, aby se dospělo k závěru o ekonomické proveditelnosti instalace větrné turbíny. V případě negativních nálezů lze stožár demontovat a prodat a na základu postavit hospodářskou místnost.

Pro instalaci solárních panelů je nutné přidělit pozemek o rozloze asi tři akry, což vám umožní umístit rám orientovaný přísně na jih. Nemá smysl montovat baterie na střechu, když je na dvoře volné místo. To bude dražší a přinese další potíže při řešení problému otáčení panelů podle měnící se trajektorie slunce po obloze. Je třeba poznamenat, že nesprávný úhel sklonu pracovní plochy snižuje účinnost baterie o 30 %.

Instalace zařízení

Instalace větrné elektrárny se provádí na již zkonstruovaný stožár pomocí jeřábu s teleskopickým výložníkem, jehož délka je 40 metrů. Veškeré práce musí provádět specializovaná organizace, které prodejce udělil povolení k instalaci svého zařízení. Kromě lopatek a generátoru budou na vrcholu stožáru instalovány snímače směru větru a elektromechanický pohon, který je určen k otáčení pracovní části v požadovaném směru.

Instalace solárních panelů začíná litím sloupcového základu. K zapuštěným kovovým částem je přivařen kanál o výšce asi 2,5 metru. Pomocí laserové vodováhy se označí upevňovací bod otočného rámu. Instalace automatického otočného mechanismu bude znamenat zvýšení nákladů na projekt o 30-40 procent. U nízkonákladových domácích elektráren se úhel sklonu nastavuje ručně nastavením opěrné páky do jedné ze čtyř poloh v závislosti na ročním období. Solární panely jsou zavěšeny na kovovém rámu a zajištěny šrouby a maticemi. Při instalaci konstrukce je nutné zajistit nouzovou polohu, ve které je zajištěna v případě varování před bouřkou. Obrovský vítr solárních panelů je vážným problémem, takže všechny práce musí být prováděny plně v souladu s projektem. Podél řady pilířů musíte vykopat příkop, kde bude položen napájecí kabel vedoucí ke střídači.

Princip činnosti a údržba

Díky svým aerodynamickým vlastnostem lopatky větrných turbín maximálně využívají sílu větru k otáčení. Uvnitř turbíny převádí elektromagnetický systém tyto rotační pohyby na elektřinu. Otáčením lopatky se pohybuje centrální osa, která je spojena s rotorem uvnitř generátoru. Magnety připevněné kolem kruhu vytvářejí pohybující se magnetické pole. V souladu s fyzikálními zákony se elektrony ve startovacích cívkách také začnou pohybovat. Vyskytuje se střídavý proud.

Údržba generátoru se provádí v průměru jednou ročně. Zahrnuje testování všech systémů a kontrolu opotřebení mechanických částí. Je nutné pravidelně měnit ložiska a mazat třecí části.

Čím silnější vítr, tím rychleji se lopatky otáčejí a tím více energie se vyrábí. Když však rychlost proudění vzduchu překročí 40 metrů za sekundu, větrná turbína musí přestat vyrábět elektřinu. Nože se automaticky přepnou do nouzového režimu. Nákup řídicí jednotky a pohonného systému v případě hurikánu prodraží odhad, ale nevyplatí se riskovat, i když jsou tornáda ve vaší oblasti extrémně vzácná.

Fotovoltaické panely nemají žádné mechanické části, které se třou. Sluneční světlo, pronikající přes první „děrovou“ vrstvu křemíku nebo perovskitu, „odtrhává“ elektrony uvnitř druhé vrstvy materiálu. Vzniká elektrické napětí.

Vzhledem k výše uvedenému by se veškerá údržba měla omezit na pravidelné čištění vnějšího povrchu od prachu a nečistot. Protože je rám instalován na zemi, nebude to obtížné. Je lepší provádět manipulace alespoň jednou týdně. Vzhledem k ploše panelů nepřesáhne doba čištění 1 hodinu.

Jedním z hlavních problémů provozu solárních panelů je pokles jejich účinnosti při přehřívání pracovní plochy. Každý stupeň zahřátí fotobuňky snižuje její výkon o 1-2%. V poslední době je na trhu poměrně velká poptávka po fóliích, které do panelu propouštějí pouze fotony světla a zabraňují tak infračervenému záření ohřívat křemík. Vysoká cena těchto moderních nátěrů však zpochybňuje ekonomickou proveditelnost jejich použití.

Poté, co jste se seznámili s vlastnostmi instalace, provozu a údržby větrných a solárních elektráren, musíte odpovědět na 4 otázky:

• Je na vašem webu místo, které splňuje popsané požadavky?
• Jste ochotni se smířit s hlukem, který produkují rotující nože?
• Kolik bude stát roční údržba zařízení ve vaší oblasti?
• Která elektrárna nejlépe vyhovuje klimatickým podmínkám této oblasti?

Instalací autonomní elektrárny v blízkosti sídliště již nebudete závislí na výpadcích centralizovaného napájení a zajistíte nepřetržité napájení kotle, oběhového čerpadla a všech systémů podpory života.

Získávání energie z alternativních zdrojů je každým rokem stále slibnější investicí. Majitelé venkovských domů, chat, skleníků a zemědělských farem si mohou vybrat pouze to, co je výhodnější koupit – větrný generátor nebo solární panely. Tato volba je ovlivněna několika faktory, z nichž každý podrobně zvážíme.

Solární panely nebo větrné generátory – co je lepší? Definování kritérií

Dva z nich je třeba zmínit jako nejvýznamnější.

Kritérium č. 1. Úroveň slunečního záření a rychlost větru v místě instalace.

Pokud je podnebí regionu dosti suché a slunečné a jeho zeměpisná šířka je asi 50° a dále na jih, volí se obvykle SES. Úroveň průměrného ročního slunečního záření v takových místech začíná od 1350 kWh/m2 a rychle se zvyšuje, jak se pohybujete na jih.

Severní regiony, zejména v pobřežním pásu moří nebo na vysočině, se často vyznačují značnou rychlostí větru – v některých případech od 10 m/sec a výše. Zde bude produktivita větrných elektráren vyšší.

Nejtěžší je určit, co je výnosnější – větrný generátor nebo solární baterie – ve středním pásmu, s insolací kolem 1200 W/m2 a mírným větrem 6-8 m/s. Zde je účinnost obou typů stanic přibližně stejná a výběr bude muset být proveden podle řady dalších, individuálních kritérií.

Oblíbená je také možnost kombinace obou technologií, která využívá hybridní solární stanici se sadami solárních panelů a větrných turbín pro domácnost zároveň. Náklady na takový systém jsou vyšší, ale při dobrém slunci a větru se rychleji vyplatí.

Kritérium č. 2. Podmínky umístění a požadovaný výkon systému

Chcete-li určit, co je lepší a v jakých případech – fotovoltaické panely, větrné turbíny nebo solární baterie a větrný generátor dohromady, musíte porozumět podmínkám instalace. Pokud není možnost připojení k centrální elektrické síti, majitelé budou potřebovat autonomní stanici. Jeho výkon, aby uspokojil potřeby průměrné rodiny nepřetržitě, by měl být alespoň 8-10 kW. Na chatě s pravidelnými návštěvami si vystačíte s 3-5 kW.

Panely o celkovém výkonu 1 kW zabírají 6-8 metrů čtverečních střešní plochy. To znamená, že pro „pět“ budete potřebovat asi 35 m2 a pro „deset“ – nejméně 70 m2, a to hlavně na jižní straně. Umístění na pozemním místě zabere další 1,5násobek plochy.

Pro větrnou turbínu jsou omezení velikosti nižší, ale výkonná větrná farma bude produkovat hodně hluku. Pro minimalizaci jeho vlivu se doporučuje vytvořit podpěry vyšší. Kromě toho může instalace výkonné větrné farmy způsobit nespokojenost mezi sousedy. Pokud bydlí v těsné blízkosti, budete se s nimi muset domluvit.

Celkové náklady na zprovoznění solární elektrárny nebo větrné elektrárny jsou přibližně stejné a dosahují cca 800 – 1000 USD na 1 kW výkonu. Výkon takové stanice bude v závislosti na vnějších podmínkách 1,0 – 1,4 MW*hodiny ročně.

Co je lepší – větrný generátor nebo solární baterie? Rozumíme technickým vlastnostem

Jestliže výkon solárních elektráren závisí na jasu slunce, pak větrné turbíny závisí na rychlosti větru. Nominální účinnost moderních solárních panelů je 18 – 24 %, ale při nedostatečném osvětlení výrazně klesá. Účinnost větrných turbín je ještě vyšší a dosahuje 40 %. Rychlosti větru takové síly jsou však vzácné a také nejsou konstantní.

Výkon větrné turbíny. Experimentálně bylo zjištěno, že použití větrných turbín místo solárních panelů je vhodné v oblastech, kde je průměrná denní rychlost pohybu vzduchové hmoty alespoň 9-10 m/s. Při 6-7 m/s. účinnost větrných elektráren je porovnána s účinností solárních elektráren a to 3 m/s. klesne na 8 %.

Vzhledem k tomu, že náklady na větrný generátor a solární panely srovnatelného celkového výkonu jsou přibližně stejné, je proveditelnost výběru větrné farmy diktována pouze větrnou růží v regionu.

Fotovoltaický výkon. Na rozdíl od větrných turbín by se fotovoltaické panely měly vybírat na základě několika parametrů. To je způsobeno skutečností, že různé typy panelů stejného výkonu mají nestejný výkon v závislosti na řadě podmínek.

• Monokrystalický Mono-Si – doporučuje se používat pouze v případě, že je možné orientovat striktně na jih a optimální úhly náklonu, které mohou zajistit otočné trackery. Jinak jejich maximální vypočítaná účinnost pro ideální osvětlení klesne na úroveň nižší než u jiných typů baterií.
• Polykrystalické Poli-Si – Tyto panely jsou levnější a méně citlivé na optimální azimut a nepříznivé povětrnostní podmínky. Nejčastěji jsou vybírány pro instalaci na severozápadní a severovýchodní straně střech, stejně jako pro instalace, které neposkytují možnost změny úhlu sklonu.
• Tenkovrstvé Cd-Te jsou nejméně závislé na vnějších podmínkách a mají vysokou flexibilitu, ale zároveň minimální účinnost. Ideální, když je potřeba instalovat na zakřivené plochy – například obloukové střechy některých skleníků.

Při určování, co bude pro vaši stanici lepší – solární baterie nebo větrný generátor – byste měli vzít v úvahu všechny uvedené nuance.

Vliv vlastností instalace na účinnost

V závislosti na provedené volbě se majiteli solární elektrárny nebo větrné farmy doporučuje věnovat pozornost následujícím pravidlům:

1. U silikonových panelů je kritický úhel mezi pracovními plochami a směrem slunečních paprsků. Ideálně by to mělo být 90°, ale v praxi není možné takový úhel neustále udržovat. Výjimkou jsou pouze výkonné stanice, u kterých je ekonomicky výhodné použití drahých trackerů s automatickým sledováním slunce. Z tohoto důvodu u malých a středních solárních elektráren stačí nasměrovat panely co nejblíže k jihu a nastavit úhel sklonu rovný zeměpisné šířce.
2. Pokud je to možné, měl by se úhel měnit v zimě a v létě. Současně se ve vysokých zeměpisných šířkách provádí ruční otáčení podél osy východ-západ a v nízkých zeměpisných šířkách – ve směru sever-jih.
3. Přístup k modulům by měl být docela pohodlný. Tím se zjednoduší jejich údržba a automaticky se zvýší průměrná roční účinnost systému.
4. U větrných generátorů je hlavní podmínkou vysunutí vrtule do co největší výšky. Za prvé, sníží celkovou hladinu hluku. Zadruhé, průměrná rychlost větru se zvyšuje asi o 30 % každých deset metrů nadmořské výšky, bez ohledu na region.

Doufáme, že informace o tom, kdy je lepší a výnosnější solární baterie a kdy je užitečný větrný generátor, vám budou užitečné.