Ваш браузер устарел!

Энергия вокруг нас

Настает утро, вы встаете, за окном рассвет, дует ветерок, солнце только-только пробивается. Вы принимаете душ, выпиваете чашку утреннего напитка и собираетесь на работу, ветерок становиться сильнее и уверенно колышет траву и деревья, солнце уже вышло из-за горизонта и щекочет вашу улыбку в утреннем зеркальном отражении. Ну все, вы вышли из дому и направляетесь по привычному утреннему маршруту, теперь легкий ветерок вносит поправку в вашу прическу, а солнце заставляет одеть темные очки. Вы садитесь за руль своего автомобиля, по привычке опускаете защиту от солнца и приятно ощущаете, что прическа спасена. В это время солнце все набирает свою силу, а ветерок весело гоняет пылинки по капоту вашего авто. Далее вы на работе, занимаетесь своими привычными делами, в полдень обедаете в кругу друзей, а солнце по-прежнему продолжает нагревать все вокруг, а дневной ветерок уже сильнее и сильнее треплет листву. Настает вечер, вы едете домой, ветерок стал заметно слабее, но все же еще ощутим, солнце постепенно опускается к горизонту. Вы приходите домой, занимаетесь своими домашними делами, тут вам кажется, что в доме сквозняк, вы хотите закрыть окно и по привычке подходите к нему, и провожаете взглядом опускающееся за горизонт солнце. Невольно вы обращаете внимание на раскачивающиеся в вечернем закате верхушки деревьев. Вы даже застываете на мгновение, любуясь красотой. Чуть позже, вы ложитесь в постель, берете вечернюю газету и готовитесь спать, за окном еле слышно шелестит листва, подчиняясь уже ночному ветерку. С утра вы слышите свой будильник, снова настает утро!

ЧТО ЭТО?! Это, самый обычный ваш день, но и самый обычный день на Земле!!! С завидной регулярность после ночи настает день, солнце нагревает землю, появляется ветер, и так было есть и будет всегда. Что бы вы не делали и где бы вы ни были. Так было миллион лет назад и так будет еще через миллион лет. Так вот, если так было всегда и так будет всегда, может разумно использовать это?! Вполне разумно! Может быть этой энергии мало? Справедливый вопрос. Но у меня есть к вам такой же вопрос: сколько чайников горячей воды вам потребуется вылить в пруд рядом с вашим домом ранней весной, чтобы температура воды в пруду стала пригодной для купания? По моим оценкам вы будете этим заниматься 24 часа в сутки до самого июня без перерыва на сон и еду! А ваш кошелек не выдержит расходов на оплату энергии для этого занятия! Но к июню вода станет теплой сама по себе и это факт! Так будет через год, и даже через 100 лет, хотите вы этого или нет, это предсказуемо, этого следует ожидать.

Так вот если ваши усилия в таком случае ничего не принесли, а вода стала теплой сама по себе, то может надо попробовать собрать эту энергию близи вашего жилища и использовать ее для вас? Что для этого надо? Все очень просто, уже давно все придумано, многие годы тысячи специалистов проектируют, производят и устанавливают источники энергии преобразовывающие солнечную энергию и ветровую энергию, энергию недр земли в понятное всем электричество и тепло. Вам надо только обратиться к специалистам и они рассчитают, подберут и смонтируют для вас именно тот источник энергии, который вам будет наиболее благоприятен. Итак, источник смонтирован, теперь у вас всегда будет столько энергии сколько вам необходимо, вы стали энергонезависимы! Вы продолжаете заниматься своими делами, а энергия, витающая в воздухе вблизи вашего жилища согревает и освещает ваш дом и вашу семью. Что может быть проще и лучше?! Но это не все хорошее, что вы создали для себя, своих детей и будущих потомков! Теперь для обеспечения вас и вашей семьи энергией не надо палить уголь, газ, мазут, загрязнять реки, озера, подземные воды и воздух вредными и токсичными отходами, вы внесли свой маленький, но ощутимый вклад в здоровье и благополучие вас, ваших близких и будущих поколений. Ваши соседи, может быть люди не богатые, но увидев ваш опыт несомненно захотят последовать вашему примеру. Так, на своем месте вы можете внести неоценимый вклад в экологию нашей планеты и благополучие всех людей!

Я убедил вас. Что делать теперь, что же такое ветровые и солнечные источники энергии, как разобраться во всем?

Что такое альтернативные источники энергии и как их использовать.

С этого момента может быть скучновато, но очень важно.

Ветровые и солнечные источники электрической энергии бывают трех типов:

1. Автономные – обеспечивающие энергией локальный объект (дом, офис, фабрику, деревню)

2. Сетевые – вырабатывающие энергию в местную электрическую сеть

3. Смешанные – обеспечивают нужды локального объекта, а излишки энергии отдаются в местную электрическую сеть.

Наибольшее распространение получили автономные и сетевые альтернативные источники энергии.

В любом случае источник энергии работает на какую-то нагрузку, для автономных источников нагрузкой является аккумуляторная батарея в любом ее виде ( электрическая, механическая, тепловая и т.п.), а для сетевых – местная электрическая сеть.

Ни один из альтернативных источников не работает напрямую на обеспечение бытовых потребителей – лампочек, телевизоров, холодильников, и т.п. Такое использование альтернативных источников энергии – занятие неблагодарное и бесперспективное.

Ветер и солнце явления регулярные, но в своем воздействии на локальное место на Земле – являются нестабильными. Ветер сменяется безветрием, а день сменяется ночью. Кроме того, ветер, как правило порывистый, а на небе всегда есть облака, и даже тучи уменьшающие количество солнечной энергии воздействующей на фотоэлектрическую систему.

Это не означает что использование энергии ветра или солнца – занятие безнадежное, а даже наоборот.

Солнечная энергия, производимая солнцем настолько сильна, что один час дневного света в жаркий день содержит более энергии, чем весь мир потребляет за год!!!

Солнце в свою очередь, по-разному прогревает поверхность земли и как следствие возникает перемещение воздушных масс – ветер. Так становится понятным, что ветровые и солнечные электрогенерирующие системы могут дать более чем достаточное количество энергии. Кроме того, они могут дополнять друг друга в виду того, что после захода солнца нагретая поверхность земли начинает остывать. Разные части поверхности остывают по разному, вода камень, песок, трава деревья с разной скоростью меняют свою температуру всю ночь до самого утра. Разница этих температур приводит к возникновению вечерних и ночных ветров, которые дадут ночью ту энергию которую невозможно получить в это время суток от солнца непосредственно. Таким образом комбинация использования солнца и ветра наиболее интересна.

Другой вопрос это сбор этой энергии, хранение и суточное перераспределение. Для этих целей рационально использовать, что-то очень ёмкое позволяющее поглотить и сохранить всю энергию.

Так с практической точки зрения в качестве буфера для энергии может быть местная электрическая сеть, аккумуляторная батарея, в некоторых случаях используют тепловые накопители энергии (емкость с жидкостью или теплоемкий камень).

Как же использовать энергию накопленную в электрической аккумуляторной батарее? Для этого разработано множество устройств получивших название инвертор, от понятия инвертирование – перевертывание. Проще говоря инвертор – электрическое устройство преобразующее постоянную энергию накопленную в аккумуляторе в переменное бытовое напряжение. Современные инвертора, управляемые микропроцессорами настолько совершенны, что могут производить напряжение с эталонной формой! Это означает, что о такой стабильности напряжения и качестве энергии бытовым приборам и их хозяевам остается только мечтать!

Любой даже самый совершенный альтернативный источник электрической энергии, от солнца или от ветра не может жить своей жизнью и не может знать, что там с аккумулятором и сколько энергии можно отдать в местную электрическую сеть. Для контроля зарядки аккумулятором и управления источником энергии спроектированы специальные электронные устройства называемые контроллерами или системами управления. Так между источником энергии и буфером, для автономных энергетических систем – аккумулятором всегда должен быть контроллер, в нашем случае это устройство называется Control Box.

Как это работает.

Исходя из вышесказанного, существует две схемы любого альтернативного источника энергии.

Сетевая, для производства энергии в местную электросеть. Две возможные задачи такой системы это либо снижение потребления энергии частично или полностью, либо продажа электроэнергии. Недостатком является зависимость от наличия местной сети. Нет сети – источник не работает. Преимущество – высокая эффективность и КПД.

Сетевой источник энергии выглядит так:

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ – КОНТРОЛЛЕР – СЕТЕВОЙ ИНВЕРТОР – ЭЛЕКТРОСЕТЬ

Автономная система предназначена для мест, где либо нет местной сети вообще либо когда сеть плохая или работает с перебоями. В этом случае приемником и накопителем энергии служит аккумуляторная батарея. Без аккумулятора обойтись нельзя. Преимущество системы в том, что если нет сети, то источник работает на локальную нагрузку и энергия есть всегда. Такая система может работать и совместно с местной сетью и либо снижать потребление от сети либо дополнять или исключать сеть вообще. Недостатком является ресурс аккумуляторов 5-10 лет и меньший КПД в сравнении с сетевой системой.

Автономный источник выглядит несколько иначе:

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ – КОНТРОЛЛЕР – АККУМУЛЯТОР – ИНВЕРТОР – ПОТРЕБИТЕЛИ ЭНЕРГИИ

При этом неправильно думать, что что-то в этой схеме важно, а что-то нет. Все звенья этой цепи одинаково важны и должны быть строго сбалансированы для хорошей работы системы в целом. Процесс расчета цепи не самый простой и это надо доверить специалистам.

Для общего понимания необходимо сказать, что ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ определяет только среднесуточную производительность в кВт*ч в зависимости от местных факторов (солнце и ветер в месте установки) и ничего больше. Например, если установить небольшую ВЭС в месте где 24 часа в сутки дует постоянный ветер 6 м/с то, 1,5 кВт ВЭС будет производить в час 510 Ватт, при этом за сутки это будет больше 12 кВт, в переводе в месяц эта цифра будет составлять уже почти 400 кВт! Вполне нормально для небольшого дома.

Но если в вашем месте с ветром не все хорошо, он в среднем 4 м/с, то такую работу выполнит и перевыполнит ВЭС мощность 5 кВт. При этом вы будете в среднем получать 580 Вт, а в месяц почти 450 кВт! Конечно так ваши затраты на установку значительно возрастут, но это специфика ветра в вашем месте.

Для ВЭС также очень важно какой рельеф местности и высота установки ВЭС над этим рельефом. В прибрежной, и степной зонах работа ВЭС более стабильна, а высота мачты может быть не такая большая как необходима в вблизи поселков или лесопосадок.

Следует помнить, что конец осени, зима и ранняя весна – как правило полугодие лучших ветров в северном полушарии, в то время как солнечная энергия воздействующая в этот период на фотоэлектрические модули меньше чем, во второй половине весны, летом и в начале осени, когда ветра наименее благоприятны в качестве носителя энергии. Как следствие напрашиваются наиболее эффективные системы – смешанные с использованием и ветровых электростанций и солнечных фотоэлектрических модулях, именно в таких системах возможно гарантированно обеспечить энергией потребителя в любое время года.

Если ИСТОЧНИКОМ ЭНЕРГИИ является фотоэлектрическая электростанция состоящая из 10 панелей по 150 Вт, суммарной мощностью 1,5 кВт, то в районе Киева, можно рассчитывать в среднем на 10 кВт в сутки в период с апреля по сентябрь. Что в месяц будет соответствовать 300 кВт. Что также очень неплохо! Площадь занимаемая панелями при этом будет 12 м.кв. Еще одна немаловажная деталь, если расположить панели на южной части крыши, то они станут преградой для солнечных лучей, что несомненно продлит срок службы кровельного материала и спасет вас от нагрева дома в летний период.

С КОНТРОЛЛЕРОМ все просто, для каждой ВЭС нужен строго определенный контроллер, спроектированный именно для этой модели ВЭС именно этого производителя. Поэтому не рекомендуем устанавливать, что попало между ВЭС и аккумулятором, это чревато не только неработоспособностью системы, но и преждевременной «кончиной» аккумулятора и самой ВЭС, не говоря о безопасности.

АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ устройство очень важное и при выборе ее необходимо очень внимательно взвесить все за и против. Например, если вы потребляете 12 кВт в сутки, а источник у вас солнечная электростанция, а потребление энергии у вас как правило вечером и ночью, то возможно установить, грубо говоря, аккумулятор емкостью 12 кВт*ч, это приблизительно 50 Ач 20 аккумуляторов соединенных последовательно. Замечательно! Недорогое решение!!! Но при этом раз в сутки вы будете полностью разряжать аккумулятор, это означает, что за год количество циклов будет составлять 365, а ресурс аккумулятора при такой эксплуатации – 400 циклов! Но если установите аккумулятор емкостью 150 Ач, то вы будете разряжать аккумулятор только на 30% ресурс аккумулятора, в таком случае станет значительно выше – не менее чем 1300 циклов. А ваш запас емкости будет равен трехдневному суточному потреблению, что немало важно при профилактических, сервисных или ремонтных работах. Однако увлекаться с увеличением емкости аккумулятора не стоит, потому как при очень большой емкости источнику может не хватить «сил» для зарядки аккумулятора.

ИНВЕРТОР – очень важная часть вашего будущего комплекса. Именно инвертором определяется максимальная мощность вашей нагрузки. Инвертор будет принимать энергию от аккумулятора, преобразовывать ее в 220 или 380 вольт и передавать в нагрузку. В описанном выше комплексе можно легко использовать мощный инвертор, например 7 кВт, так одновременно у вас может работать: стиральная машина, посудомоечная машина, кофеварка, электрочайник, утюг, работать полив не говоря уже об освещении. Как долго все это может работать – зависит от количества энергии накопленной в аккумуляторе. Чрезмерно увлекаться с мощностью инвертора также не стоит. Так при выборе инвертора в 7 или 14 кВт, надо помнить, что говорили наши ученые предки – ничто из ничего не возникает и никуда не девается! Другими словами, любое инвертирующее устройство будет что-то потреблять на собственные нужды, так ток холостого хода (энергия потребляемая внутри устройства) в инверторе 14 кВт будет почти в два раза больше чем в инверторе 7 кВт. Следовательно надо накинуть чуть-чуть к ИСТОЧНИКУ и АККУМУЛЯТОРУ, а затем снова увеличить мощность инвертора и снова ИСТОЧНИК. Как в детстве, очень редко молоко заканчивается одновременно с кукурузными хлопьями, обычно заканчивается молоко, ты бежишь за новым, затем заканчиваются хлопья, ты покупаешь хлопья, и конца и края этому нет, если конечно есть здоровье и деньги, а затем приходит … ожирение, но это будет намного позднее. Так и в технике, можно купить много лишнего, и от этого будет только хуже, если не доверить расчет профессионалам.

Если вы хотите получить альтернативный источник энергии для передачи энергии в сеть, тот из схемы логично выбросить АККУМУЛЯТОР и ИНВЕРТОР, в замен подключить систему синхронизации источника с сетью. Теперь схема будет выглядеть так:

ИСТОЧНИК ЭНЕРГИИ – КОНТРОЛЛЕР – УСТРОЙСТВО СИНХРОНИЗАЦИИ (сетевой инвертор) – МЕСТНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ

При использовании солнечных фотоэлектрических модулей в качестве единственного источника – контроллер можно не использовать, как правило устройство синхронизации может выполнять работу контроллера в этом режиме.

С чего начать.

Если вы решили использовать у себя альтернативный источник энергии, то я предлагаю следующий и единственно верный путь.

1. В первую очередь разыщите компанию-специалиста в области проектирования альтернативных, индивидуальных источников энергии. Следует понимать, что таких компаний не много. Многие теоретически знают как это делается, но на практике не реализовали ни одного проекта. Это минус, но возможно вам повезет и ваш проект получится с первого раза.

2. Изучите скорость ветра, рельеф в вашем месте, выберите предпочтительное вам место для установки ВЭС и солнечных модулей или доверьте это специалистам.

3. Передайте собранные вами данные специалистам и получите исчерпывающую консультацию, по тому какой именно источник вам необходим. Для этого обязательно уясните для себя и объясните специалистам следующее:

А) Сколько кВт вы планируете получать посуточно и помесячно;

Б) Сколько времени автономной жизни вы хотите обеспечить в вашем доме ( имеется в ввиду без работы источника ) только аккумулятор;

В) Какая максимальная суммарная мощность нагрузки допускается и как долго;

Г) Какая скорость ветра в месте предполагаемой установки ВЭС, почасово, как минимум - посуточно;

Д) Сколько солнечных дней в году, в месте установки фотоэлектрических панелей.

Это пять самых основных моментов. У специалистов будут к вам масса других вопросов, но для начала разговора этих данных достаточно.

4. Желательно произвести годовое исследование ветра с интервалом записи данных 1 минута. С учетом того, что это 525600 записей для анализа, и процедура достаточно дорогая, то как правило, для малых, индивидуальных проектов этого не делают, полагаются на метеослужбу или собственные наблюдения.

5. Исследуйте данные о количестве солнечных дней в году в близи вашего жилища.

6. Закажите проект системы, убедитесь, что система спроектирована так, как вы хотели и утвердите этот проект. Следует помнить, что как сам проект, так и выезд специалиста процедура платная, но очень полезная, даже необходимая. Не стоит экономить на этом.

7. Убедитесь, что вам предлагают качественный товар, а не китайскую поделку, убедитесь, что производитель предоставляет гарантию и существует сервисный центр. Попросите показать образцы или действующие объекты.

Информация к размышлению: одна европейская компания специализировалась на поставках комплектов ВЭС китайского производства с 2007 по конец 2008 года. В результате компания разорилась из-за некачественных китайских систем. Всего было продано больше шестисот комплектов оборудования. В один прекрасный момент комплексы начали отказывать, китайские инженеры не предоставили никакой технической поддержки, а европейцы остались один на один с проблемами и захлебнулись в ремонтах, в результате пострадал и поставщик и тысячи клиентов. Пример плохой, но из жизни.

Когда все это выполнено, то смело подписывайте контракт, результаты будут хорошие. Не забудьте подписать не только договор на поставку и монтаж оборудования, но и договор на сервисное и послегарантийное обслуживание.

Роль государства

Роль Европейского государства в развитии альтернативной энергетики очень проста, последовательная и конструктивная, и как правило направлена на создание экономических факторов привлекающих частников в этот сегмент рынка. В Европейских странах существует целый набор государственных инструментов стимулирующих развитие этого сектора энергорынка. В разных странах эти инструменты разные, но суть их одна. Теперь подробнее.

В каждой стране, в стоимости каждого продаваемого на рынке кВт*ч заложены отчисления на строительство новых энергогенерирующих станций и линий электропередач. Но не всегда строительство глобальной станции в тысячи Мегаватт может решить проблему. Дело в том, что инфраструктура потребления электроэнергии развивается постепенно и требует поэтапного увеличения мощности. Что бы было понятнее, приведу пример. Строим поселок. Нельзя построить в один день сотню или тысячу домом, этот процесс так или иначе растянут во времени. Сперва, приезжают строители, устанавливают вагончик, включают лампочку, затем бетономешалку, затем инструмент и т.п. Проходит время и первый дом или даже 10 готовы, вселяются люди, и им уже надо электричество. Через время готовы еще 10 или даже 100 домов, снова требуется больше энергии. Потом строят детские садики, школы больницы, заводы и фабрики. Энергопотребление растет. Растет плавно. Есть дилемма, строить изначально вблизи сверхмощную электростанцию с перспективой на 10-50 лет вперед или как? Может быть, изначально в данном месте уже была линия электропередачи. Но теперь ее уже мало, что делать, как удовлетворить нужды всех этих людей, где взять деньги государству для энергообеспечения этого участка? Ведь для строительства глобальной электростанции нужны большие, надо сказать огромные денежные ресурсы. Ни для кого не секрет, что государство не хранит деньги в огромном мешке, а как правило, инвестирует их в разные проекты. А в условиях, особенно финансовых кризисов, извлечь деньги из проектов и инвестировать их во что-то очень дорогое, даже для сверх богатого государства – проблема. А для строительства глобальных электростанций в двух местах в стране одновременно – задача почти невыполнимая. Кроме того, глобальная электростанция это еще не все, нужна инфраструктура вокруг станции, город, где будут жить тысячи людей работающих на этой станции, их семьи. Затем надо строить линии электропередачи и т.п. Столько трудностей, что руки опускаются. Сколько ненужных и дорогих проектов одновременно! Какой же выход? Как увеличить производство энергии и поставку ее туда, где она нужна, в каждое конкретное место, новому потребителю? Как не перестраивать линию электропередачи? Десятки и даже сотни вопросов.

Оказалось все очень просто – поставить источник энергии именно там где недостаток энергии, где она нужна. Теперь возникает вопрос: как следить за этим источником? Ведь государство не может установить сотни тысяч источников, следить за ними заботиться о исправной работе, сервисе и т.п. Но ведь заботиться о благополучии граждан государство обязано! Руководствуясь этими и многими другими соображениями, в Европе и созданы условия для того, чтобы частники сами себя обеспечивали энергией с помощью альтернативных источников.

Так в Европе, из уже известного фонда, частнику купившему альтернативный источник энергии местная власть компенсирует до 50% его стоимости, в рамках государства сумма мизерная и реальная. На оставшиеся 50% стоимости частник может получить кредит на 5-15 лет, под очень малый процент, а в некоторых странах этот кредит может быть беспроцентным! Какой смысл банку давать беспроцентный кредит спросите вы? Очень просто, такие банки участвуют в государственных программах и получают дополнительные льготы и преференции от государства, перечислять их не вижу смысла. Зачем это государству? А государство получает тысячную или даже миллионную часть глобальной электростанции за 50% стоимости и при этом экономит на строительстве линии электропередач, а следовательно имеет возможность дать льготы кредитующему банку. При этом государство получает еще и частные инвестиции в энергорынок и перекладывает свою заботу на частные головы. Все очень просто, а главное эффективно, работает и всем выгодно!

Вернемся к частнику, что получает частник? Частник получает собственный источник, подключенный еще и к местной сети. Излишки или вся энергии (в разных странах могут использоваться различные варианты) от источника поступает в общую сеть, за что частник получает живые деньги. В результате оказывается, что ежемесячные выплаты в частника банку по кредиту в несколько раз меньше чем доходы, получаемые от продажи излишков энергии, плюс стоимость потребляемой самим частником энергии. Всем выгодно.