Альтернативное энергоснабжение частного дома.

Добрый день или вечер, всем читателям моего блога! Эту статью я решил посвятить обзору альтернативных источников электричества для вашего дома. Не секрет, что свет в любой момент могут отключить, а без него даже пищу сейчас проблематично приготовить. По этой причине не плохо обзавестись альтернативным источником электричества. Давайте начнем разбираться в этом вопросе вместе.

Дизельные или бензиновые генераторы.

Наиболее распространенный и известный независимый источник электрической энергии — это дизельный или бензиновый генератор. Их используют повсеместно и во всех широтах нашей планеты. В Арктике или Антарктике это вообще единственный и жизненно важный источник электричества. Давайте подробнее разберемся в том как устроены генераторы.

Как устроен генератор?

Дизельный или бензиновый генератор состоит из двух основных частей:

• Двигатель внутреннего сгорания (бензиновый или дизельный).
• Генератор переменного тока.

ДВС вращает ротор генератора переменного тока и в результате на выходе мы имеем нужное нам напряжение. Для лучшего понимания о чем идет речь, посмотрите следующий ролик:

Кроме этого, в состав дизельного генератора входит аппаратура, которая калибрует амплитуду и частоту напряжения. О том как оно работает мы говорить не будем, но знать о том, что она там есть необходимо.

Плюсы и минусы дизельного/бензинового генератора.

Несомненным плюсом таких устройств является быстрота их монтажа. От привоза на место до начала работы могут пройти считанные минуты. Поэтому их часто используют медики, пожарные, военные и другие специальные службы. Для начала работы нужно только залить топливо и подключить провода.

Теперь перейдем к минусам. Для удобства приведу их в виде списка:

1. Дороговизна топлива — всем известно, что в РФ и в СНГ в целом цены на горючее постоянно растут. А это в свою очередь увеличивает стоимость одного киловатт-часа, выработанного с помощью таких генераторов.
2. Высокий уровень шума — работающий двигатель издает громкие звуки и может помешать спать вам и вашим соседям.
3. Выхлопные газы — данный вид оборудования можно располагать только вне обитаемых помещений. Размещают их обычно на открытом воздухе или в открытых пристройках к зданиям, из которых выхлопные газы удаляются естественным путем.

Выбор мощности дизельного/бензинового генератора.

Теперь давайте выясним как выбирать мощность. Тут все достаточно просто. Нужно сложить суммарную мощность всех потребителей у вас дома, то есть холодильника, телевизора, насосов, автоматики, освещения и так далее. После этого полученный результат умножаем на 1,3 и получаем искомую мощность оборудования. Также при выборе нужно помнить, что есть оборудование способное работать как резервный источник энергии, а есть те, которые могут работать как постоянные источники. 

Что такое ветряк и как он работает.

Еще одним источником электроэнергии для вас может стать ветер. Особенно это актуально для местностей, в которых есть устойчивые и достаточно сильные ветра. Все смотрели американские фильмы и там часто показывают следующий вид:

На рисунке выше изображен бытовой ветрогенератор (далее ветряк) их применяют для электроснабжения частных домов отстоящих далеко от ЛЭП. Сам ветряк является только частью системы следующего вида:

Все, что изображено выше — общий вид системы. Тут могут быть различные варианты исполнения в зависимости от того, для каких целей она предназначена. То есть для постоянного энергоснабжения будет один вариант, а для резервного питания другой.

Внутреннее устройство ветрогенератора.

Теперь давайте рассмотрим внутреннее устройство самого ветряка. Здесь я не предлагаю схему для самостоятельного изготовления. Это все в качестве ликбеза:

Выбор мощности ветряка.

Скажу сразу, что выбор этот делается от конца к началу. То есть мы сначала выбираем необходимую нам мощность, а потом, исходя из нее, выбираются параметры ветряка. Здесь существует нюансы, о которых необходимо знать. Давайте посмотрим на следующую формулу:

Данная формула показывает какую полезную мощность можно получить от ветрогенератора. Чтобы вас не пугать греческими буквами я сразу расшифрую эту формулу:

• P — полезная мощность, получаемая от ветряка.
• ξ — коэффициент, показывающий на сколько полно используется энергия ветра.
• R — радиус винта ветряка.
• v — скорость ветра.
• ρ — плотность воздуха.

Как видим, мощность сильно зависит от скорости ветра и радиуса винта. Здесь и кроется загвоздка, ведь если радиус винта вещь во времени постоянная, то скорость ветра ничем предсказать нельзя. А значит сегодня вы можете получить 20 киловатт-часов, а завтра 2. Потому что, ветра не будет.

Если в вашей местности ветер слабый, то вам придется увеличивать радиус винта и поднимать ветряк выше. Для накопления энергии необходимо использовать аккумуляторные батареи, а для ее преобразования нужен инвертор. Все это достаточно сильно увеличивает цену всей этой истории. Но стоит оно того или нет надо считать обстоятельно и отдельно для каждого объекта. Рекомендую посмотреть следующее видео:

Теперь давайте поговорим про солнечную энергетику.

Солнечные батареи. Как они работают?

Эта технология сейчас широко известна и так же широко применяется в развитых странах Европы и Северной Америки. Там правительственные структуры субсидируют переход на применение экологически чистых и возобнавляемых источников энергии. Но это у них, а у нас ситуация иная… Ну ладно, не будем о грустном, лучше разберемся в том, как это все работает.

Виды солнечных батарей (панелей).

Существуют несколько видов солнечных панелей:

• Монокристаллические.
• Поликристаллические.
• Аморфные.
• Арсенид-галиевые.
• Теллуридовые.

Это далеко не полный список. Новые технологии преобразования энергии света в электричество появляются постоянно. Но для нас важными будут только первые 2 вида панелей. Связано это с их длительным сроком службы и относительно высоким КПД.

Делают их из кремния. В одном случае он монокристаллический, то есть это единый кристалл, а в другом поликристаллический, то есть состоящий из разных кристаллов. Первый вид панелей обладает бОльшим КПД, чем второй. Если у монокристалла КПД равен от 17 до 25 %, то у поликристалла этот параметр лежит в пределах от 12 до 18%. Но технология изготовления монокристаллических панелей сложнее, а значит дороже, чем технология применяемая в изготовлении поликристаллических панелей. Разница в цене привела к тому, что в бытовых нуждах применяют в основном более дешевые панели. Срок эксплуатации у обоих видов панелей равен 25 годам.

Физические принципы работы солнечных батарей.

Как написано выше, солнечные батареи изготавливаются из особых полупроводниковых материалов, в которых под действием солнечного света появляются свободные электроны. А как известно электрический ток — направленное движение этих самых электронов. Чтобы придать направление движению электронов нужно электрическое поле, которое возникает само из-за разного количества электронов в разных слоях полупроводника (извиняюсь за тавтологию). Для пояснения смотрите ниже на рисунок:

Для ликбеза этого будет достаточно. Но если вам мало, то можете посмотреть следующее видео:

Правила установки солнечных батарей (панелей).

Существует ряд правил, соблюдая которые вы сможете добиться максимальной отдачи от солнечных панелей:

1. Солнечные панели должны быть обращены на юг!!!! Это правило разумеется работает только в северном полушарии.
2.  Солнечные лучи должны падать на панель под углом максимально близким к прямому. Это поможет уменьшить количество отраженного от поверхности панели света.
3. Необходимо обеспечить охлаждение панелей, иначе КПД всей установки существенно снижается.
4. Необходимо избегать затенения! То есть не стоит устанавливать солнечные батареи на тенистой поляне за высокими деревьями. Место должно быть как можно более открытым.

Итоги статьи.

Здесь я привел 3 схемы альтернативного энергоснабжения частного дома. Все их можно применять как для организации резервного питания, так и для создания полностью независимой энергосистемы удаленных объектов. Здесь стоит только вопрос техники и цены, а она в любом случае будет немалой. Так, например, самый простой комплект оборудования для сборки ветряка обойдется в тысячи американских долларов. Тут нужно осторожно считать экономику, чтобы не прогореть. На этом все, жду ваших вопросов в комментариях.