Оглавление статьи
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:
- 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.
- Высокий уровень шума — работающий двигатель издает громкие звуки и может помешать спать вам и вашим соседям.
- 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:
- Солнечные панели должны быть обращены на юг!!!! Это правило разумеется работает только в северном полушарии.
- Солнечные лучи должны падать на панель под углом максимально близким к прямому. Это поможет уменьшить количество отраженного от поверхности панели света.
- Необходимо обеспечить охлаждение панелей, иначе КПД всей установки существенно снижается.
- 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.