Солнечные панели плюс ветрогенератор

Совместная работа ветрогенератора и солнечных батарей

В этой статье я хочу поделится своим опытом по подключению и совместной работе солнечных батарей вместе с ветрогенератором через один солнечный контроллер. Чтобы ввести в курс дела начну по по порядку. Солнечные панели у меня четыре штуки на 12В по 100 ватт (400 ватт), и имеется самодельный ветрогенератор мощностью 300 ватт. Они подключены к одному контроллеру для солнечных батарей ФОТОН 100-50.

Солнечные панели соединены на 24 вольта, то есть по две панели последовательно и далее уже в параллель, напряжение холостого хода 44 вольта. Они подключены к контроллеру штатно, так же параллельно солнечным батареям включен и ветрогенератор, то есть они работают и одновременно заряжают АКБ. Ниже фотография внутренней части моей мини электростанции.

Вообще нельзя подключать ветрогенератор к солнечным контроллерам если они не имеют защиты по входному напряжению и по току. Нельзя потому что если напряжение ветрогенератора превысит максимально допустимое напряжение контроллера, то сгорят транзисторы. В обычных PWM контроллерах на 12/24 вольта максимально допустимое входное напряжение около 50 вольт. И например когда аккумуляторы уже хорошо заряжены то они не весь ток потребляют и контроллер начинает его ограничивать. Соответственно входное напряжение повышается, ветрогенератору становится легче, и он при наличие хорошего ветра начинает набирать большие обороты и напряжение повышается, и если он превысил порог то контроллер сгорает. ахА если при этом сильный ветер, как это обычно случается, то есть риск что ветряк без нагрузки пойдёт вразнос, наберёт бешеные обороты и «скинет» лопасти.

В контроллер ФОТОН 100-50 есть все необходимые защиты, поэтому при подключении ветряка ничего страшного не случится, что подтверждено многочисленными видео на моём канале yutube про работу ветряка с этим контроллером. В настройках контроллера есть один из трёх режимов, в котором у меня с ним нормально работает ветрогенератор. Принцип работы этого режима такой:

Контроллер работает в режиме работы по напряжению в процентах от Uxx, и измеряет раз 1-2 секунды напряжение холостого хода ветряка, и просаживает его на 20%. Например если напряжение холостого хода ветряка 50 вольт, то контроллер подсаживает его до 32 вольта и с этой точки снимает мощность. Например если будет 32А и ток по входу 4А, то на выходе ток заряда составит 9А на АКБ 13 вольт. Если ветрогенератор раскручивается то его напряжение повышается и контроллер измеряя его повышает точку отбора мощности. И наоборот если обороты падают то и напряжение уменьшается, и контроллер понижает точку отбора мощности. С моим ветряком начало заряда с 14 вольт происходит, и на сильном ветру напряжение бывает под 60-80 вольт подскакивает.

С солнечными панелями контроллер работает также, но у них напряжение стабильное и не меняется. Поэтому если днём светит солнце то контроллер забирает энергию с панелей держа точку MPPT в пределах 36-38 вольт. И если есть ветер то пока напряжение ветрогенератора ниже этого напряжения то зарядки нет от него и работают только солнечные панели. Но как только напряжение станет выше то и ветрогенератор начинает заряжать акб. У меня ветрогенератор оптимально работает на 24-36-48в и поэтому он удачно подошёл для совместной работы с панелями и к контроллеру.

Когда аккумуляторы почти заряжены и начинается ограничение по току, и контроллер переходит в режим поддержки то входное напряжение увеличивается. И если ветрогенератор оказывается мощнее чем потребление энергии то напряжение по входу повышается и начинается работа только от ветряка, а рабочее напряжение солнечных батарей становится ниже. Как это работает можно увидеть на этом видео:

Контроллер у меня уходит в защиту при 44.3 ампера, поэтому я выставил в настройках ток заряда максимальный 44А. Если ток заряда окажется больше то контроллер не уходит в защиту, а просто ограничивает ток на этом уровне.

В таком режиме солнечные панели вместе с ветрогенератором работают у меня всю зиму, и лично мне всё нравится учитывая особенности именно моей электростанции.

Источник

Комбинированные системы с солнечными батареями и ветрогенераторами

Для обеспечения дома бесплатной энергий сейчас использую автономные солнечные электростанции, это вариант особенно актуален в условиях нестабильности электроснабжения. Правда у этого метода есть один значительный недостаток — в пасмурную погоду эффективность работы гелиосистемы крайне мала, поэтому может потребоваться дополнительный источник энергии.

Использование различных генераторов нецелесообразно, так как они нуждаются в значительных расходах и сильно шумят. Оптимальным выходом будет комбинированные установки, которые представляют собой сочетание солнечной батареи и ветрогенераторов.

Гибридные комплексы позволяют обеспечить здание необходимым количеством энергии и компенсировать отдельные недостатки. Например, использовать ветрогенераторы без резервного энергоисточника будет не рационально, так как наличие энергии будет зависеть только от погоды. Если ветра не будет несколько дней подряд, то аккумулятор настолько разрядится, что не не сможет обеспечить дом необходимым количеством энергии.

У солнечных батарей тоже есть слабая сторона, они мало эффективны в пасмурную погоду, которая зачастую сопровождается порывами ветра. Таким образом эти две системы будут дополнять друг друга, обеспечивая бесперебойную подачу энергии и создавая определенный запас в аккумуляторе. Еще одним достоинством солнечной батареи является то, что она не требует расходов на топливо и содержание, при этом работает она максимально эффективно в жаркое летнее время, когда ветров почти не наблюдается.

В летний сезон и солнечной зимой наилучшая энерговыработка будет поступать от солнечных батарей. А осенью и весной, когда обычно наблюдается пасмурная погода дуют сильные ветра, которые дают возможность ветрякам выполнить свою работу.

Состав гибридных систем

Любая комбинированная солнечно-ветровая система включает в свой состав солнечные панели, ветрогенератор, контроллеры заряда, инвертор и аккумуляторы для сохранения энергии. Характеристики компонентов должны побираться индивидуально и зависят от потребностей потребителя, которые должна удовлетворять система. Важно учитывать тип ветрогенератора.

Совокупное использование ветрогенераторов и солнечных батарей позволяет обеспечивать полную энергонезависимость жилья. Такие системы позволяют подобрать более гибкую конфигурацию, чем при отдельном использовании. На них действую вполне доступные цены.

К примеру система, в которой используется ветряк мощностью 600 Вт и батареи в 500 Вт( с использованием контроллера, инвертора, а также АКБ) будет стоить около 526 тыс. рублей. За месяц такая установка будет вырабатывать порядка 450 кВт*ч. Что вполне удовлетворит потребности средней семьи из 4 человек.

Элементы гибридной системы устанавливаются также как и по отдельности. Солнечные батареи монтируют на крыше или специальной форме, которую можно использовать как навес или крышу террасы, а ветряки — на мачтах не далеко от дома.

При вращении лопасти некоторых производителей издают специфический звук, некоторые относят это к недостаткам системы, но на самом деле особых неудобств не наблюдается. А всю потому что звук довольно монотонен и не резок, благодаря чему люди со временем перестают замечать его.

Монтаж происходит по стандартной схеме. Ветрогенератор и солнечные батареи подсоединяются через контроллер к АКБ, где будет удерживаться выработанная энергия. Потребителя тока подключаются через инвертор.

Установка такой системы потребует существенных первоначальных расходов, но со временем расходы окупятся полной энергонезависимостью от центральных систем, за которые нужно платить. Кроме того такая система не нуждается в расходах на обслуживание. В целом окупаемость проекта зависит исключительно от сложности монтажа и нагрузок на систему, но в среднем составляет 15 лет. Многие посчитают такой срок слишком большим, то если вспомнить, что цены на электричество постоянно возрастают, а для подключения коттеджа к центральному электроснабжению и монтажу необходимого оборудования( трансформатор и кабеля для передачи энергии) также потребуют не малых затрат. Если же воспользоваться самым легким способом получения электричества бензогенератором, то сроки окупаемости проекта снизятся до 3-4 лет.

Установка гибридной системы будет наилучшим решением. Такие комплексы лучше не использовать на даче, так как они предназначены для постоянного использования.

1. Горизонтальные. Как правило они значительно дешевле, но эффективно работают только при ветрах с одного направления. В связи с этим их лучше не использовать в условиях переменных ветров;
2. Вертикальные. Стоят в несколько раз дороже горизонтальных, эффективно работают при больших ветрах, в не зависимости от его направления. Лучше их использовать в пересеченной местности, где высокая турбулентность воздушных потоков.

Источник

Ветрогенератор или солнечные батареи — что выбрать?

Для балансировки поступления энергии от альтернативных источников часто возникает желание совместить солнечные батареи и ветрогенератор в одной системе.

В каких случаях стоит это делать и какой источник альтернативной энергии выбрать, можно понять, рассмотрев плюсы и минусы ветряков и солнечных панелей.

Плюсы солнечных панелей:

• Надежность — качественные панели от известного мирового производителя проработают 25 лет и более, поскольку они не имеют подвижных частей и какой-либо электроники в своем составе, а закаленное стекло, прочная алюминиевая рама и надежная герметизация элементов обеспечивает беспроблемную эксплуатацию панелей в любых погодных условиях при любой температуре.
• Простота установки — при помощи стандартных крепежных комплектов можно легко закрепить панели на крыше или на стене дома.
• Отсутствие необходимости технического обслуживания — единственное, что рекомендуется для увеличения выработки энергии, это раз в год вымыть поверхность солнечных панелей моющим средством для стекла, но и это не обязательно.

Минусы солнечных панелей:

• Низкая среднесуточная выработка электроэнергии в зимнее время — в 5-10 раз меньше, чем летом для средней полосы России, в 2-3 раза меньше — для южных регионов и полное отсутствие выработки зимой в северных регионах за полярным кругом. Для компенсации недостатка электроэнергии необходимо использовать дизель-генератор, бензогенератор или ветрогенератор.
• Сильная зависимость выработки электроэнергии от погоды. В облачную погоду выработка снижается до 5-20% по сравнению с безоблачной солнечной погодой. Однако, устранить эту зависимость в автономной солнечной электростанции можно применив аккумуляторы повышенной емкости, обеспечивающие запас электроэнергии на 5-7 дней.

Плюсы ветрогенераторов:

• Выработка электроэнергии не зависит от времени суток и времени года, если есть ветер.
• В местности, где часто дуют ветры (в горах, в степях, на берегах рек и морей), ветряк может выработать значительное количество электроэнергии. Однако общая площадь таких мест, населенных людьми, в Российской Федерации составляет менее 1% от всех населенных мест.

Минусы ветрогенераторов:

• Необходимость монтажа на мачте высотой более 25 метров на 99% местности Российской Федерации, поскольку жилая застройка и леса сильно снижают скорость ветра близко к земле — стоимость монтажа ветрогенератора во много раз превысит стоимость самого ветрогенератора.
• При средней скорости ветра в России, равной 3-4 метра в секунду, ветрогенератор будет вырабатывать около 1-3% процентов от своей номинальной мощности. Номинальная мощность ветрогенератора указана для ветра скоростью 10-12 м/сек.
• Отсутствие надежности в сегменте маломощных ветряков мощностью до 10 кВт — большинство дешевых маломощных ветряков не проработает больше 2-х лет без поломок, хотя есть случаи работы ветряков и по 8 лет. Если Вам известны факты более продолжительной работы без поломок, поделитесь этим со всеми на нашем форуме.
• Необходимость ежегодного технического обслуживания для поддержания ветрогенератора в рабочем состоянии.
• Замерзание смазки при отрицательных температурах приводит к невозможности старта ветряка зимой.
• Свист маломощных ветряков, работающих на высоких оборотах при большой скорости ветра — не доставит удовольствия ни Вам, ни Вашим соседям.
• Низкочастотный инфразвук мощных ветрогенераторов при любой скорости ветра и маломощных при небольшой скорости ветра — как известно, инфразвук оказывает отрицательное влияние на здоровье человека и всего живого. Именно по этой причине промышленные ветроэлектростанции расположены на значительном удалении от жилых массивов.

Подведём итог:

Использование ветрогенератора, как дополнительного источника энергии для солнечной электростанции имеет экономический смысл только в местности, где часто дуют ветры, при условии, что есть возможность его установки вдали от жилья. При этом необходимо устанавливать надежные мощные модели с мощностью от 10 кВт и обязательно проводить их ежегодное техобслуживание.

О том, имеет ли экономический смысл установка солнечных батарей, читайте здесь.

Ветрогенератор или солнечные батареи — вот в чем вопрос 🙂

Источник

Комбинированные системы с солнечными батареями и ветрогенераторами

Использование солнечных батарей позволяет обеспечить дома бесплатной энергией, особенно в условиях нестабильности электроснабжения. Однако у этого метода есть один недостаток – в пасмурную погоду эффективность гелиосистемы очень низка, и дому требуется дополнительный источник энергии. Применение разного рода генераторов (бензиновых, дизельных) неудобно, поскольку они требуют значительных расходов и очень шумят. Лучший выход – комбинированные установки, включающие в себя солнечные батареи и ветрогенераторы.

Такие гибридные комплексы позволяют в полной мере использовать возможности природной энергетики и компенсировать их отдельные недостатки. К примеру, ветрогенераторы в принципе нецелесообразно применять без резервного энергоисточника. Дело в том, что при нескольких безветренных днях подряд (что отнюдь не редкость) аккумуляторы разряжаются слишком сильно, что негативно сказывается на их работоспособности и ресурсе.

Солнечные же батареи малоэффективны в пасмурную погоду, которая обычно сопровождается ветреностью. Таким образом, ветряки и гелиопанели отлично дополняют друг друга, обеспечивая постоянную зарядку АКБ и поддерживая энергоснабжение дома на должном уровне. Еще одно преимущество – солнечные системы не требуют расходов на содержание и топливо, при этом они максимально эффективны в летний период, когда скорость ветров обычно ниже.

В летний период и солнечной зимой максимальная энерговыработка будет идти от солнечных батарей. А вот в пасмурное межсезонье, когда облачность значительна и дуют сильные ветра, производить энергию будут преимущественно ветряки.

Состав гибридных систем

Каждая комбинированная солнечно-ветровая установка включает в себя гелиопанели, ветрогенератор, зарядный контроллер, аккумуляторы и инвертор. Мощность компонентов подбирается исходя из нужд энергопотребления. Но нужно учитывать и еще один фактор – тип ветрогенератора.

• Горизонтальные. Эти установки дешевле, но они эффективны при господствующих ветрах одного направления. В условиях переменных ветров их производительность минимальна;
• Вертикальные. Стоят эти источники энергии примерно в 2-3 раза дороже горизонтальных, но при этом эффективно работают и в случае постоянно меняющегося направления ветра.

Таким образом, ветрогенераторы и солнечные батареи могут полностью обеспечить энергонезависимость жилья. Кроме того, такие системы отличаются более гибкими возможностями подбора конфигурации, чем чисто солнечные или чисто ветряные установки. Вполне приемлемы и расценки на них.

Например, система из ветряка мощностью 600 Вт и батареи в 250 Вт (с контроллером, инвертором и АКБ) обойдется примерно в 85 тыс. рублей. Выработка установки составит порядка 100 кВтч/месяц.

Установка и коммутация

Монтируются элементы в гибридной системе также, как и в случае независимой установки. Солнечные батареи располагают на крыше или на отдельной монтажной ферме (в этом случае можно оптимально отрегулировать их наклон относительно горизонта), а ветряки – на мачтах возле дома.

Несмотря на то, что при вращении лопасти ветряков издают специфический звук (что многие относят к их недостаткам), они не создают дополнительных неудобств. Дело в том, что звук достаточно монотонен и не резок, поэтому люди очень быстро перестают замечать его.

Подключение проводится по классической схеме. Ветрогенератор и солнечные панели через контроллер коммутируются к АКБ, где и накапливается выработанная энергия. Потребители переменного тока подсоединяются через инвертор.

Затраты

Как и любая другая автономная энергосистема, солнечно-ветряная установка требует солидных первоначальных расходов. Однако все вложения окупаются полной энергонезависимостью от центральных сетей. Расходов же на обслуживание такая система не требует. Окупаемость проекта зависит от сложности установки и нагрузки на систему, но в среднем она составляет 2-3 года. Этот срок может показаться слишком большим, но нужно учитывать, что цены на электричество постоянно поднимаются, кроме того, подключение коттеджа к центральному энергоснабжению и установка соответствующего оборудования (трансформатора, кабельной трассы) также требуют солидных затрат.

Таким образом, для дома установка гибридной системы будет лучшим решением. На даче ставить подобные комплексы нерационально, поскольку они рассчитаны на круглогодичное использование, а дачей пользуются в основном в летний сезон.

Источник