Ветряки с солнечными батареями

Ветрогенератор или солнечные батареи: что лучше предпочесть для альтернативного энергоснабжения

Дата публикации: 24 июля 2019

Разнообразие альтернативных способов энергоснабжения дач и загородных домов ставит владельцев перед непростым выбором. Ветрогенератор или солнечные батареи — что лучше и целесообразнее? Чтобы не тратить время на мучительные раздумья, многие решают проблему просто — совмещают оба варианта в одной системе. Однако такой способ приемлем не всегда, и приходится выбирать что-то одно. Нижеследующая информация поможет сориентироваться, опираясь на положительные стороны и результаты сравнительной характеристики каждого из решений.

Солнечные панели в суровом климате России

Использование солнечной энергии в мире набирает обороты. Низкая цена, простота и легкость конструкции привлекают многих сторонников альтернативного энергоснабжения. Тем более что сегодня можно выгодно заказать солнечные батареи на Алиэкспресс, выбрав любую из десятков моделей разного размера, мощности и стоимости. Остается потратить немного времени на сборку — и устройство готово снабжать электроэнергией небольшое устройство или целый дом, в зависимости от рабочих параметров.

В числе несомненных достоинств солнечных панелей стоит отметить:

• Надежность и долговечность. Несложная конструкция с хорошим запасом прочности, собранная на заводе проверенного производителя, прослужит более 20 лет. Она легко выдерживает сложные погодные условия, не боится воды благодаря надежной герметизации и выдерживает порывы ветра за счет прочной металлической рамы.
• Простоту установки, с которой легко справится даже начинающий домашний мастер. С помощью стандартных креплений можно легко установить батарею на крыше дома или на участке, заранее рассчитав траекторию солнца и угол падения его лучей.
• Минимум затрат на техническое обслуживание. Вам необходимо лишь периодически протирать стеклянную поверхность, удаляя с нее пыль и следы осадков.

Что касается отрицательных сторон использования солнечной энергии, все они связаны с особенностями российского климата:

• В связи с уменьшением солнечного света в холодное время года выработка электроэнергии сокращается в 5-10 раз в средней полосе и в 2-3 раза в южных регионах страны. Так, затянувшаяся череда пасмурных дней может оставить объект без энергоснабжения. Поэтому в качестве резервного источника электричества придется использовать обычный генератор либо задействовать ветроустановку.
• Аналогичная проблема ждет владельца и летом, если число пасмурных дней больше, чем дней с ясной погодой. Уменьшение объема выработки электроэнергии может составить до 20%, что негативно скажется на работе чувствительного оборудования. Решение проблемы — аккумуляторы высокой емкости, запаса которых хватает на несколько дней.

Ветрогенераторы: всегда готовы к работе

Тем, кто проживает в ветреных регионах России, стоит обратить внимание на ветрогенераторные установки. При желании их можно сделать самостоятельно или выбрать одну из моделей ветряков на Алиэкспресс, где все детали полностью готовы к сборке и не требуют доработки. При условии стабильной силы ветра — средней или высокой — удастся получить значительное количество бесплатной электроэнергии. Однако, если верить климатической карте страны, благоприятная для ветряка погода наблюдается лишь на незначительной части РФ. Это горные и степные районы, побережье крупных рек и морей. В других областях ветер отличается нестабильностью, и его силы может не хватить для запуска ветрогенератора.

Важное преимущество устройства — его работоспособность независимо от времени суток, сезона года и количества осадков. Ветер скоростью около 10-12 м/с — единственное, что необходимо для вращения лопастей. Но:

• Средняя скорость ветра на большей территории страны значительно ниже, и ветряк будет работать лишь на 5-10% от своей номинальной мощности.
• Чтобы получить доступ к сильному ветру, необходимо использовать мачту высотой не менее 25 метров, чтобы ей не мешали растущие рядом деревья или другие дома. Такая конструкция значительно увеличивает стоимость получаемой энергии из-за своей высокой цены, ставя под сомнение целесообразность использования ветрогенератора.

Также в числе недостатков устройства стоит отметить следующие моменты.

• Сомнительная надежность ветряков небольшой мощности. Предлагая покупателям максимально доступную цену, они не могут порадовать владельцев надежностью и длительной работой.
• Затратность ежегодного технического обслуживания, без которого ветряк быстро придет в негодность.
• Высокий риск замерзания лопастей и вращающегося вала в условиях сильных осадков и снижения температуры воздуха.
• Свистящий звук, сопровождающий вращение лопастей, доставляет значительные неудобства. Кроме того, не стоит забывать об инфразвуке, который издают мощные устройства при сильном ветре. Согласно научным исследованиям, при постоянном воздействии он негативно влияет на здоровье и самочувствие человека.

Внушительный перечень недостатков и ограничений по многом определил сравнительно редкое использование ветрогенераторов на территории России.

Ветрогенератор или солнечные батареи: что лучше с точки зрения целесообразности

Основные достоинства покупки, на которые обращает внимание большинство потребителей:

• Практическая полезность альтернативного энергоснабжения в конкретных условиях.

Если в вашем регионе часто наблюдаются сильные ветра, хороший ветрогенератор обеспечит качественное энергоснабжение. В противном случае устройство не оправдает себя, давая лишь немного электричества для небольших бытовых устройств. В свою очередь, солнечные батареи работают практически в любых условиях, и даже при пасмурной погоде на объект подается некоторое количество электроэнергии. Целый дом или несколько единиц техники — вариативность размеров панелей позволит выбрать наиболее подходящую модель.

• Стоимость альтернативного источника питания.

В то время как стоимость солнечных панелей уверенно падает, цены на ветряки остаются стабильными. С учетом простоты монтажа и длительности эксплуатации можно смело говорить об очевидной выгоде солнечной энергии.

• Окупаемость расходов на покупку и эксплуатацию оборудования.

И в этом вопросе ветрогенераторы не могут похвастать преимуществами. Высокая стоимость конструкции, затраты на обслуживание — все это оправдано только в регионах с сильными ветрами, где быстро окупится даже самая мощная и дорогая установка. Для менее мощных моделей в обычных климатических условиях говорить об окупаемости не приходится. В свою очередь, солнечные батареи стоят значительно дешевле и лишь немного уступают ветрякам по эффективности. Средний срок их окупаемости — 7-10 лет, в зависимости от климатических особенностей региона.

Что же лучше: ветрогенератор или солнечные панели?

Учитывая вышесказанное, можно смело говорить о преимуществах солнечных панелей для частных домовладений. Если же вы хотите получить максимум бесплатной электроэнергии, стоит подумать об одновременном использовании ветрогенератора и солнечных панелей в общей энергосистеме объекта.

• Будь в режиме On-line даже вдали от цивилизации
• Мачта для ветрогенератора
• Долгожители солнечных систем энергообеспечения
• Что такое инсоляция

Вам нужно войти, чтобы оставить комментарий.

Источник

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

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