"Нулевые дома" - загородные дома на альтернативных источниках энергии

Качественное электроснабжение это, то без чего не обходится ни один загородный дом.

Практически во всех деревнях, селах, а также коттеджных поселках на сегодня проложено централизованное электроснабжение. На сегодня этот элемент инженерной инфраструктуры является самым важным, так как на него завязана работа бытовой техники, без электроэнергии современным жителям сложно приготовить пищу, обогреть дом, а также воспользоваться иными благами цивилизации.

На сегодня можно выделить несколько в разной степени распространенных систем производства электрической энергии, кроме централизованного. В последние годы все популярнее становятся альтернативные источники выработки электричества, которые, как правило, применяются в загородных домах. При этом данные инновационные методики дали название для домов такого типа – нулевые дома, то есть дома без централизованно проложенных инженерных коммуникаций.

Среди таких источников производства энергии можно отметить ветрогенераторы, мини-ГЭС, аккумуляторные или солнечные батареи, фотоэлектромодули и гибридные системы, в которых используется одновременно бензиновые и дизельные генераторы.

Даже маломощные ветряные генераторы способны дать для дома необходимое количество электроэнергии, при этом данный источник является естественным и возобновляемым. При этом данные установки, если они построены по всем нормам и требованиям, могут прослужить до 30 лет, и мощность их составляет порядка 5-10 кВт. Этот вариант идеально подойдет для обеспечения электричеством дачных домиков, и в свою очередь позволит сэкономить.

Второй вариант альтернативного энергоснабжения - это установка солнечных модулей, которые будут преобразовывать солнечную радиацию в электричество. Этот метод, называемый фотоэффектом, открыл еще Альберт Эйнштейн, который установил, что энергию можно получить посредством солнечных фотоэлектрических установок. Хотя установки сами по себе не очень дешевы, срок их службы составляет порядка 10-25 лет.

Выгоден ли ветрогенератор

При низкой среднегодовой скорости ветра (3-4 м/с) электроэнергия, добытая с помощью ветрогенератора, встанет потребителю в копеечку. Давайте посчитаем. Например, если среднегодовая скорость ветра составляет 4 м/с, современный ветряк мощностью 1 кВт будет выдавать около 120 кВт*ч/месяц. Этого хватит для питания нескольких ламп, телевизора, холодильника. За год выработка оборудования составит 1440 кВт*ч, а за 20 лет службы — 28 800 кВт*ч. Средняя стоимость ветроустановки «под ключ» приблизительно 160 тыс. руб. При этом стоимость 1 Квт*ч будет равна примерно 5,5 руб. за кВт*ч. Дороговато, при том, что электроэнергия сейчас стоит в среднем 2-2,5 руб.

Теперь о районах, где скорость ветра равна примерно 8 м/с. Тогда удастся получить с киловаттного устройства 580 кВт*ч/мес, и электроэнергия будет обходиться около 1,15 руб./кВт.

Из вышесказанного можно сделать вывод: использование ветроэнергетической установки оправдана в том случае, если сетевой электроэнергии в доме нет и не будет, а стоимость энергии, получаемой от других типов источников (дизельного или бензинового электрогенераторов) превышает 6-7 рублей. Для домов, уже подключенных к электросети, ставить ветряк из соображений экономии тоже не имеет смысла.

А вот если электроэнергия к дому или фермерскому хозяйству еще не подведена, а скорость ветра позволяет установить ветроустановку, то стоит задуматься. Учитывая, что стоимость подключения киловатта в среднем по России достигает 10-20 тыс. руб., речь в этом случае может идти о уже о сотнях тысяч рублей затрат - и это без учета расходов на протяжку линии до ближайшего источника. А это уже соизмеримо с затратами на собственный мощный ветрогенератор. Плюс вы получите энергетическую независимость.

Прибавьте к этому постоянный рост цен на электроэнергию (свыше 10% в год). Согласитесь, что в таком случае выгоднее приобрести ветроэнергетическую установку - это обойдется намного дешевле. Кроме того, если есть возможность сложиться с соседями и купить более мощный ветрогенератор (20 кВт и более), то его установка обойдется еще дешевле.

Цитата:

Компания Helix Wind Corporation сообщила о запуске в тестовую эксплуатацию нескольких ветроэлектростанций для питания базовых станций сотовой связи. От энергии ветра будут работать две станции в Нигерии, а после планируется подключение нескольких объектов и в США. В перспективе компания планирует поставку нескольких сотен ветрогенераторов для операторов в Западной Африке, где для питания станций традиционно используются дизельгенераторы. По словам Helix Wind стоимость ее ветрогенераторов окупится меньше чем за 6 месяцев. В настоящий момент компания выпускает «ветряки» двух типов мощностью на 2,5 и на 5 кВт.

Оправдывая рекламные строки производителя об очаровывающем глаза внешнем виде турбин, конструкция из сверхпрочного алюминиевого сплава действительно выполнена в необычном футуристическом дизайне. Стоимость установки с резервными аккумуляторами и системой управления компания оценивает в $4000-$7000 за кВт.

Солнечный генератор бесплатной энергии

Простота установки, подключения и обслуживания солнечных генераторов позволяет получить любую мощность и напряжение.

Путем параллельного подключения увеличиваем мощность, при последовательном включении -  напряжение.

Солнечная батарея 220 вольт тоже без проблем, но как её использовать? Большинство бытовых электроприборов рассчитаны на переменный ток.

Лампы накаливания, некоторые коллекторные двигатели с удовольствием будут работать от постоянного напряжения. А всё остальное?

Преобразовать 220 вольт постоянного тока в переменный достаточно проблематично.

Получить чистую синусоиду с косинусом 0,8 сетевого напряжения ещё сложнее.

Аккумуляторная батарея с напряжением 220 вольт тоже не пустяк, особенно её обслуживание.

Именно поэтому альтернативная энергетика пошла путём инвертирования низковольтного напряжения 12, 24 и 48 вольт.

Это позволяет использовать унифицированные автомобильные принадлежности. От аккумуляторов до кондиционеров, не говоря уже о прочих автоаксессуарах. На которые особо рекомендуем обратить внимание.

Простейший солнечный генератор 12 вольт состоит из цепочки последовательно подключенных 36 фотоэлектрических элементов.

Ввиду нестабильности технологических процессов, чистоты кристаллов, толщины кремниевых элементов и пр., параметры могут значительно различаться.

Так если все фотоэлементы вырабатывают ток 1 ампер, а один в цепи вырабатывает 0,9 А, общий ток будет 0,9 ампер.

Аналогично, если в трубопровод врезать один кусок меньшего диаметра водоток сократится.

Посему, перед сборкой в батарею фотоэлементы тщательно подбираются по параметрам.

Собрать солнечный генератор на любое напряжение и ток Вы можете своими руками. Подключая цепочки фотоэлектрических элементов или батарей в параллельно-последовательные комбинации.

Фотоэлектрические источники энергии не боятся короткого замыкания.

Эффективность солнечных батарей на прямую зависит от освещённости.

При выборе места для установки солнечных фотопреобразователей (батарей, модулей, панелей) необходимо помнить, что любая одинокая ветка, столб и тому подобная тень вызовет эффект трубопровода.

Учитывая, что прямые солнечные лучи на северо-западе с ноября по февраль явление редкое, а рассеянное или диффузное излучение мало эффективно. Необходимо предусмотреть возможность изменять угол наклона солнечных батарей.

При увеличении угла установки до 75 - 80 градусов, солнечные лучи в полдень почти перпендикулярны поверхности фотоэлементов, а возможность задержки снега минимальна.

Цитата:

Ветро и солнечные источники энергии не идеальны. В каждом есть какой-нибудь недостаток. Но они удачно дополняют и компенсируют недостатки друг друга.

Например, если внимательно наблюдать за погодой, то можно заметить, в безоблачную погоду очень мала скорость ветра. И наоборот в облачные дни ветер сильный, порывистый, обычно не менее 8-10 м/с. Поэтому просто необходимо эти источники использовать вместе. Повысится надежность электропитания, т.к. по теории вероятности, одновременно выйти из строя они не могут.

Солнечные батареи стоят примерно 3 доллара за 1 Ват. Площадь их 1м – 80Вт. Нам необходимо 6,25 кв.м. Стоимость их будет 500 долларов. Такую цену солнечных батарей я взял из интернета. Цена подтвердилась и при общении с продавцами таких изделий.

Когда я стал изучать, из чего состоят солнечные батареи и их характеристики выяснилось, все солнечные батареи состоят из отдельных фотоэлементов, цена которых ниже в 2-2.5 раза, чем самих солнечных батарей. Т.е., необходимо взять фотоэлементы, разместить их на алюминиевой подложке, спаять их между собой в правильном порядке, а сверху закрыть стеклом, потом сделать эту конструкцию герметичной. При выполнении этой работы необходимо отсутствие пыли и вредных примесей в воздухе. Ну где, как не дома это можно сделать? Причем, их действительно необходимо собирать самим, т.к. каждому понадобится своя форма 

Ветроустановка 500Вт стоит 600 долларов, диаметр лопастей колеса 2,5 м.

Здесь я тоже постарался докопаться до сути. Это оказалось намного легче. Основа всех ветроустановок – генератор. Возьмем обыкновенный генератор от автомобиля. Его характеристики: при 3000об/мин вырабатывает ток 70А при напряжении 15 в. Т.е. 1050 Вт. Как раз для нашего случая. И стоит он не более 60 доларов.!!!

Как же так? Я думал, может генератор какой-то особенный? Оказывается ничего подобного. Принципиально они ничем не отличаются.

Когда я стал разговаривать с производителем ветроустановки УВЭ500М непосредственно с главным конструктором завода, удалось выяснить стоимость комплектующих ветроустановки. Это сам генератор с поворотным устройством (320 доларов.) и ветроколесо (140 долларов.). Все остальное это хвост, мачта, блок управления. Но все это не очень сложные конструкции, которые изготавливаются в домашних условиях. Итак, цена ветроустановки около 500 долларов

Рассмотрим еще один вид генераторов – термоэлектрический.

Термогенераторы существуют давно. Еще в ВОВ выпускались термогенераторы для партизанских отрядов, работающие от огня костра. До ВОВ и после выпускались термогенераторы, которые надевались на керосиновую лампу и вырабатывали электричество, необходимое для работы радиоприемников.

Выпуск термогенераторов производится и сейчас. Это установка для газовых котлов печей медленного горения мощностью 200 Вт. В настоящее время ее можно очень выгодно использовать в современных коттеджах, где есть газовое отопление и в помещениях, где отопление производится печами медленного горения на дровах. В холодное время года при постоянном отоплении мы получим 200Вт*24ч*30дней = 144 кВт/ч в месяц.

Стоимость такой установки велика, по сравнению с другими, около 1200 долларов. Однако, растет спрос и налаживается их массовое производство, что неминуемо в скором времени приведет к понижению их стоимости. Тем более материалы, используемые в установке, просты и технология производства несложная.

Если применить все вышеперечисленные источники энергии, то мы получим избыточное количество электричества для дома. Поэтому, необходимо пересчитать мощность наших источников энергии. Для этого сделаем выводы из выше приведенного материала:
- Мы при этом получим бесперебойную систему электропитания.
- Мы получим очень простую, не громоздкую систему электропитания.
- Также такая система очень надежная.
- Мы получим полную независимость от любых других источников энергии.
- Это не будет наносить вред окружающей среде.