Альтернативні джерела енергії: які є різновиди та що вибрати

Альтернативна енергетика стає дедалі популярнішою у світі та в Україні. Здобуваючи електроенергію від вітру чи сонця, можна забезпечити дім опаленням та безперебійною роботою приладів, заощадити на платіжках та навіть заробити через продаж надлишку енергії державі. Розповідаємо про різновиди альтернативних джерел енергії в цьому матеріалі.

Що таке вітрова електростанція

Вітрогенератор — це пристрій, що перетворює кінетичну енергію вітру на електричну. Сьогодні можна купити вітрогенератор (ВЕС) як для дому, так і для виробництва. На вибір впливає потужність вітрогенератора. Побутовий має 1–10 кВт, а промисловий — 500 кВ. Усі вітрогенератори складаються з:

• турбіни (ротора);
• системи підтримання турбіни;
• генератора;
• ланки передачі енергії.

За своєю конструкцією вітряки для електроенергії можуть бути вертикальними та горизонтальними. Вертикальні ВЕС здатні працювати навіть за невеликого вітру, проте горизонтальні моделі значно потужніші.

Особливість вітрогенератора

Сам вітрогенератор — лише одна зі складників автономної електросистеми. Для постачання електроенергії потрібно також мати:

• щоглу для закріплення вітряка;
• акумулятор;
• інвертор;
• автоматичні перемикачі.

У середньому, вітрогенератори мають термін служби 15–25 років. Кожні пів року рекомендується проводити огляд установок.

Принцип роботи

Принцип роботи вітрогенератора досить простий. Як працюють вітряки:

1. Вітер обертає лопаті та ротор вітряка.
2. Обертання активізує генератор.
3. Генератор перетворює кінетичну енергію на електричну.
4. Отриманий струм подається в акумулятор та інвертор.
5. Від інвертора струм подається до будинку.

За допомогою теплових помп здобуту енергію також можна використовувати для опалення.

Ефективність

Те, скільки енергії виробляє вітряк, залежить від місцевості, де його встановлено, а також сезону. Найкраще він працює на відкритій місцевості із сильними вітрами (понад 8 м/с): біля моря, на височинах, пагорбах та навіть мілководді.

Вітрогенератор — не надто ефективний пристрій. ККД вертикальних вітряків складає 20–30% від отриманої механічної енергії, а горизонтальних — 25–35%. Через це окупність вітрової електростанції складає 20–25 років.

Встановлення та реєстрація

Поруч із вітрогенератором не має бути дерев, високих будинків та інших споруд, що будуть перешкоджати вітру. ВЕС можна встановлювати як на землю, так і на дах будинку (дах має бути горизонтальним та спроможним витримувати 150–160 кг навантаження).

Згідно із Постановою Кабінету Міністрів України «Про державну експертизу з енергозабезпечення», встановлювати вітряк без реєстрації дозволяється лише для власного використання та з потужністю менше ніж 75 кВт. Щоби продавати надлишок енергії за «зеленим» тарифом, вітряк необхідно зареєструвати.

Переваги та недоліки

Головна перевага вітрогенератора — безперебійне постачання енергії. Часто це саме те, для чого потрібні вітряки, адже установка може працювати навіть за досить слабкого вітру.

Серед недоліків ВЕС: порівняно низький ККД, довгий період окупності, великі вимоги до місця розташування та шум під час роботи.

Що таке сонячна електростанція

Сонячна електростанція (СЕС) — це комплекс панелей, що використовують енергію сонця. Правильно підібрана сонячна електростанція може ефективно забезпечити роботу побутових електроприладів, опалення, підігріву підлоги тощо.

Залежно від матеріалу панелі, СЕС буває монокристалічною або полікристалічною. Монокристалічні панелі — компактні та більш ефективні, проте дорожчі. Полікристалічні панелі дешевші, але займають більше місця та мають нижчий ККД.

Особливість сонячної електростанції

Строк служби сонячної електростанції залежить насамперед від матеріалу панелі. Деякі полікристалічні панелі бувають чутливими до перепадів температури, через що можуть виходити з ладу. Монокристалічні панелі — більш надійні, термін їхньої служби складає 25 років і більше.

Принцип роботи

Принцип роботи сонячної батареї виглядає таким чином:

1. Сонячні промені потрапляють на поверхню панелі.
2. Панель нагрівається через поглинання енергії та створює електричне поле.
3. Від панелі струм потрапляє до акумулятора, де він накопичується.
4. Після цього спрацьовує інвертор, що перетворює струм на 220 В.

Здобута енергія подається в мережу та може використовуватися для живлення електроприладів та опалення будинку.

Ефективність

Те, скільки електроенергії виробляє сонячна батарея, залежить від матеріалу системи. У середньому потужність сонячних панелей складає 300–650 Вт. Найкраще вони працюють влітку. У хмарну осінню та зимову погоду ефективність сонячних панелей зменшується.

Переважно розрахунок потужності сонячних батарей відбувається таким чином. Для невеликого будинку підійде станція на 5-10 кВт. Якщо будівлю планується опалювати, варто вибрати СЕС на 10-15 кВт. У великий будинок краще встановити систему на 15-20 кВт, а для продажу за «зеленим» тарифом знадобиться понад 30 кВт.

Встановлення та реєстрація

Підключається сонячна батарея трьома способами:

• послідовно — якщо з ладу вийде одна панель, інші також перестануть працювати;
• паралельно — такий спосіб надійніший, проте вимагає певних навичок;
• комбіновано — деякі панелі під’єднуються послідовно, а деякі паралельно.

Як і з вітрогенераторами, реєструвати сонячну електростанцію потрібно у двох випадках: якщо СЕС постачає понад 75 кВт, а також для продажу електроенергії за «зеленим» тарифом.

Переваги та недоліки

Серед переваг можна виділити простий монтаж, довгий термін служби та швидку окупність — у середньому до 5 років.

Недоліки СЕС полягають у високій вартості та залежності від погодних умов, особливо в зимовий період.

Що таке гібридна система

Вітрогенератор та сонячні панелі можуть працювати не лише окремо, але й доповнювати один одного. Гібридна система здатна працювати практично за будь-яких погодних умов. За відсутності вітру працювати будуть сонячні панелі, а в разі хмарності — енергію можна добувати з вітру.

Особливість гібридної системи

Завдяки поєднанню декількох джерел енергії, така система більш надійна та має довший термін служби. У разі несправності однієї частини установки, її тимчасово може замінити інша.

Принцип роботи

Щоб зрозуміти принцип роботи гібридної системи, потрібно знати, що таке сонячні батареї та вітряк. Гібридна система повторює те, як працює сонячна електростанція та вітрогенератор. Взаємодією двох систем керує гібридний контролер.

Ефективність

Гібридна система відрізняється своєю ефективністю. За сприятливих погодних умов, коли одночасно є і вітер, і сонце, така система може забезпечувати сумарно до 2,5 кВт·год.

Встановлення та реєстрація

Гібридна станція займає найбільше місця серед інших видів альтернативних джерел енергії. Для встановлення потрібно вибирати сонячну сторону без перешкод для вітру. Реєстрація необхідна лише за потужності понад 75 кВт, або для роботи за «зеленим» тарифом.

Переваги та недоліки

Значна перевага гібридної системи — можливість працювати в нічний час. Якщо звичайна сонячна панель вночі не здобуває енергію, комбінована система продовжує працювати завдяки вітряку.

З недоліків гібридної системи можна виділити високу вартість, складність монтажу та довгу окупність.

Порівняння систем

Щоб визначити відмінності між різновидами альтернативних джерел, порівняємо їх за деякими основними показниками.

Підіб’ємо підсумки

За допомогою альтернативних джерел можна ефективно забезпечити будинок електроенергією та опаленням. Щоб зрозуміти, чи вигідно ставити сонячні батареї, вітрогенератор чи гібридну станцію варто врахувати:

• місцевість;
• площу будинку;
• кількість електроприладів та користувачів.

Для невеликого будинку на відкритій місцевості найкраще підійде вітрогенератор. Якщо ж вдома багато побутових приладів або ви плануєте продавати надлишок енергії за «зеленим» тарифом, краще вибрати сонячну електростанцію. Для безперебійного отримання електроенергії за будь-яких погодних умов варто встановити гібридну станцію.