Главный и бесспорный плюс ветрогенераторов – полная независимость от государственных электрических сетей и какого-либо типа топлива (газа, бензина, солярки). Ветроэнергетическая установка (ВЭУ) использует до 40-45 % кинетической энергии движущегося воздуха и превращает ее в электрическую. Однако отсюда выплывает и главный минус системы – зависимость от ветра. И хотя ветреными называют непостоянных людей и тех, на кого сложно положиться, к данным установкам это относится лишь отчасти, и усредненные расчеты все же можно провести.
Выгода и безопасность
Сразу хочется сказать, что вряд ли ветрогенератор сможет стать единственным источником энергоснабжения среднестатистического частного дома. Такого результата можно достичь лишь в двух случаях:
– объект без значительных пиковых нагрузок потребляет мало электричества;
– установлена очень массивная и дорогостоящая система, состоящая из нескольких ветряков и батареи повышенной емкости.
Но как дополнительное и страховочное оборудование ветрогенераторы применять целесообразно. К примеру, они позволяют до 80 % уменьшить затраты на дизельное топливо в тех местах, где дизель-генераторы – основной источник электроэнергии. На объектах, подключенных к центральным сетям электроснабжения, они станут дополнительным средством получения бесплатного электричества и в случае аварии в магистрали на несколько дней обеспечат питанием всю домашнюю технику и систему освещения.
ВЭУ не загрязняет окружающую среду и позволяет аккумулировать значительное количество электроэнергии при сильном ветре и во время минимального потребления. Соответственно, она обеспечивает питание электропотребителей и при отсутствии ветра – за счет накопленной энергии. По завершении срока окупаемости (около 10 лет) ветрогенератор требует затрат только на обслуживание.
Во время работы ВЭУ создает электромагнитное поле, как и любая бытовая техника, но излучение от установки средней мощности не больше, чем от электродрели или холодильника. То есть жить рядом с ветряком безопасно, и его соседство не влияет на качество интернета, телефонии, телевизионного сигнала. Нередко к недостаткам систем приписывают шум от движения лопастей и раздражающие мелькающие тени винта. Но эти моменты полностью нивелируются правильным расположением оборудования.
Кратко о составляющих
Основные элементы ВЭУ – ротор, лопасти и генератор, установленные на мачте. Лопасти раскручиваются ветром и приводят в движение вал генератора, где и происходит преобразование кинетической энергии ветра в электрическую. Мачта позволяет поднять ВЭУ на большую высоту — туда, где скорость ветра выше и стабильнее.
Кроме этого, в состав системы автономного энергоснабжения входят:
– аккумуляторные батареи для накапливания электроэнергии;
– контроллер заряда аккумулятора;
– инвертор для преобразования постоянного тока из аккумуляторов в переменный, используемый в домашней сети;
– датчик направления ветра;
– киль, или электропривод, для ориентирования конструкции по ветру;
– система аварийной остановки при штормовом ветре;
-автоматический переключатель источника питания, который в безветренную погоду подключает дом к общей сети энергоснабжения или дизельному генератору.
Лишь при комплексном обустройстве системы ВЭУ сможет давать качественный результат. Но и это во многом зависит от особенностей участка.
Когда и где полезны ВЭУ?
Главными пользователями ветрогенераторов являются две категории людей. Первая – те, кто заботится об окружающей среде и поддерживает развитие «зеленых» технологий. Вторая – те, кто по ряду причин оторван от сетей централизованного энергоснабжения (например, участок находится на окраине населенного пункта, куда провести центральные коммуникации юридически сложно и финансово затратно).
Но для полной автономии кроме ВЭУ может потребоваться установка еще и солнечных батарей. Так как, например, зимой ветер сильнее, но световой день короче, а летом – наоборот. Поэтому’ в холодное время года основную часть электроэнергии будет поставлять ветрогенератор, а в теплое – солнечные батареи.
При безветренных и пасмурных днях, когда заряд батарей будет заканчиваться, основным источником электроснабжения может стать дизель-генератор, больше используемый для подстраховки. Он же выручит при пиковых нагрузках, например при эксплуатации мощного строительно-ремонтного инструмента.
В любом случае ветрогенератор станет выгодным капиталовложением практически на любом объекте. Главное, чтобы на этой территории среднегодовая скорость ветра была выше 4 м/с. Нужно учитывать, что даже в пределах одного района значения скорости ветра могут существенно отличаться, поэтому для проведения точных расчетов энергетического потенциала местности очень важно привлекать специалистов.
Проектная подготовка
Нет смысла покупать дорогостоящие снасти и изучать рецепты рыбных блюд, если вы собрались рыбачить в месте, где попросту нет рыбы или ее очень мало. Аналогичный подход справедлив и при решении вопросов с привлечением ветроэнергетики. Главной отправной точкой во всех расчетах нужно считать ветровой потенциал местности. Чтобы оценить его, можно последовать несколькими путями:
1. Исследовать карты ветров. В дополнение к ним можно использовать наработки заграничных метеорологических ресурсов www,firstluok.3tier.com и www,na.unep.net. Однако и та, и другая информация даст лишь общее представление о ситуации в вашей местности.
2. Более точные данные можно получить в ближайшей метеорологической службе или аэропорту, если таковой есть неподалеку. Однако и такой подход будет иметь существенные неточности, так как те же погодные центры проводят замеры на уровне 10 м, а ветряки ставят и на 5 м и, что целесообразней, поднимают на высоту 20 м. Да и расстояние между метеостанцией и объектом застройки будет вносить существенные коррективы, даже если между этими двумя точками всего 1 км. В конце концов, участок может просто находиться в низине, быть закрытым горкой или густым лесом… В таких случаях его потенциал существенно проигрывает объектам, расположенным неподалеку, но в степи или на возвышении.
3. Самым лучшим вариантом будет использование компактной автоматизированной метеостанции – с ее помощью на протяжении года можно снимать показатели ветровой активности в месте потенциального использования ВЭУ. Да, такой подход требует времени. Более того, необходимы аренда соответствующего оборудования и анализ его показателей, что может вылиться в не одну тысячу гривен. Но только в таком случае точно станет ясно, насколько целесообразно ставить ветрогенератор. И если ответ будет положительным, то специалисты смогут рассчитать и обеспечить гарантированную производительность своего оборудования так, чтобы получаемого электричества хватало на все запланированные нужды.
Впрочем, даже при низкой средней скорости ветра можно использовать малые ВЭУ, которые если не сами, то вместе с фотопанелями смогут стать хорошим вариантом для территорий с проблемным энергоснабжением.
Нужды дома
Нередко энергопотребление частного дома в разы превышает квартирное. И дело не только в сетевой газонокосилке или насосной станции для автономного водоснабжения. Львиная доля электроэнергии уходит на обогреватели, топки саун, кондиционеры, механическую вентиляцию, большее количество бытовых приборов… Поэтому чтобы минимизировать разрыв между потребностями домовладельцев и возможностями ВЭУ, стоит существенно пересмотреть свои энергетические привычки.
Желательно полностью отказаться от электронагревательных приборов, отдав предпочтение солнечным коллекторам, газо- и твердотопливным котлам, дровяным топкам для бань. Только благодаря этому потребление электроэнергии сразу уменьшится вдвое, а то и втрое. Стоит использовать светодиодные лампы – качественные модели вдвое эффектовнее ртутных энергосберегающих ламп и в десять раз экономнее ламп накаливания. Современные жидкокристаллические мониторы и телевизоры – так же энергоэффективны, как холодильники и бытовая техника классов «А+» и «А++». Чтобы уменьшить количество электроэнергии, расходуемой на вентиляцию и кондиционирование, здание нужно комплексно утеплить.
Придерживаясь данных советов, можно заметить, что в действительности потребности в электроэнергии не такие и большие. И если одна ВЭУ их и не покроет, то в комплекте с солнечными батареями – вполне. Но этого можно достичь только при качественном комплексном подходе, реализуемом в энергоэффективных домах.
Принципы соответствия
Современный рынок предлагает достаточный выбор ветроустановок отечественных и зарубежных производителей. При этом наши устройства зачастую выигрывают в конкурентной борьбе благодаря сочетанию хорошего качества и приемлемой цены.
Мощность ветроустановки зависит от скорости ветра и площади ветроприемного устройства. Так, с 1 м? при скорости ветра з м/с можно получить порядка 6,5 Вт электроэнергии, при 7 м/с – 82 Вт, при 21 м/с – 2200 Вт…
Если говорить в общем, то для небольшого загородного дома будет достаточно ВЭУ мощностью 1,5-3 кВт, генератор которой производит порядка 500 кВт х час в месяц. Для ежемесячной выработки более юоо кВт х час потребуется ВЭУ мощностью 5-6 кВт, с расчетной скоростью ветра 12 м/с произведет 0,4 кВт при ветре 9 м/с. В то же время ВЭУ мощностью 0,5 кВт с расчетной скоростью 9 м/с будет работать на полную мощность и выдавать больше на 0,1 кВт.
Монтаж и обслуживание
Для частного использования ВЭУ не требуется разрешение, так как регистрировать нужно установки мощнее 75 кВт и выше 30 м. Монтаж осуществляется силами организации-продавца. При наличии определенных навыков это можно сделать и самостоятельно, но тогда, скорее всего, вы не получите гарантию.
Стоимость монтажа зависит от условий участка, мощности оборудования и может составлять 10-40 % от цены ВЭУ. Чтобы установить аппарат, подходящий для среднего по размерам коттеджа, достаточно участка небольшой площади (около 4 x4 м). Поскольку для монтажа высоких опор и подъема ветряка требуется использование крана, нужно обеспечить пути для проезда последнего и маневров на территории. Сразу стоит продумать, как можно будет осуществлять профилактические и ремонтные работы на обжитом участке, ведь в некоторых случаях они могут требовать использования тяжелой техники. Лучше устанавливать ВЭУ со стороны тыльной глухой стены, чтобы домашним не мешал небольшой шум и тени движущихся лопастей. Получить максимальную производительность можно, если поставить ветряк в самой высокой части участка, свободной от построек и деревьев.
Как и любая механическая система, ВЭУ требует периодического обслуживания – проверки надежности закрепления лопастей, смазки движущихся деталей и т. д. Такая процедура необходима раз в год, а то и в два в зависимости от производителя.
