Содержание
Перед современной цивилизацией все острее встает проблема энергоснабжения. Месторождения нефти неумолимо истощаются, на смену ей приходит газ, однако и запасов голубого топлива хватит не более чем на 30–50 лет. Параллельно человечество вынуждено все больше думать о неблагоприятных для экологии Земли последствиях использования двигателей внутреннего сгорания. Мощнейшим фактором является и экономический. С каждым годом тенденция роста цен на носители будет только усиливаться. Таким образом, проблема поиска альтернативных источников встает не только перед государствами, но и перед каждым, кто вынужден оплачивать счета за электричество.
Существует еще одна, более приземленная причина, благодаря которой иные нецентрализованные варианты подачи тепла и света становятся актуальными для каждого. Дело в том, что далеко не везде на территории нашего государства можно обеспечить, скажем, загородный дом энергией от общей сети, а там, где это реально, качество снабжения часто бывает крайне неудовлетворительным, что требует использования дополнительного генератора.
Ветер, ветер, ты могуч…
Пожалуй, самым распространенным и очевидным источником восполняемой энергии является ветер. На Западе гигантские ветроэлектрические установки, трансформирующие силу движения воздушных масс в поток заряженных электронов, — ветряки — давно уже не редкость, многие видели их уже своими глазами. В некоторых европейских странах доля электричества, получаемого таким путем, достигает 4,5% и неуклонно растет. Так, Дания планирует довести этот показатель до 50% уже к 2030 году.
Подобные агрегаты бывают разного размера, мощности и, соответственно, предназначения. Если установки в 500, 1000 и 5000 кВт и более применяют для обеспечения питанием крупных потребителей, то менее «сильные» с успехом используют для снабжения загородных домов и коттеджей. В идеале подобное оборудование желательно размещать на открытой местности, особенно на берегах крупных озер или морских заливов. Дело в том, что над их гладью не только отсутствуют препятствия для «залетных сирокко», за счет различия температур поверхностей земли и воды ветровые потоки способны создаваться сами по себе.
Ассортимент имеющихся на рынке индивидуальных генераторов достаточно широк и включает продукцию зарубежных и отечественных производителей. Как же выбрать подходящую модель? Начинать, естественно, следует с определения требуемой мощности. Однако в нашем случае все не так однозначно, ведь этот параметр изменяется в зависимости от скорости бриза. Обычно номинальное значение берут при 12 м/с. Выяснить среднее потребление электроэнергии в доме тоже, как правило, несложно. В среднем для обеспечения током семьи из четырех человек обычно оказывается достаточно одного устройства в 4–5 кВт.
Очевидно, что эффективность приобретенного оборудования — и техническая, и экономическая — напрямую зависит от того, какие ветры дуют над вашим жилищем. Считается, что оснащение им постройки финансово оправдано при порывах в 3–4 м/с или больше. Данные цифры легко узнать в справочной литературе по климату (подобные издания существовали в СССР), либо на ближайшей метеостанции. Необходимо принять во внимание ландшафт, окружающий участок, ведь если объект расположен в низине, реальная цифра может сильно отличаться от табличных величин.
Не следует, впрочем, думать, что налагаемые таким образом на целесообразность установки ветряка ограничения очень серьезны: указанные выше 3–4 м/с — мелочь, и достаточные для нормального функционирования среднегодовые значения достигаются на огромных территориях страны. К тому же преобразуемая в электричество энергия напрямую зависит от высоты мачты, на которой смонтирована установка. Если она будет существенной, вы добьетесь двукратного увеличения воздушного потока, вращающего лопасти агрегата. Размеры столба подбирают, зная скорость ветра. Например, определить, как быстро дует зефир, можно с помощью анемометра или другого прибора, причем совершенно необязательно проводить измерения (серию значений в разные дни и часы дня) точно над вашим домом примерно в 15 м от земли, хватит и полутора.
Далее, зная мощность устройства при различных погодных условиях, не составит труда довольно точно рассчитать, сколько киловатт-часов электричества оно обеспечит за год. Используя данные по стоимости электроэнергии в вашей местности, легко определить и период, в течение которого покупка и установка такой наукоемкой техники полностью окупятся.
Если окажется, что в вашей местности среднегодовая скорость ветра невелика, потребуется монтаж несущей мачты. Для пущей устойчивости ее ставят на бетонном фундаменте и дополнительно укрепляют тросами-растяжками. Площадь потребуется значительная: только так вы обеспечите конструкции необходимую надежность. Например, для опоры высотой 18 м нужен участок размером около 15 кв. м. Как альтернативу используют вариант из ажурных металлических элементов (своего рода подобие парижской «пастушки облаков» — Эйфелевой башни). В таком случае «квадраты», выделяемые на размещение стойки, существенно сокращаются, правда, должен быть обеспечен достаточно массивный бетонный фундамент.
Иногда генератор устанавливают непосредственно на здании, однако сие возможно далеко не всегда: не каждая крыша обладает достаточным запасом прочности.
Несколько квадратных метров займут и аккумуляторные батареи, обеспечивающие электроснабжение в штиль. Обычно их рекомендуют держать в отапливаемом помещении — это может быть как отдельная постройка, так и уголок в доме.
Однако ветер способен приносить не только пользу — увы, он иногда наносит и вред. Даже в Средней полосе практически ни один год не обходится без нескольких гроз с ураганами, поваленными деревьями и разбитыми окнами. В конструкции агрегата на такой случай должна быть предусмотрена автоматическая защита: ведь подобные установки недешевы и срок их службы не имеет права заканчиваться с первым катаклизмом. Если порыв превысит некоторую критическую скорость, с помощью электроники турбина будет выведена в безопасное положение, повернувшись к потоку под таким углом, который обеспечивает наименьшую нагрузку на нее и на несущие конструкции.
Не менее важна и защита оборудования от попадания молнии, ведь генератор, установленный на мачте, идеальная мишень для грозовых разрядов. Во многих моделях роль громоотвода берет на себя «хвост», то есть лопасть, подобно флюгеру, заставляющая ветровое колесо «держать нос по ветру». Этот хвост (обязательно изолированный от остальных частей устройства и заземленный) расположен выше уровня лопастей, и если Перун изберет своей целью ваш агрегат, атмосферное электричество благополучно уйдет в землю, не причинив вреда оборудованию.
Что касается выбора конкретной модели, то, когда речь идет о варианте небольшой мощности (от 5 до 60 кВт), уместном в быту, следует обратить внимание на отечественные установки. Ряд фирм предлагают комбинированные системы автономного электроснабжения, включающие в себя ветряк и дизель-генератор, который начинает работу, если вырабатываемой воздушным потоком энергии оказывается недостаточно. Такое оборудование автоматически осуществляет переключение между различными режимами работы и не требует постоянного контроля. Каждый производитель обеспечивает клиентов необходимой сервисной поддержкой и, в случае надобности, ремонтом.
Сила воды
Существует еще один способ получения дешевого экологически чистого электричества — гидроэлектростанции. Нет, речь не идет об огромных плотинах и ударных стройках сталинских времен. Так называемые микро ГЭС в последнее время нашли применение практически повсеместно. Не всегда обязательно даже сооружать плотину и предусматривать водохранилище, пусть и небольшое. Турбину генератора может вращать свободно текущий речной поток, а в некоторых случаях энергия вырабатывается за счет движения сточных вод.
Несомненным достоинством подобного оборудования является надежность и постоянство в работе. Оно обеспечит вас светом и теплом в любую погоду, вне зависимости от силы ветра и чистоты горизонта. К тому же МГЭС обычно заметно мощнее не только солнечных, но и ветровых генераторов. Какого-либо вреда экологии при грамотном проектировании они нанести также не могут. Современные системы для малой гидроэнергетики весьма долговечны и не нуждаются в постоянном обслуживающем персонале. Таким образом, перед нами едва ли не идеальный источник альтернативной электроэнергии для загородного коттеджа.
В настоящее время на рынок поставляют экземпляры мощностью от трех до нескольких тысяч киловатт, отвечающие самым строгим требованиям и пригодные для эксплуатации практически в любой местности.
Другие статьи: