Что лучше солнечные батареи или ветрогенераторы

Солнечные панели или ветрогенераторы: что выбрать для домашней электростанции

Крайне популярная тема: с помощью установок для получения альтернативной энергии от солнца или ветра вы можете автономно питать дом и приусадебный участок. Питания с нескольких компактных панелей или одного хорошего ветряка достаточно для организации освещения участка и дома в темное время суток (с использованием накопителя энергии). Гибкие солнечные панели используются для установки на крышу автомобилей: для электрификации минивенов и микроавтобусов, трейлеров и автодомов во время стоянки или путешествия.

Солнечные панели

Солнечные панели бывают разных типов: поли- и моно-кристаллические солнечные панели, гибкие полимерные солнечные панели. В зависимости от типа они имеют различную эффективность. Конечно, огромное значение имеют физические размеры панелей — чем больше, тем лучше. Жесткие панели требуют бережного отношения и надежной фиксации на крыше или на открытом пространстве. Гибкие солнечные панели подойдут для установки на оконное стекло или на крышу автомобиля. При выборе оцениваем необходимые размеры, выходное напряжение и мощность панелей.

Ветряные генераторы

Одна из популярных и сильных тем в альтернативной энергетике — это установка ветряных электростанций. С помощью недорогого уличного мотор-генератора с лопастями вы сможете гарантированно получать по 500 и более ватт энергии. Однозначно выигрывают жители тех областей, где часто дует сильный ветер. Конструкция ветряка такая, что он поворачивается по направлению за ветром, как флюгер. В зависимости от количества лопастей различаются подобные ветрогенераторы по эффективности. Существуют также вертикальные и горизонтальные ветряки, которые можно приспособить под конкретные условия. Практически все предложенные варианты доступны для заказа из наличия в России. Выбираем тип/количество лопастей/номинальное напряжение (12/24В).

Что лучше: солнечные батареи или ветрогенератор

Желание перейти на альтернативную энергию часто приводит к размышлениям о том, откуда её получать: солнце или ветер, и если копнуть глубже, то появляется ряд интересных нюансов. Что ж мы с радостью поможем, выбрать один из вариантов: солнечные батареи или ветрогенератор.

Как всё работает

• Солнечные панели состоят из кремниевых элементов, которые преобразуют солнечный свет в электрическую энергию. Обычно один солнечный модуль — это прямоугольная пластина размером около 2000×1000 мм.
• Ветряные генераторы используют ветер для выработки электроэнергии. В основном ветер раскручивает лопасти турбины, вращая вал. Этот вал соединяется с генератором, который преобразует энергию в электричество.

Сравнение солнечной энергии и ветряной

Солнце	Ветер
Источник энергии	Солнце светит повсюду, хотя некоторые регионы более солнечные, чем другие. Географическое положение и правильность расположения панелей по отношению к Солнцу играют важную роль.	Не в каждом регионе достаточная скорость ветра для выработки электроэнергии. Тут география имеет даже большую роль.
Место под установку	Солнечные панели занимают много площади, но их можно разместить практически в любом месте (на крыше, на земле и т. д.). Главное, чтобы они были обращены к солнцу.	Ветряные генераторы не требуют много площади, но их размещение может быть проблемой. Они должны быть расположены как можно выше над домами и деревьями, чтобы уловить достаточно сильный поток ветра.
Расходы	Комплект солнечных панелей на 5 кВт и всего оборудования обойдётся от 200 000 руб.	Для сравнения: ветряк на те же 5 кВт обходится не менее 300 000 руб и это без всех комплектующих.
Обслуживание	Солнечные панели и все устройства системы практически не имеют движущихся частей и требуют минимального обслуживания. Необходимо только периодически проверять детали, чистить панели и т. д.	Потребности в техническом обслуживании сильно различаются в зависимости от типа ветряка. Эксплуатационные расходы, как правило, относительно низкие, но движущиеся части требуют регулярного обслуживания и замены.
Гарантия и срок службы системы	Гарантийный срок зависит от производителя, но обычно составляет 25 лет для панелей, от 5 до 10 лет для инверторов и аккумуляторов.	Гарантийные сроки на компоненты ветрогенератора различаются в зависимости от производителя, но обычно составляет 5 лет. Системы могут прослужить 20-25 лет, но потребуют замены деталей по ходу работы.
Надёжность и предсказуемость	Солнечные фотоэлектрические системы чрезвычайно надежны, т.к. вы знаете, сколько в среднем бывает солнечных дней в месяц в вашей местности. Исходя из этого, можно прогнозировать общую выработку электроэнергии.	Как и солнечные, ветроэнергетические системы очень надежны. Однако предсказать уровень выработки сложнее, ведь никто не застрахован от внезапного штиля на несколько дней.
Шум	Фотоэлектрические системы бесшумны во время работы, т.к. лишены движущихся частей.	Уровни шума большинства производимых в настоящее время ветряных генераторов для жилых домов лишь немного превышают уровень шума ветра. Хотя размещение рядом с домом может привести к тому, что будет достаточно шума, чтобы время от времени вас беспокоить.
Влияние на окружающую среду	Относительно небольшое воздействие, если речь идёт о домашних солнечных системах.	Движение лопастей может представлять опасность для птиц и насекомых.

Расходы и окупаемость

Ни солнечная энергия, ни энергия ветра не обходятся дешево. Для питания жилого дома обычно требуется большое количество солнечных панелей, ровно, как и одного маломощного ветряка будет недостаточно. При использовании любого вида энергии будет необходимо инвестировать и в само оборудования для выработки электричества (панели или ветряк), и во все комплектующие системы. Однако тенденция сейчас такова, что цены на солнечное оборудование ощутимо ниже, чем на ветряное.

Если говорить об окупаемости, то солнечные системы тут тоже выигрывают. Имеет значение не только меньшие изначальные инвестиции, но и низкая вероятность того, что придётся делать большие вложения во время использования системы. Ветряк более привередлив и нужно быть готовым тратиться на его ремонт, а следовательно окупится такое решение нескоро.

Эффективность

Солнечным панелям требуется максимум солнечного света для выработки наибольшего количества энергии. Точно так же ветряные турбины должны находиться в ветреном месте, чтобы производить много электроэнергии.

Если вы находитесь в регионе, где много солнца без сильных ветров, которые могут поднимать пыль и мусор, вам подойдет солнечная энергия, особенно если есть просторная незатенённая крыша. Если вы проживаете в ветренной местности ветряная турбина может быть более эффективной для вас.

Пригодность для жилых домов

Солнечные панели можно установить практически в любом месте, при условии достаточного количества солнечного света. Однако ветряные турбины не так практичны. Им нужно открытое пространство с минимальной застройкой. Работать они могут только при достаточно сильном ветре, который можно поймать на высоте от 20м.

Ещё один момент против ветряков — это их возможный шум и тени от лопастей. Многих ваших соседей могут раздражать мерцающие тени, падающие на их дома.

Обслуживание

Небольшие ветряные турбины для жилых домов не нуждаются в регулярном обслуживании, так как у них мало движущихся частей. С другой стороны, солнечные панели требуют регулярной чистки, чтобы поддерживать их максимальную эффективность. С панелей необходимо удалять снег, грязь, пыль, листья, птичий помет и другой мусор.

Так что же лучше использовать: солнечные батареи или ветрогенератор?

Из нашей статьи напрашивается вывод, что предпочтение лучше отдавать солнечным панелям. Но всё же главный фактор — это география, климат и условия под домашнюю электростанцию. Местность с регулярными ветрами хорошо подойдёт для эффективного использования ветрогенератора, а в южных регионах с высокой инсоляцией стоит присматриваться к солнечным модулям. Хотя некоторые домовладельцы грамотно комбинируют оба варианта.

Что лучше – ветрогенератор или солнечная батарея?

С каждым годом получение энергии от альтернативных источников становится все более перспективным вложением средств. Владельцам загородных домов, дач, теплиц и с/х ферм остается лишь выбрать, что выгоднее покупать – ветрогенератор или солнечные батареи. На такой выбор оказывает влияние несколько факторов, каждый из которых мы подробно рассмотрим.

Солнечные батареи или ветрогенератор – что лучше? Определяем критерии

Наиболее существенными следует назвать два.

Критерий №1. Уровень солнечной инсоляции и скорость ветра в месте установки.

Если климат региона достаточно сухой и солнечный, а его географическая широта составляет около 50° и южнее, выбор обычно делается в пользу СЭС. Уровень среднегодовой инсоляции в таких местах начинается от 1350 кВт*ч/м2, и по мере перемещения на юг быстро возрастает.

Северным регионам, особенно в прибрежной полосе морей или на высокогорьях, часто присуща значительная скорость ветра – в отдельных случаях от 10 м/сек и выше. Здесь выше окажется производительность ВЭС.

Сложнее всего определить, что выгоднее – ветрогенератор или солнечная батарея – в средней полосе, с показателями инсоляции порядка 1200 Вт/м2 и умеренными ветрами 6-8 м/сек. Здесь эффективность обоих типов станций примерно равная, и выбор придется делать по ряду дополнительных, индивидуальных критериев.

Возможен также популярный вариант объединения обеих технологий, при котором используется гибридная солнечная станция с комплектами солнечных панелей и ветряками для дома одновременно. Стоимость подобной системы выше, но и окупаться она будет быстрее, при наличии хорошего солнца и ветра.

Критерий №2. Условия размещения и необходимая мощность системы

Чтобы определить, что и в каких случаях лучше – фотоэлектрические панели, ветряки или солнечная батарея и ветрогенератор вместе, необходимо разобраться с условиями установки. Если возможности подключения к центральной электросети нет, владельцам потребуется автономная станция. Ее мощность, для круглосуточного удовлетворения потребностей средней семьи, должна быть не меньше 8-10 кВт. На даче с периодическим посещением можно обойтись 3-5 кВт.

Панели общей мощностью 1 кВт занимают 6-8 квадратных метров площади на кровле. Значит для «пятерки» потребуется около 35 м2, а для «десятки» — не менее 70 м2, причем преимущественно на южной стороне. Размещение на наземном участке займет еще в 1,5 раза большую площадь.

Для ветряка размерные ограничения ниже, но мощная ВЭС будет производить много шума. Для минимизации его влияния рекомендуется делать опоры повыше. Кроме того, установка мощной ВЭС может вызвать недовольство соседей. Если таковые проживают в непосредственной близости, с ними придется договариваться.

Суммарные затраты на введение в строй СЭС или ВЭС примерно одинаковы и составляют порядка $800 – 1000 на 1 кВт мощности. Производительность такой станции, в зависимости от внешних условий, составит 1,0 – 1,4 МВт*часов ежегодно.

Что лучше – ветрогенератор или солнечная батарея? Разбираемся с техническими особенностями

Если производительность СЭС зависит от яркости солнца, то ветряков – от скорости ветра. Номинальный КПД современных солнечных батарей составляет 18 – 24%, но при недостаточности освещения он значительно снижается. КПД ветряков еще выше и достигает 40%. Однако скорость ветра такой силы – редкость, и она также не постоянна.

Производительность ветряков. Опытным путем установлено, что использование ветряков вместо солнечных панелей целесообразно в регионах, где среднесуточная скорость движения воздушных масс равна не менее 9-10 м/сек. При 6-7 м/сек. эффективность ВЭС сравнивается с таковой у СЭС, а при 3 м/сек. снижается до 8%.

Поскольку затраты на ветрогенератор и солнечные батареи сравнимой совокупной мощности примерно равны, целесообразность выбора ВЭС диктуется только розой ветров региона.

Производительность фотовольтаики. В отличие от ветряков, фотоэлектрические панели следует выбирать сразу по нескольким параметрам. Связано это с тем, что разные типы панелей равной мощности имеют неодинаковую производительность в зависимости от ряда условий.

• Монокристаллические Mono-Si – рекомендуется использовать только при возможности ориентации строго на юг и оптимальных углах наклона, который могут обеспечить поворотные трекеры. В противном случае их максимальный расчетный КПД для идеальной освещенности упадет до показателей, уступающих прочим разновидностям батарей.
• Поликристаллические Poli-Si – эти панели дешевле и менее чувствительны к оптимальному азимуту и неблагоприятным погодным условиям. Чаще всего выбираются для установки на северо-западных и северо-восточных сторонах кровель, а также при монтаже, не предусматривающем возможности изменения угла наклона.
• Тонкопленочные Cd-Te – наименее зависимы от внешних условий и обладают высокой степенью гибкости, но в то же время и минимальным КПД. Идеальны при необходимости установки на изогнутые поверхности – например, дугообразные кровли некоторых теплиц.

Определяя, что будет лучше для Вашей станции – солнечная батарея или ветрогенератор – следует учитывать все перечисленные нюансы.

Влияние на эффективность особенностей установки

В зависимости от сделанного выбора, владельцу СЭС или ВЭС рекомендуется обратить внимание на следующие правила:

1. Для кремниевых панелей критически важен угол между рабочими поверхностями и направлением солнечных лучей. В идеале он должен составлять 90°, но на практике сохранять такой угол постоянно не представляется возможным. Исключением являются только мощные станции, в которых использование дорогостоящих трекеров с автоматическим слежением за солнцем экономически целесообразно. По этой причине для малых и средних СЭС достаточно направлять панели максимально близко к югу и устанавливать угол наклона, равный географической широте.
2. По возможности зимой и летом угол следует изменять. При этом в высоких широтах ручной поворот осуществляется по оси Восток-Запад, а в низких – по направлению Север-Юг.
3. Доступ к модулям должен быть достаточно удобным. Это упростит уход за ними и автоматически повысит среднегодовую эффективность системы.
4. Для ветровых генераторов главным условием является вынос пропеллера на как можно большую высоту. Во-первых, это понизит общий уровень шума. Во-вторых, средняя скорость ветра возрастает примерно на 30% каждые десять метров высоты независимо от региона.

Надеемся, что информация о том, когда лучше и выгоднее солнечная батарея, а когда ветрогенератор, окажется для Вас полезной.

Ветряк или солнечная батарея: опыт хозяина турбизнеса в ненецкой тундре

Опыт «зеленой» энергетики хозяин частной турбазы в Ненецком автономном округе уже может транслировать на весь мир. Более того, вся территория «Ханавэй Ся», что в переводе с ненецкого означает «Соколиный обрыв», может считаться экспериментальной площадкой. За полярным кругом на побережье Баренцева моря рядом с ветряком и солнечными батареями в голой тундре появились клубника, кедры и яблони. Плюсы и минусы использования альтернативной энергии выясняли в «ФедералПресс».

Заграница помогла

Турбаза «Ханавэй Ся» расположена в 90 километрах от Нарьян-Мара и 18 километрах от Баренцева моря. Такая удаленность от административного центра Ненецкого округа, с одной стороны, обеспечивает гостям абсолютное единение с арктической природой, с другой – множество трудностей со светом, теплом и связью.

экспертное мнение
Марина Безуглова
05.12.2022, 15:30

Летом доехать можно только по реке, зимой – на снегоходе. Доставка стройматериалов, продовольствия и топлива на снегоходе или лодке – само по себе экстрим. Ведь рядом нет населенных пунктов и дорог, одна сплошная природа.

Первый ветряк на турбазу два года назад привез гость из Германии. Как говорит хозяин «Ханавэй Ся» Федор Личутин, турист из Европы очень удивился отсутствию альтернативных источников энергии в арктической глубинке. В следующий визит немецкий гость в качестве презента привез солнечную панель: устройства на 12 Вт хватало для одной электролампочки. В новый приезд иностранец презентовал небольшой ветряк мощностью 500–600 кВт. Вырабатываемой энергии было достаточно для работы четырех электролампочек и зарядки телефона.
Опыт использований «зеленой» энергии оказался удачным, хотя подаренный немцем ветрогенератор не выдержал испытаний русской Арктикой и сломался. После этого хозяин маленькой турбазы на свои деньги приобрел дополнительные солнечные батареи и более мощный ветряк. Увы, дорогой импортный ветрогенератор мощностью до 1,5 киловатта сломался через три месяца, когда на Баренцевом море начались сильные осенние ветра.

Баня на «солнечных» дровах

Второй ветряк после покупки хозяину пришлось дорабатывать самостоятельно, с учетом опыта использования первого ветрогенератора. Его установили на меньшую высоту в шесть метров и сделали специальное устройство, чтобы можно было самостоятельно демонтировать лопасти в период сильных ветров. Также лопасти обрезали на семь сантиметров, чтобы уменьшить скорость вращения.

«В основном ветряки рассчитаны на краткосрочный порыв ветра, то есть на 10–15 минут, от 40 метров в секунду. А осенние ветра на побережье могут дуть два-три дня со скоростью 20–30 метров. В итоге механизм просто сгорает от перегрузок», – сетует хозяин турбазы.

Еще по теме

«Естественная атмосфера внутри»: зачем на Байкале строят деревянные многоквартирные дома?

В итоге второй ветрогенератор ждет ремонта, а для турбазы хозяин заказал новый ветряк. Он условно российского производства: отечественной сборки из импортных деталей. В Нарьян-Мар третий по счету ветряк мощностью 1 кВт планируют доставить в апреле. Если устройство окажется надежным, то приобретут и четвертый – более мощный.

В настоящее время на турбазе «Соколиный обрыв» в качестве альтернативных источников энергии используют восемь солнечных батарей. А еще стоит солнечный коллектор, который помогает отапливать баню. Весной при температуре на улице минус 10 получается нагревать помещение с помощью «зеленой» энергии до десяти градусов тепла.

«Солнечный коллектор помогает экономить на дровах для бани. Растапливать в мороз нагретое помещение быстрее и легче. Также солнечная энергия будет нужна для импортных дизельных котлов. Автоматическая работа одного устройства потребляет 100 ватт электричества. Ранее купленный корейский котел хорошо себя зарекомендовал, планирую приобрести еще три штуки», – говорит Федор Личутин.

Что лучше: ветряк или солнечные батареи

Как показал опыт, эти устройства в тундре должны работать в паре, дополняя друг друга. В полярную ночь эффективнее ветрогенератор, в полярный день – панели. В 2022 году на турбазе работали пять солнечных панелей. С утра до 15 часов этой энергии хватает для бытовых приборов: сушилки на 2 кВт, насоса для полива огорода, электрочайника на полтора киловатта. Излишки электроэнергии запасают в аккумуляторы от КАМАЗов. Другой альтернативы пока нет, более мощные и емкие аккумуляторы стоят очень дорого.

«Панели показали себя надежнее и долговечнее, срок службы – 15–20 лет. Одна панель выдает 400 Вт электроэнергии. А ветряк раз в год нужно технически обслуживать. На лопастях намерзает иней и лед, есть трущиеся детали, которые требуют замены», – поясняет хозяин турбазы.

До этого на «Ханавэй Ся» электричество вырабатывали бензиновые станции ценой 40–50 тысяч рублей. Но через год такое устройство при регулярной эксплуатации ломалось бесповоротно. Дизельная электростанция работает дольше, но на холоде хуже заводится. Теперь традиционные источники энергии дополняют альтернативные.

Сколько стоит альтернативная энергия

Солнечные батареи и ветряк отбивают затраты на приобретение за год-полтора, говорит арктический предприниматель. Стоимость одного киловатта энергии стоит примерно 120 рублей. В населенных пунктах НАО с централизованным энергообеспечением он обходится в 5–10 рублей.

Все «зеленые» устройства хозяин частной турбазы покупал за свои средства. Предпочитает в этом смысле полагаться только на себя, чтобы ни от кого не зависеть. Солнечный коллектор для бани обошелся в 300 тысяч рублей, на солнечные панели потратили в общей сложности 100 тысяч целковых. Второй ветряк обошелся свыше 100 тысяч, потратиться пришлось на надежные электрокабели, сопутствующее оборудование и материалы: аккумуляторы, балансиры и многое другое. Сэкономить удалось на установке и доставке от Нарьян-Мара до турбазы: техника своя и золотые руки хозяина. Федор Личутин говорит, что на помощь приходит интернет, где есть видеоинструкции и полезные советы. Тем более, что на турбазе благодаря альтернативным источникам энергии Сеть теперь есть всегда. В интернет-поисках и установке оборудования помогают сыновья Павел и Михаил.

Ветряки во Мгле

Государственный эксперимент с альтернативной энергией в НАО начался в 80-х годах прошлого века. Тогда придумали устанавливать ветряки на сани, чтобы оленеводы в тундре могли пользоваться электричеством. Из-за существующих на тот момент технологий опыт оказался неудачным. Не удалось запрячь ветер в упряжку и в окружном поселке Амдерма. В 2013 году ветродизельный энергокомплекс был самым крупным и перспективным проектом по использованию «зеленой» энергии в НАО.

Ветромониторинг и строительство электростанции проходило на средства гранта программы приграничного сотрудничества «Коларктик». В Амдерме установили четыре ветрогенератора по 50 киловатт. Планировалось вырабатывать до 40 % электроэнергии от общего потребления поселка и снизить бюджетные затраты региона на доставку топлива. Но из-за ошибки в проектировании ветрогенераторы некачественно сопрягаются с существующей сетью. Проект планируется доработать, но сроки неизвестны.

В настоящее время ветрогенераторы установлены в небольших населенных пунктах Запорного района НАО – по четыре ветряка в каждом. Это деревни Мгла, Осколково, Устье и Белушье.

«Ветрогенераторы устанавливали там, где есть специальное оборудование – литий-ионные аккумуляторы. Установки альтернативных источников энергии дополняют традиционные дизельгенераторные электростанции и экономят топливо», – сообщил «ФедералПресс» руководитель муниципального предприятия Заполярного района НАО Сергей Калашников.

Польза и вред ветряков для Арктики

Хотя ветровая энергетика считается безопасной по влиянию на окружающую среду, но, как у любого предмета и явления, у альтернативного источника энергии есть и отрицательные стороны. Ветряки могут менять пути миграции птиц, также крылатые существа калечатся и умирают от крутящихся лопастей. Вибрация становится причиной гибели живых существ, обитающих в почве.

«У ветрогенераторов есть три минуса. Во-первых, это сложности утилизации лопастей, вышедших из строя. Во-вторых, высокие ветряки часто губят птиц. В-третьих, вибрации уничтожают дождевых червей, являющихся важной частью почвенной экосистемы. Так как речь идет об арктических тундрах, то там там нет фауны в большом количестве. Меньше птиц, а почвенный слой образуется в основном микроорганизмами. Кроме того, ветрогенераторы, используемые для частного потребления, меньшей высоты и по большей части не мешают пернатым. В отличие от высоких промышленных ветрогенераторов, используемых в агломерациях. Утилизация и замена лопастей ветряков, как правило, входит в стоимость обслуживания компании-производителя. Таким образом, использование ветрогенераторов как альтернативных источников энергии приносит больше пользы, чем вреда», – пояснил эколог Юрий Шевчук.

Фото: Федор Личутин