Заміна сонячним панелям взимку: найкращі альтернативні джерела енергії для будинку

Забезпечити будинок безкоштовною електрикою можуть вітрові та водяні генератори. Фокус розповість, які переваги та недоліки альтернативних джерел.

Сонячні панелі взимку: чому погано працюють

Фотоелектричні модулі перетворюють сонячне світло на енергію завдяки спеціальним елементам. Коли фотони (маленькі частинки світла) потрапляють на них, то виштовхують електрони з атомів, а в результаті їхнього руху генерують потік електрики. Є також теплові панелі, які перетворюють енергію сонця на тепло, але це окрема історія. Ефективність сонячних панелей (ККД) визначає, скільки світла вони можуть перетворити на електричний струм.

Взимку сонце пізніше встає і раніше сідає, тому за день на Землю потрапляє менше світла, а генерація сонячної енергії знижується. Небо частіше затягують хмари, блокуючи і без того слабке сонячне світло. Як писали раніше, ККД сонячних панелей взимку знижується на 50%-70%, а іноді й на 80%. Якщо панель потужністю 400 Вт може виробляти близько 2,4 кВт*год енергії в ясний день влітку, то згенерує лише 0,4 кВт*год у похмурий день взимку.

Вплив снігу на сонячну панель

Ще може випасти сніг і закрити поверхню панелей. Темне скляне покриття прискорює танення снігового покриву, але товстий шар після сильного снігопаду все одно знижує ККД.

З іншого боку, снігові замети за межами панелі слугують дзеркалом, відбиваючи світло і допомагаючи генерувати енергію. Низькі температури також грають на руку, охолоджуючи фотоелектричну поверхню і злегка підвищуючи ККД. Ефективність перетворення збільшується до 0,5% за кожен градус нижче 25 градусів Цельсія. Однак мінуси, як правило, перевершують плюси.

Вітрогенератори: заміна сонячним панелям

Вітряні електростанції вважають найкращими замінами для фотоелектричних модулів, особливо взимку. Вони виробляють відчутно менше енергії, ніж панелі, влітку, але восени та взимку вітер зазвичай посилюється, збільшуючи генерацію. Велика перевага полягає в тому, що вітряні турбіни не залежать від часу доби, працюючи як вдень, так і вночі.

Кілька вітряних турбін разом із батареєю можуть забезпечити енергією невеликий будинок або хоча б істотно заощадити на електриці. Для кращої ефективності можна об'єднати сонячні панелі та вітрогенератори в одну потужну електростанцію.

Робота вітряних станцій залежить від сили вітру, і в одних регіонах вони можуть працювати краще, ніж сонячні панелі, а в інших — марні. Щоб зловити хороший і стабільний вітер, потрібно підняти турбіну на значну висоту за допомогою щогли. Окупність вітрогенератора становить близько 10-25 років залежно від типу, розміру, сили вітру. Можливе встановлення вітрогенератора своїми руками.

Раніше житель Київської області Богдан Кушлик розповів, які вітрогенератори з Китаю варто купувати українцям. Ціна на моделі, які можуть дати пристойну кількість енергії, починаються від 200 доларів.

Нещодавно американський блогер провів експеримент і показав, що вертикально встановлені сонячні панелі добувають більше енергії взимку. Загалом вони стабільніше працюють протягом року, хоча не так добре генерують влітку.

Домашня гідроелектростанція

Вода є ще одним потужним альтернативним джерелом енергії нарівні з сонцем і вітром. Воно дає найстабільнішу генерацію, але вимагає постійного руху води, чи то течія річки, водоспад, чи то хвилі.

Американський блогер Пол Дженкінс запропонував конструкцію міні ГЕС для дому, яка видобуває енергію завдяки струменю води зі шланга. Під час випробувань саморобна турбіна Пелтона забезпечила вихідну потужність близько 22 Вт при напрузі 12 В, її потрібно під'єднати до інвертора, щоб отримати достатньо змінного струму для зарядки смартфонів і малопотужних пристроїв.

Для створення турбіни потрібно надрукувати на 3D-принтері пластикові лопаті, що нагадують ложки, і прикріпити до колеса за допомогою заклепок. Роль генератора виконає 62-ватний мотор, з'єднаний з колесом за допомогою шестерні та ременя.

Буде потрібен також каркас у вигляді короба з алюмінію, а також щит, який не дає воді розхлюпуватися на всі боки. Її можна збирати в резервуар і потім використовувати для інших цілей, наприклад, полити квіти, помити машину або посуд.

Якщо ж поруч із будинком є струмок чи річка, можна збудувати більшу, але й ефективнішу гідроелектростанцію, як це зробив житель Вінниці Іван Верещак, витративши близько 10 тисяч гривень. Вона досягає потужності 150 — 300 Вт. Вироблена енергія відкладається в акумуляторі, а звідти надходить у бомбосховище будинку.

Велогенератори для дому

Коли погода підводить, електрику можна добувати самотужки, крутячи педалі руками або ногами. Олександр Клименко з Дніпра власноруч зібрав велогенератор, який забезпечує його будинок енергією під час відключень світла. Щоб живити освітлення 4-5 годин, досить покрутити педалі близько 15 хвилин. Якщо попрацювати довше, то можна підтримати роботу холодильника або інших побутових приладів.

Олександр за допомогою друга зібрав генератор, придбав інвертор в інтернеті, використав старий велосипед і крісло, а також старі, непотрібні прилади. У підсумку чоловік витратив на велогенератор близько 3500 грн. Він чудово доповнив сонячні панелі та вітрогенератор, встановлені у дворі.

Нещодавно Фокус переклав статтю інженера, який опублікував докладну інструкцію, як зібрати велогенератор своїми руками. Доросла людина може виробляти близько 100 Вт*год механічної енергії, яку можна перетворити на електрику.