Замена солнечным панелям зимой: лучшие альтернативные источники энергии для дома

Обеспечить дом бесплатным электричеством могут ветровые и водяные генераторы. Фокус расскажет, какие преимущества и недостатки альтернативных источников.

Солнечные панели зимой: почему плохо работают

Фотоэлектрические модули преобразовывают солнечный свет в энергию благодаря специальным элементам. Когда фотоны (маленькие частицы света) попадают на них, то выталкивают электроны из атомов, а в результате их движения генерируя поток электричества. Есть также тепловые панели, которые преобразовывают энергию солнца в тепло, но это отдельная история. Эффективность солнечных панелей (КПД) определяет, сколько света они могут превратить в электрический ток.

Зимой солнце позже встает и раньше садится, поэтому за день на Землю попадает меньше света, а генерация солнечной энергии снижается. Небо чаще затягивают тучи, блокируя и без того слабый солнечный свет. Как писали раньше, КПД солнечных панелей зимой снижается на 50%-70%, а иногда и на 80%. Если панель мощностью 400 Вт может вырабатывать около 2,4 кВт*ч энергии в ясный день летом, то сгенерирует всего 0,4 кВт*ч в пасмурный день зимой.

Влияние снега на солнечную панель

Еще может выпасть снег и закрыть поверхность панелей. Темное стеклянное покрытие ускоряет таяние снежного покрова, но толстый слой после сильного снегопада все равно снижает КПД.

С другой стороны, снежные сугробы за пределами панели служат зеркалом, отражая свет и помогая генерировать энергию. Низкие температуры также играют на руку, охлаждая фотоэлектрическую поверхность и слегка повышая КПД. Эффективность преобразования увеличивается до 0,5% за каждый градус ниже 25 градусов Цельсия. Однако минусы, как правило, превосходят плюсы.

Ветрогенераторы: замена солнечным панелям

Ветряные электростанции считают лучшими заменами для фотоэлектрических модулей, особенно зимой. Они вырабатывают ощутимо меньше энергии, чем панели, летом, но осенью и зимой ветер обычно усиливается, увеличивая генерацию. Большое преимущество заключается в том, что ветряные турбины не зависят от времени суток, работая как днем, так и ночью.

Несколько ветряных турбин вместе с батареей могут обеспечить энергией небольшой дом или хотя бы существенно сэкономить на электричестве. Для лучшей эффективности можно объединить солнечные панели и ветрогенераторы в одну мощную электростанцию.

Работа ветряных станций зависит от силы ветра, и в одних регионах они могут работать лучше, чем солнечные панели, а в других — бесполезны. Чтобы поймать хороший и стабильный ветер, нужно поднять турбину на значительную высоту с помощью мачты. Окупаемость ветрогенератора составляет около 10-25 лет в зависимости от типа, размера, силы ветра. Возможна установка ветрогенератора своими руками.

Недавно американский блогер провел эксперимент и показал, что вертикально установленные солнечные панели добывают больше энергии зимой. В целом они стабильнее работают в течение года, хотя не так хорошо генерируют летом.

Домашняя гидроэлектростанция

Вода является еще одним мощным альтернативным источником энергии наравне с солнцем и ветром. Он дает самую стабильную генерацию, но требует постоянного движения воды, будь то течение реки, водопад или волны.

Американский блогер Пол Дженкинс предложил конструкцию мини ГЭС для дома, которая добывает энергию благодаря струе воды из шланга. Во время испытаний самодельная турбина Пелтона обеспечила выходную мощность около 22 Вт при напряжении 12 В, ее нужно подключить к инвертору, чтобы получить достаточно переменного тока для зарядки смартфонов и маломощных устройств.

Для создания турбины нужно напечатать на 3D-принтере пластиковые лопасти, напоминающие ложки, и прикрепить к колесу с помощью заклепок. Роль генератора выполнит 62-ваттный мотор, соединенный с колесом при помощи шестеренки и ремня.

Потребуется также каркас в виде короба из алюминия, а также щит, который не дает воде расплескиваться во все стороны. Ее можно собирать в резервуар и затем использовать на другие цели, например, полить цветы, помыть машину или посуду.

Если же рядом с домом есть ручей или река, можно построить более крупную, но и эффективную гидроэлектростанцию, как это сделал житель Винницы Иван Верещак, потратив около 10 тысяч гривен. Она достигает мощности 150 – 300 Вт. Выработанная энергия откладывается в аккумуляторе, а оттуда поступает в бомбоубежище дома.

Велогенераторы для дома

Когда погода подводит, электричество можно добывать своими силами, крутя педали руками или ногами. Александр Клименко из Днепра своими руками собрал велогенератор, который обеспечивает его дом энергией во время отключений света. Чтобы питать освещение 4-5 часов, достаточно покрутить педали около 15 минут. Если потрудиться дольше, то можно поддержать работу холодильника или других бытовых приборов.

Александр при помощи друга собрал генератор, приобрел инвертор в интернете, использовал старый велосипед и кресло, а также старые, ненужные приборы. В итоге мужчина потратил на велогенератор около 3500 грн. Он прекрасно дополнил солнечные панели и ветрогенератор, установленные во дворе.

Недавно Фокус перевел статью инженера, который опубликовал подробную инструкцию, как собрать велогенератор своими руками. Взрослый человек может вырабатывать около 100 Вт*ч механической энергии, которую можно превратить в электричество.