Alternatywne źródła energii elektrycznej - turbina wiatrowa i panele fotowoltaiczne

Jeśli planujesz w swoim domu wykorzystanie alternatywnych źródeł energii elektrycznej i częściowe uniezależnienie się od dostaw z sieci, rozwiązaniem dla Ciebie może być zainstalowanie przydomowej elektrowni wiatrowej albo paneli fotowoltaicznych.

Na poczatek jedna uwaga - ani turbina wiatrowa, ani panele fotowoltaiczne nie gwarantują produkcji energii elektrycznej bez przerwy, więc potrzebne są urządzenia do jej akumulowania, na przykład baterii akumulatorów lub – w przypadku wykorzystywania energii elektrycznej do podgrzewania wody – odpowiednio dużego bojlera. Zawsze należy indywidualnie ocenić opłacalność inwestycji w alternatywne źródła energii oraz uwarunkowania techniczne i prawne.

Turbina wiatrowa

Energia wytwarzana przez turbinę wiatrową przy napięciu 230 V prądu przemiennego jest przetwarzana w inwerterze na prąd stały o napięciu 24 V i w takiej postaci gromadzona w baterii akumulatorów.

Aby energię dało się wykorzystać do zasilania domowych urządzeń elektrycznych, należy ją ponownie przetworzyć na prąd przemienny o napięciu 230 V. Takie przekształcanie oraz straty wynikające z magazynowania w akumulatorach znacznie jednak obniżają sprawność całego układu.

Dobrze dobrana i usytuowana elektrownia wiatrowa może wytworzyć rocznie ilość energii elektrycznej równą 10-20% iloczynu mocy nominalnej turbiny i liczby godzin w ciągu roku (24 h x 365). W tak wyliczonej wielkości są uwzględnione okresy bezwietrzne i takie, w których prędkość wiatru jest mniejsza lub większa od tej, przy której elektrownia wiatrowa pracuje z mocą nominalną.

Jeżeli na przykład zainstalujemy turbinę wiatrową o mocy 5 kW, to rocznie możemy uzyskać: od 5 x 0,1 x 24 x 365 = 4380 kWh do 5 x 0,2 x 24 x 365 = 8760 kWh, czyli średnio od 12 do 24 kWh dziennie. Odpowiada to ilości energii potrzebnej do zasilania grzałki elektrycznej o mocy 2 kW w podgrzewaczu wody odpowiednio przez 6 do 12 godzin lub do zasilania przez taki sam czas oświetlenia średniej wielkości domu. Są to wyliczenia szacunkowe.

Szczegółową ocenę można przeprowadzić po uwzględnieniu zasobów wietrzności w konkretnej lokalizacji oraz właściwości dobranego typu elektrowni wiatrowej.

Panele fotowoltaiczne

Wytwarzana w panelach fotowoltaicznych energia służy do bezpośredniego zasilania odbiorników prądu stałego, np. lamp diodowych (LED), a przetworzona w inwerterze na prąd przemienny o częstotliwość sieciowej 50 Hz – do zasilania odbiorników prądu przemiennego.

Można ją magazynować w baterii akumulatorów i czerpać, gdy jest potrzebna. Regulator ładowania chroni baterię przed przeładowaniem, a w nocy zabezpiecza przed rozładowaniem spowodowanym wstecznym przepływem prądu. Gdy akumulator jest w pełni naładowany, proces ładowania zostaje przerwany.

Kiedy napięcie w akumulatorze spada do niebezpiecznie niskiego poziomu, regulator odcina dopływ prądu z akumulatora do zasilanych przez niego urządzeń, chroniąc go przed zniszczeniem. Połączenia między panelem i akumulatorem oraz odbiornikami muszą być jak najkrótsze i wykonane przewodami o dużym przekroju.

Inwestycja w ogniwa fotowoltaiczne jest kosztowna i okres jej zwrotu w polskich warunkach jest dziś szacowany na średnio kilkanaście, a nawet ponad 20 lat. Koszt inwestycji można nieco zmniejszyć, kupując panele i regulatory za granicą (gdzie są tańsze niż u nas), jednak wtedy nie uzyskamy na nie gwarancji. Wielkość baterii ogniw fotowoltaicznych należy indywidualnie dobrać do potrzeb potencjalnego użytkownika.