Міфи про вітрогенератори та наскільки вітряні електростанції вигідні та екологічні

Питання збереження екології стає все більш актуальним із кожним роком. Одним із найважливіших його чинників є пошук альтернативних джерел енергії, до яких належить і вітряна електроенергія. Деякі форуми, присвячені екології, переповнені інформацією про те, що вітроелектростанції – це один із найефективніших та найекологічніших джерел енергії. Чи справді вітрогенератори допомагають зберегти екологію й чи правда те, що вони швидко окупаються? Щоби розібратися з цими питаннями я вирішив звернутися до авторитетних джерел.

Чи справді електроенергія з вітру екологічно чиста?

Безумовно, самі по собі вітрові електростанції не забруднюють навколишнє середовище, але тільки в тих місцях, де вони встановлені. Термін служби промислового вітрогенератора середньої потужності – 2 МВт становить 20 років. Дослідники університету Орегону, провівши оцінку окупності вітрової установки, підрахували, що одних тільки мастильних матеріалів для обслуговування вітрогенератора за цей період необхідно від 273 до 546 тонн, залежно від моделі. Ці дані були опубліковані в журналі «International Journal of Sustainable Manufacturing».

Згідно з результатами, отриманими американськими експертами, майже 78 % електроенергії, що виробляється середнім вітрогенератором за 20-річний цикл витрачається на його виробництво: виготовлення деталей із металу, пластмаси чи інших матеріалів, а також встановлення металевого каркасу та спорудження бетонного фундаменту. У циклі виробничих процесів в атмосферу викидається велика кількість CO2. Варто враховувати й додаткові чинники, як транспортна доставка та встановлення з допомогою кранів (вітряки встановлюються на висоті від 7 метрів для кращої взаємодії з вітром), а це додаткові викиди вуглекислого газу в атмосферу.

Як правило, протягом усього терміну служби вітрогенератор щонайменше 2–3 рази потребуватиме капітального ремонту, вартість якого може досягати собівартості всієї установки. Обслуговуванню також підлягають акумулятори ємністю 150–200А·год.

Вони здебільшого мають літій-іонну конструкцію, а добування літію – складний процес, що передбачає великі викиди CO2 в атмосферу. Через кожні 4–5 років акумулятори потрібно буде міняти на нові, а зношені батареї потребують утилізації, що несе певну шкоду для екології.

Що вигідніше – виробляти кіловати з вітру чи традиційно купувати в держави?

Для обслуговування приватного будинку потрібне джерело електроенергії потужністю 2–3 кВт. З огляду на те, що через нестабільний вітер електрогенератор у середньому буде працювати на 35 % від розрахованої потужності, для безперебійного енергозабезпечення будинку потрібен вітряк щонайменше на 5–6 кВт. Середня вартість однієї такої моделі разом із додатковим обладнанням (акумулятори, інвертори тощо) на ринку досягає 15 тис. доларів США, плюс за 20 років 2–3 рази потрібно буде зробити ремонт та замінити АКБ – це ще орієнтовно 10 тис. доларів – разом маємо 25 тис. доларів (700 тисяч гривень).

Якщо купувати електроенергію в держави за 1,68 грн/кВт·год, за умови середнього енергоспоживання 1,5кВт/год, ми отримуємо:

1,5 кВт × 24 (години) × 365 (днів) × 20 (років) = 262 800 кВт·год – спожитих за 20 років;

За 20 років за умови збереження сьогоднішнього тарифу, ми витратимо:

262 800 кВт × 1,68 грн = 441 504 грн = 15800 доларів США

Виходить що, за умови збереження сьогоднішніх тарифів, за 20 років користування вітрогенератором буде майже на 260 тис. гривень дорожчим, ніж якщо просто платити за електрику державі.

Можна припустити, що з часом тариф буде зростати в ціні й паралельно зростатиме вигода від використання вітрогенераторів, але, навряд чи, вона вийде за межу самоокупності. Вітрова електроенергія може бути вигідною тільки в тому випадку, якщо сильно зросте тариф на її споживання або вітрогенератори різко подешевшають, проте в сучасних умовах використовувати вітряк для забезпечення електромережі приватного будинку – невигідно!

Чи можна заробити, продаючи електроенергію державі за зеленим тарифом?

Розгляньмо випадок, якщо ви купуєте вітрогенератор не для себе, а щоби генерувати та продавати електрику державі. Ми з’ясували, що покупка та експлуатація протягом 20 років служби вітрогенератора на 5кВт буде коштувати 700 тис. гривень.

Вартість зеленого тарифу в Україні

І так, порахуймо, скільки прибутку може принести невеликий побутовий електрогенератор за 20 років служби. Якщо врахувати, що ми ввели в експлуатацію вітрогенератор у період до 31 грудня 2019 року і він виробляє 2 кВт на годину, то ми заробимо:

3,2702 грн × 2 (кВт) × 24 (години) × 365 (діб) × 20 (років) = 1 145 878 грн

Якщо від цієї суми відняти вартість вітрогенератора, додаткового обладнання та його обслуговування, то ми отримаємо:

1 145 878 грн – 700 000грн = 445 878 грн

А якщо ще відняти вартість електроенергії, яку ми 20 років купували в держави, то отримаємо:

445 878 грн – 441 504 грн = 4 374 грн

(В такому плюсі ми будемо через 20 років)

Україна – безвітряний регіон, якщо порівнювати з країнами Західної Європи та Середземномор’я. Поглянувши на карту вітрових навантажень, стане ясно, що більш-менш стабільно вітри дмуть тільки на Заході України (Прикарпаття) та березі Азовського моря. Розміщення вітроелектростанції де-небудь у Києві навряд чи б мало прибуток.

Карта вітрових навантажень на території України

Варто врахувати ще один важливий нюанс. Згідно з чинним законодавством, щоби продавати електрику необхідно оформити ФОП і отримати державну ліцензію. Можна зробити висновок, що заробити на вітрогенераторі, продаючи електроенергію за зеленим тарифом державі, доволі складно. Щоби просто «вийти в нуль» взагалі може знадобитися кілька десятків років – не найприбутковіший вид заробітку.

До того ж вітрогенератори видають багато шуму – у межах 34–45дБ, що може зрівнятися із шумом проїжджаючого по шосе автомобіля або звуком відбійного молотка, що працює на відстані 10 метрів.

Навіщо тоді потрібні вітрогенератори?

Вітрогенератори оптимально підходять для автономного або резервного електропостачання. Вони можуть встановлюватися на підприємствах, фермерських господарствах чи в приватних будинках, щоби на випадок відключення електрики (обрив ЛЕП через негоду, планові відключення тощо) можна було використати енергію вітру для освітлення та підзарядки гаджетів.

Часто вітрові генератори використовуються на метеорологічних станціях, в обсерваторіях, невеликих санаторіях та інших віддалених об’єктах, що не мають змоги підключитися до централізованої електромережі. Проте в домашніх умовах для резервного живлення значно краще та дешевше купити генератор.

Покупку электроэнергии у государства посчитали по максимальному тарифу, а есть еще и сниженный ночной тaриф . Если посчитать все то ветряк выйдет еще более убыточный и за 20 лет будет чистый минус, плюс поставить его не везде выйдет, шумит он не слабо, соседи могут быть против такого шума.

Насколько против? Есть ли какие то конкретные административные ограничения в Украине?

Сталкивались ли вы с такой проблемой (я ответа пока не нашел).

p.s. есть возможность поставить на даче, но с соседями не лады (были проблемы со стоками воды с крыши гаража недавно). Могут ли *попросить* убрать потом.

Например: Статья 24 Закона Украины “Об обеспечении санитарного и эпидемического благополучия населения” гласит, что в ночное время с 22.00 до 8.00 в жилых домах и на прилегающих территориях запрещаются громкое пение и вскрики, пользование звуковоспроизводящей аппаратурой и другими источниками бытового шума”. Допустимый шум ночью до 40 дБ. Если Ваш ветряк будет шуметь, а он будет – соседи могут вызвать наряд полиции, зафиксировать нарушение и составить Акт о административном правонарушении, подать на Вас в суд и заставить демонтировать или демонтируют принудительно, но уже органы, если Вы сами откажетесь.

Не много ли за 5кВт ветряк 15000 долларов?

Для сетевого использования аккумуляторы не нужны.

Это как раз нормальная средняя цена. Горизонтальный ветрогенератор типа EuroWind 5 (без комплектации, только сам ветряк) сейчас стоит от $10000. Цены на другие популярные модели значительно выше. Например, вертикальный ветрогенератор EuroWind VS-05 (5кВт) можно приобрести от $19 000, немецкий Landmark 6000 (6кВт) – $23000. Дешевле $10000 можно купить разве что сам ветряк, без инвертора, опоры и доп. оборудования, но в результате все равно получится дороже $15000.

Комплект солнечных батарей очень желательный, если использовать ветрогенератор в качестве автономного или резервного электрообеспечения, так как в солнечную погоду обычно нет ветра, а в ветреную мало солнца. С помощью АКБ можно накапливать выработанное электричество.

Если ставить ветряк чисто для заработка по «зеленому тарифу», можно и без аккумуляторов равно как и с солнечными панелями.

Тем не менее, возвращаясь к предыдущему вопросу, EuroWind 5 с комплектацией для «зеленого тарифа» (вместе с контроллером, инвертором и т.д.) стоит около $19 000.

За эти деньги можно приобрести солнечную электростанцию на 20кВт, которая не требует обслуживания, чего не скажешь о ветрогенераторе. У него есть механические детали, которые нужно периодически смазывать, менять и ремонтировать. Мало того, что этим не удобно заниматься в быту, так это еще и несет дополнительные расходы на содержание. Также ветрогенератор на 5кВт достаточно громко работает, что в частном секторе будет Вам мешать, и соседи будут не в восторге. В свою очередь солнечные панели вообще не издают никакого шума. Тем более «зеленый тариф» на солнечную энергию выше.

Солнечная электростанция так же требует обслуживания (как минимум в уборке – грязь, снег).

Альтернативні джерела енергії: які є різновиди та що вибрати

Альтернативна енергетика стає дедалі популярнішою у світі та в Україні. Здобуваючи електроенергію від вітру чи сонця, можна забезпечити дім опаленням та безперебійною роботою приладів, заощадити на платіжках та навіть заробити через продаж надлишку енергії державі. Розповідаємо про різновиди альтернативних джерел енергії в цьому матеріалі.

Що таке вітрова електростанція

Вітрогенератор — це пристрій, що перетворює кінетичну енергію вітру на електричну. Сьогодні можна купити вітрогенератор (ВЕС) як для дому, так і для виробництва. На вибір впливає потужність вітрогенератора. Побутовий має 1–10 кВт, а промисловий — 500 кВ. Усі вітрогенератори складаються з:

• турбіни (ротора);
• системи підтримання турбіни;
• генератора;
• ланки передачі енергії.

За своєю конструкцією вітряки для електроенергії можуть бути вертикальними та горизонтальними. Вертикальні ВЕС здатні працювати навіть за невеликого вітру, проте горизонтальні моделі значно потужніші.

Особливість вітрогенератора

Сам вітрогенератор — лише одна зі складників автономної електросистеми. Для постачання електроенергії потрібно також мати:

• щоглу для закріплення вітряка;
• акумулятор;
• інвертор;
• автоматичні перемикачі.

У середньому, вітрогенератори мають термін служби 15–25 років. Кожні пів року рекомендується проводити огляд установок.

Принцип роботи

Принцип роботи вітрогенератора досить простий. Як працюють вітряки:

1. Вітер обертає лопаті та ротор вітряка.
2. Обертання активізує генератор.
3. Генератор перетворює кінетичну енергію на електричну.
4. Отриманий струм подається в акумулятор та інвертор.
5. Від інвертора струм подається до будинку.

За допомогою теплових помп здобуту енергію також можна використовувати для опалення.

Ефективність

Те, скільки енергії виробляє вітряк, залежить від місцевості, де його встановлено, а також сезону. Найкраще він працює на відкритій місцевості із сильними вітрами (понад 8 м/с): біля моря, на височинах, пагорбах та навіть мілководді.

Вітрогенератор — не надто ефективний пристрій. ККД вертикальних вітряків складає 20–30% від отриманої механічної енергії, а горизонтальних — 25–35%. Через це окупність вітрової електростанції складає 20–25 років.

Встановлення та реєстрація

Поруч із вітрогенератором не має бути дерев, високих будинків та інших споруд, що будуть перешкоджати вітру. ВЕС можна встановлювати як на землю, так і на дах будинку (дах має бути горизонтальним та спроможним витримувати 150–160 кг навантаження).

Згідно із Постановою Кабінету Міністрів України «Про державну експертизу з енергозабезпечення», встановлювати вітряк без реєстрації дозволяється лише для власного використання та з потужністю менше ніж 75 кВт. Щоби продавати надлишок енергії за «зеленим» тарифом, вітряк необхідно зареєструвати.

Переваги та недоліки

Головна перевага вітрогенератора — безперебійне постачання енергії. Часто це саме те, для чого потрібні вітряки, адже установка може працювати навіть за досить слабкого вітру.

Серед недоліків ВЕС: порівняно низький ККД, довгий період окупності, великі вимоги до місця розташування та шум під час роботи.

Що таке сонячна електростанція

Сонячна електростанція (СЕС) — це комплекс панелей, що використовують енергію сонця. Правильно підібрана сонячна електростанція може ефективно забезпечити роботу побутових електроприладів, опалення, підігріву підлоги тощо.

Залежно від матеріалу панелі, СЕС буває монокристалічною або полікристалічною. Монокристалічні панелі — компактні та більш ефективні, проте дорожчі. Полікристалічні панелі дешевші, але займають більше місця та мають нижчий ККД.

Особливість сонячної електростанції

Строк служби сонячної електростанції залежить насамперед від матеріалу панелі. Деякі полікристалічні панелі бувають чутливими до перепадів температури, через що можуть виходити з ладу. Монокристалічні панелі — більш надійні, термін їхньої служби складає 25 років і більше.

Принцип роботи

Принцип роботи сонячної батареї виглядає таким чином:

1. Сонячні промені потрапляють на поверхню панелі.
2. Панель нагрівається через поглинання енергії та створює електричне поле.
3. Від панелі струм потрапляє до акумулятора, де він накопичується.
4. Після цього спрацьовує інвертор, що перетворює струм на 220 В.

Здобута енергія подається в мережу та може використовуватися для живлення електроприладів та опалення будинку.

Ефективність

Те, скільки електроенергії виробляє сонячна батарея, залежить від матеріалу системи. У середньому потужність сонячних панелей складає 300–650 Вт. Найкраще вони працюють влітку. У хмарну осінню та зимову погоду ефективність сонячних панелей зменшується.

Переважно розрахунок потужності сонячних батарей відбувається таким чином. Для невеликого будинку підійде станція на 5-10 кВт. Якщо будівлю планується опалювати, варто вибрати СЕС на 10-15 кВт. У великий будинок краще встановити систему на 15-20 кВт, а для продажу за «зеленим» тарифом знадобиться понад 30 кВт.

Встановлення та реєстрація

Підключається сонячна батарея трьома способами:

• послідовно — якщо з ладу вийде одна панель, інші також перестануть працювати;
• паралельно — такий спосіб надійніший, проте вимагає певних навичок;
• комбіновано — деякі панелі під’єднуються послідовно, а деякі паралельно.

Як і з вітрогенераторами, реєструвати сонячну електростанцію потрібно у двох випадках: якщо СЕС постачає понад 75 кВт, а також для продажу електроенергії за «зеленим» тарифом.

Переваги та недоліки

Серед переваг можна виділити простий монтаж, довгий термін служби та швидку окупність — у середньому до 5 років.

Недоліки СЕС полягають у високій вартості та залежності від погодних умов, особливо в зимовий період.

Що таке гібридна система

Вітрогенератор та сонячні панелі можуть працювати не лише окремо, але й доповнювати один одного. Гібридна система здатна працювати практично за будь-яких погодних умов. За відсутності вітру працювати будуть сонячні панелі, а в разі хмарності — енергію можна добувати з вітру.

Особливість гібридної системи

Завдяки поєднанню декількох джерел енергії, така система більш надійна та має довший термін служби. У разі несправності однієї частини установки, її тимчасово може замінити інша.

Принцип роботи

Щоб зрозуміти принцип роботи гібридної системи, потрібно знати, що таке сонячні батареї та вітряк. Гібридна система повторює те, як працює сонячна електростанція та вітрогенератор. Взаємодією двох систем керує гібридний контролер.

Ефективність

Гібридна система відрізняється своєю ефективністю. За сприятливих погодних умов, коли одночасно є і вітер, і сонце, така система може забезпечувати сумарно до 2,5 кВт·год.

Встановлення та реєстрація

Гібридна станція займає найбільше місця серед інших видів альтернативних джерел енергії. Для встановлення потрібно вибирати сонячну сторону без перешкод для вітру. Реєстрація необхідна лише за потужності понад 75 кВт, або для роботи за «зеленим» тарифом.

Переваги та недоліки

Значна перевага гібридної системи — можливість працювати в нічний час. Якщо звичайна сонячна панель вночі не здобуває енергію, комбінована система продовжує працювати завдяки вітряку.

З недоліків гібридної системи можна виділити високу вартість, складність монтажу та довгу окупність.

Порівняння систем

Щоб визначити відмінності між різновидами альтернативних джерел, порівняємо їх за деякими основними показниками.

Підіб’ємо підсумки

За допомогою альтернативних джерел можна ефективно забезпечити будинок електроенергією та опаленням. Щоб зрозуміти, чи вигідно ставити сонячні батареї, вітрогенератор чи гібридну станцію варто врахувати:

Для невеликого будинку на відкритій місцевості найкраще підійде вітрогенератор. Якщо ж вдома багато побутових приладів або ви плануєте продавати надлишок енергії за «зеленим» тарифом, краще вибрати сонячну електростанцію. Для безперебійного отримання електроенергії за будь-яких погодних умов варто встановити гібридну станцію.