Fornecer energia a residências particulares a partir de fontes alternativas está se tornando um investimento cada vez mais lucrativo. Resta apenas fazer a escolha certa entre usinas solares e eólicas, pois a eficiência de cada uma delas depende de várias características do local de instalação. Vamos tentar descobrir quando dar preferência à compra de SPP e quando WPP, levando em consideração todos os fatores que influenciam essa decisão.
Principais critérios de seleção
Existem dois principais.
1. Localização geográfica da estação e características climáticas da região.
Os melhores lugares para instalar usinas de energia solar de qualquer tipo são áreas com alto nível de insolação solar. Seus valores nominais para o norte da Alemanha e o sul da Espanha diferem quase 2,5 vezes, portanto, esse indicador desempenha um papel importante.
Por outro lado, a velocidade média do vento nas costas dos mares do norte é de cerca de 10 m/s, e às vezes atinge 20-25 m/s. Nesses casos, o desempenho dos moinhos de vento é muito maior do que as usinas de energia solar, e é mais conveniente comprar um parque eólico.
Para regiões da zona média, com insolação moderada de cerca de 1200 W/m 2 e velocidade média anual do vento de cerca de 7 m/s, a eficiência de SPP e WPP será aproximadamente igual. Muitas vezes, os proprietários das residências veem a melhor solução como combinar a primeira e a segunda tecnologias, instalar módulos fotovoltaicos no telhado da casa e vários moinhos de vento no terreno. Comprar um sistema duplo desses custará mais, mas sua versatilidade e operação ininterrupta compensarão o investimento muitas vezes.
2. Tipo e capacidade total das instalações.
Em áreas distantes da civilização, onde é impossível ou extremamente caro conectar-se à rede elétrica central, será necessário instalar uma estação completamente autônoma. Para visitas periódicas na estação quente de uma pequena casa, um SPP de 2-3 kW pode ser suficiente. Uma casa de campo, onde a família vive o ano todo, precisa de uma estação de 10 kW ou mais.
Um complexo do tipo híbrido utilizando energia de duas fontes – a rede central e o sol/vento – pode conviver com menos produtividade. Neste caso, módulos fotovoltaicos ou moinhos de vento serão utilizados como um sistema alternativo de abastecimento que pode fornecer energia para uma casa por um período de várias horas a um dia.
As estações da rede, destinadas principalmente à venda de geração a “tarifas verdes”, exigem a instalação da capacidade máxima possível. Isso só será possível se houver uma área suficientemente grande no solo (SES) ou uma faixa de costa marítima (SES).
Importante! Ao solicitar a instalação de painéis solares ou turbinas eólicas prontas para uso, você deve se concentrar no custo total. No momento, ela oscila entre US$ 800 – US$ 1.000 para cada 1 kW de capacidade da planta, o que equivale a 1,0 – 1,4 MW*horas de produtividade por ano.
Painéis solares
Se as condições climáticas do local de instalação e alguns outros fatores fizeram você preferir o SES, você deve escolher o tipo certo de painéis fotovoltaicos .
1. Mono-Si monocristalino.
É preferível usar onde a insolação solar é alta e os próprios módulos podem ser instalados na direção estritamente do sol – por exemplo, nas encostas sul do telhado. A razão para isso está no desempenho máximo de monocristais apenas sob condições ideais. Ao menor desvio deles – um ângulo de inclinação não ideal, tempo nublado, temperatura do ar acima de + 30 ° C – sua eficiência de 22 a 24% se deteriora significativamente.
2. Poli-Si policristalino.
Eles são usados para instalação na faixa do meio com menos de 270-300 dias ensolarados por ano. Comprovado ser mais eficiente mesmo com uma eficiência nominal mais baixa de 18-19% nas encostas leste e oeste do telhado e em sistemas que não permitem inclinação/rotação sazonal das baterias.
3. Cd-Te de película fina.
Um tipo muito mais versátil de filme fotovoltaico de última geração. Características de design e baixa sensibilidade a todos os tipos de condições não ideais tornam possível o uso de filmes à base de telureto de cádmio não apenas em edifícios, mas também em estufas, fazendas e até carros, e geram 15-20% e/e por ano a mais em latitudes temperadas.
4. Filme fino baseado em metais de terras raras e orgânicos caros.
No momento, o primeiro deles é muito caro e o segundo não tem desempenho suficiente. Portanto, seu uso no SES domiciliar ainda é improdutivo.
Turbinas eólicas
O custo da potência específica de cada quilowatt de energia dos geradores eólicos é comparável aos preços dos módulos solares equivalentes. Portanto, o principal fator que leva à decisão de comprar um WPP em vez de um SPP é a rosa dos ventos nos locais da instalação proposta.
A eficiência dos moinhos de vento atinge 40%, o que requer uma velocidade do vento de 10-12 m/s. A 7 m/s, a produtividade cai quase pela metade e é comparada com a das usinas solares. Uma queda para 3 m/s leva a uma diminuição de eficiência de até 8%, e em regiões com essa velocidade média anual do vento, a compra e instalação de parques eólicos é improdutiva.
A seleção da potência total depende dos propósitos para os quais se planeja usar o gerador eólico. Os mesmos princípios relacionados ao nível de consumo se aplicam aqui como para as estações solares off-grid, híbridas e da grade.
Regras básicas para instalação de SES e WES
Listamos os mais importantes deles.
1. Para a maioria dos painéis fotovoltaicos de silício, a direção do sol é crítica. Idealmente, a superfície de trabalho deve ser estritamente perpendicular aos raios incidentes a qualquer momento. Em grandes fazendas solares, isso é conseguido instalando módulos em rastreadores rotativos. Para pequenas estações, basta fornecer uma direção ao sul e um ângulo de inclinação igual à latitude da área.
2. Para a temporada de inverno, as superfícies de trabalho devem ser inclinadas para baixo em relação ao horizonte. Para o verão – aumente mais. Em altas latitudes, o princípio é o mesmo, mas a rotação é realizada não no eixo Norte-Sul, mas no sentido Leste-Oeste.
3. Quando instalado em telhados, a montagem deve permitir fácil acesso aos módulos. Isso é necessário para o procedimento de inspeção e manutenção periódica.
4. A eficiência de um gerador eólico depende diretamente da altura das hélices, pois a cada 10 metros acima do solo a força do vento aumenta cerca de 30%. Por esse motivo, é melhor não economizar em mastros altos e duráveis.
5. Quando instalados em telhados, esses suportes pesados não são necessários, mas apenas se forem usados geradores de energia moderados e almofadas de amortecimento. Modelos mais produtivos são melhor montados a uma certa distância da casa. Suas hélices fazem muito barulho ao vento.
6. O local ideal para sua localização são áreas com força média anual do vento superior a 7 m/s. Em outras regiões, é melhor dar preferência aos painéis solares.
Equipamento opcional
Além dos principais equipamentos geradores – painéis fotovoltaicos e geradores eólicos – você também precisará de periféricos auxiliares.
Para SES:
- Inversor . Serve para converter corrente contínua em corrente alternada, fornecida à rede para alimentar aparelhos elétricos.
- Baterias recarregáveis. Eles desempenham o papel de acumuladores do excesso de geração para seu posterior retorno no escuro.
- Controladores. Dispositivos especiais que controlam a distribuição de eletricidade e impedem a descarga completa da bateria.
- Fixadores. Seus elementos são necessários para a fixação confiável de módulos em telhados ou áreas de terra.
- Periferia. Cabos, eletrônica de controle e outros dispositivos que garantem o funcionamento do sistema como um todo.
Comprar um painel não é suficiente, sem o conjunto de acessórios listado, eles são inúteis. Em média, seu custo é de cerca de 35-40% dos custos totais da estação.
Para WES:
- Suporte para ventilador. Quanto maior e mais forte for, maior será o seu valor.
- Cabos periféricos e eletrônicos. Eles são mais baratos que as usinas de energia solar, mas a manutenção dos aerogeradores em geral é bastante cara, enquanto a energia fotovoltaica é desprovida dessa desvantagem.