Сила ветра

Великобритания — самая ветреная страна в Европе. Таким образом, ветряные электростанции — отличный способ удовлетворить наши потребности в энергии без выбросов углерода.Малая энергия ветра также может быть эффективной. Тем не менее, небольшая турбина должна быть очень тщательно расположена, чтобы быть экономичной и низкоуглеродной. Для большинства из нас поддержка и инвестирование в крупномасштабную ветроэнергетику является более эффективным вариантом.

CAT использует энергию ветра с тех пор, как мы начали в 1970-х годах, тестируя различные типы турбин. Вы можете увидеть примеры и дисплеи в нашем центре для посетителей или узнать больше на одном из наших курсов.

Можно ли поставить ветряк на крышу?

Мы настоятельно не рекомендуем устанавливать турбины на крышах или зданиях, так как на них будет дуть только слабый и турбулентный ветер. Несколько полевых испытаний показали, что турбины, установленные на зданиях, работают плохо, производя лишь небольшую часть энергии, которую они могли бы производить при правильном размещении.

Очевидно, что турбина, которая не вращается, не сэкономит вам денег и не сократит выбросы углекислого газа. Кроме того, турбины могут резонировать на ветру и создавать вибрации, которые могут повредить конструкцию здания.

Где поставить ветряк?

Идеальное место — гладкая вершина холма с чистым открытым участком — по крайней мере, в направлении преобладающего ветра. В городах и деревнях обычно нет таких открытых участков, поэтому они обычно плохие места.

Прежде чем тратить тысячи фунтов на ветряную турбину, которая дает несколько киловатт энергии, возможно, стоит потратить несколько сотен на какое-нибудь оборудование для мониторинга ветра, такое как мачта и регистратор данных. Будьте осторожны, полагайтесь только на онлайн-базу данных, в которой указана скорость ветра для заданного почтового индекса или ссылки на карту. Эти цифры на самом деле не учитывают местные условия, от которых будет зависеть небольшая турбина.

Насколько большим должен быть ветряк?

Когда вы удваиваете диаметр ротора, это увеличивает площадь охвата в четыре раза. Это потому, что площадь круга получается из квадрата радиуса (A = π r²). Таким образом, ротор диаметром 10 метров улавливает в сто раз больше ветра, чем ротор диаметром один метр.Это означает, что очень маленькие турбины не могут улавливать много ветра.

Самые маленькие турбины стоимостью несколько сотен фунтов подходят для зарядки 12-вольтовой батареи в лодке или караване. Однако для получения мощности, аналогичной мощности домашней солнечной фотоэлектрической крыши, потребуется турбина гораздо большего размера. Турбины мощностью в несколько киловатт будут иметь диаметр ротора несколько метров и должны быть установлены на высокой башне.

Сколько электроэнергии будет производить ветряк?

Это очень трудно предсказать, потому что скорость ветра сильно различается от места к месту. Мощность солнечной фотоэлектрической крыши довольно просто оценить, но гораздо сложнее сделать то же самое для небольшой ветряной турбины. Есть два фактора, которые оказывают большое влияние на выход энергии: размер ротора и скорость ветра.

Поставщики ветряных турбин должны иметь информацию о мощности, которую ветряная турбина будет производить при различных скоростях ветра. У них также должна быть оценка вероятного годового производства энергии для места с заданной средней скоростью ветра. Если у вас есть оценка скорости ветра для вашего участка, вы можете определить, сколько электроэнергии вы сможете произвести.

Если на участке хорошие средние скорости ветра, то турбина с диаметром ротора около 1 метра может дать вам несколько сотен киловатт-часов (кВтч) электроэнергии в год. Это примерно столько же, сколько одна солнечная батарея. Чтобы получать столько же энергии в год, сколько целая солнечная батарея на крыше, вам понадобится ротор диаметром около 4 метров. Для большинства домов такая турбина невозможна, но если у вас достаточно земли вокруг дома, это может быть возможно.

Насколько важна скорость ветра?

Удвоение скорости ветра даст в восемь раз больше энергии. Это означает, что если вы получите вдвое меньше ветра, чем ожидалось, у вас будет только одна восьмая часть доступной вам энергии. Поэтому очень важно, чтобы ветряная турбина была установлена ​​в самом ветреном месте.

На многих участках недостаточно ветрено, особенно в небольших масштабах.Скорость ветра значительно увеличивается с высотой, поэтому даже небольшие турбины нужно монтировать на высокой башне, подальше от зданий и деревьев. Эти препятствия будут создавать турбулентность, которая снижает выходную мощность и увеличивает износ.

Сколько стоят маленькие ветряки?

Турбина плюс башня и установка могут стоить от 2500 до 6000 фунтов стерлингов за номинальный киловатт (кВт). Очень маленькие ветряные турбины могут стоить несколько сотен фунтов, а их выходная мощность составляет доли киловатта.

При расчете возможных затрат на установку важно учитывать мачту, кабели, инвертор, контроллер заряда и любые другие компоненты.

Турбины предназначены для работы без особого обслуживания, но некоторые движущиеся части турбины, возможно, придется заменить в течение срока службы, который составляет около 20 лет. Если инвертор необходим, то его, вероятно, потребуется заменить в течение срока службы турбины.

Сколько это окупится?

Небольшая автономная турбина может сэкономить работу дизельного генератора на лодке или в отдаленном коттедже. Поскольку это может быть очень дорого, ветряная турбина может стать хорошей инвестицией в подходящем месте.

Для более крупной турбины, подключенной к сети, экономия будет зависеть от того, сколько вы используете на месте и какую цену вы можете получить за экспорт излишков. Поскольку в последнее время цены быстро росли, использование электроэнергии на месте в настоящее время может сэкономить от 35 до 40 пенсов за единицу (киловатт-час, кВтч). Однако в течение следующих 10–20 лет эта цена может снова упасть.

За вывоз излишков вы можете получить обратно платежи по схеме Smart Export Guarantee (SEG). Чтобы претендовать на платежи SEG, вам нужен тип интеллектуального счетчика, который будет измерять экспортируемую электроэнергию (многие интеллектуальные счетчики первого поколения не могут этого делать). Вы можете присмотреться и сравнить цены, предлагаемые для вашей экспортируемой электроэнергии. Некоторые компании могут предлагать более 5 пенсов за кВтч, но некоторые могут платить 1 пенс за кВтч или меньше. Учитывая нынешние потрясения на энергетических рынках, если вы подождете год или около того, могут появиться более выгодные предложения.

Сила сообщества

Крупномасштабные ветряные турбины могут использовать гораздо более сильные ветры на вершинах холмов, вдали от городов. Таким образом, инвестирование в крупную ветряную турбину, принадлежащую сообществу, обычно является для большинства из нас лучшим способом извлечь выгоду из энергии ветра.

Узнать больше

См. наш раздел вопросов и ответов ниже, а также книги, которые мы продаем, такие как «Ветровая и солнечная энергия».

Вы также можете посетить CAT на один день или посетить один из наших коротких курсов по возобновляемым источникам энергии. Наши курсы по ветряным турбинам, сделанным своими руками, основаны на надежных конструкциях Хью Пигготта (Scoraig Wind).

Чтобы найти поставщиков ветряных турбин мощностью в несколько киловатт, например, для подключения к сети, вы можете использовать списки аккредитованных установщиков и продуктов Схемы сертификации микрогенерации (MCS). Для более мелких ветряных турбин (в основном для автономной зарядки аккумуляторов) вы можете связаться со мной.

Эта страница была написана информационным сотрудником CAT Джоэлом Роусоном. Вы можете связаться со мной, чтобы задать дополнительные вопросы (выберите «бесплатную информационную службу» в форме) — например, если вы ищете специалистов по установке небольших автономных систем или больше о ветроэнергетике в масштабах сообщества.

Похожие вопросы

«Номинальная мощность» ветровой турбины, выраженная в киловаттах (кВт), представляет собой мощность, вырабатываемую при выбранной скорости ветра. Эта скорость довольно высока – часто 10 или 12 метров в секунду. Разные турбины имеют разную номинальную скорость ветра, поэтому при их сравнении не ориентируйтесь только на номинальную мощность.

Выходная мощность при более низких скоростях ветра будет существенно меньше. Чтобы получить общее представление о производительности турбины, найдите «кривую мощности» — график выходной мощности в зависимости от скорости ветра.

Бытовые ветряные турбины обычно имеют мощность от 1 кВт до 10 кВт. Очень маленькая турбина для использования на лодке может иметь мощность всего от 100 до 200 Вт.

На то, сколько энергии вы получите, влияет множество факторов, но консервативное эмпирическое правило заключается в том, что турбина мощностью 1 кВт на достаточно хорошем месте может генерировать 1000 кВтч в течение года.На лучшем месте годовая производительность может составлять 1500 кВтч на номинальный кВт.

Ветряной насос используется для подъема воды из скважины для обеспечения водоснабжения или орошения. В конструкции используется достаточно крупный многолопастный несущий винт, установленный на высокой башне.

За последние 150 лет или около того ветряные насосы были популярны в Америке и Австралии для обеспечения водой сельского хозяйства. Совсем недавно ветряные насосы стали использоваться в развивающихся странах.

У нас в CAT уже много лет есть ветряной насос. Нам не нужно качать воду из-под земли, поэтому наше сиденье двигает вверх и вниз, чтобы продемонстрировать доступную мощность.

Они довольно специфичны для конкретного места и требуют постоянного умеренного ветра для запуска и продолжения вращения. Вам нужно будет контролировать и оценивать свой сайт, чтобы правильно определить его размер. Ротор диаметром 3,5 метра, работающий при скорости ветра 3 метра в секунду, мог перекачивать 45 000 литров в день с глубины 5 метров.

Ветряные насосы имеют относительно низкие капитальные затраты и длительный срок службы (около 25 лет). Они хороши для автономных объектов, поскольку они полностью механические — например, нет необходимости в электричестве для работы контроллера. Тем не менее, они требуют 6-месячного обслуживания, а эффективность откачки падает при высокой скорости ветра. Ветряной насос может стоить несколько тысяч фунтов, но может быть экономически эффективным решением для крупномасштабного применения.

Для получения дополнительной информации о варианте «сделай сам» в интернет-магазине CAT продается книга «Как построить ветряной насос». Что касается коммерческих вариантов, ветряные насосы Poldaw производятся по всему миру, но, к сожалению, поставщик из Великобритании (GB Windpumps) недавно прекратил продажу. Ветряной насос Bosman используется в Нидерландах.

Технология использования возобновляемых источников энергии может быть идеальной для перекачки воды там, где нет сетевого электричества, поскольку подключение к сети может быть дорогим, а дизельный генератор шумным и загрязняющим окружающую среду.

Размер насоса

Два основных фактора, которые следует учитывать при поиске подходящего насоса, — это расход — количество воды, которое насос будет подавать, и напор — высота, на которую он будет поднимать воду. Они связаны, так как увеличение напора уменьшит подаваемый поток. Важно свести к минимуму изгибы и другие потери на трение в трубопроводе, так как для прохождения по ним потребуется большее давление, а поскольку давление и напор напрямую связаны, это фактически означает больший напор.

В технических паспортах производителей указан диапазон производительности каждого насоса, а на графиках показаны оптимальные сочетания расхода и напора. Насос, размер которого соответствует вашим потребностям, будет работать наиболее эффективно. Всасывающие насосы ограничены глубиной в несколько метров, поэтому для забора воды из колодца или скважины вам почти наверняка понадобится погружной насос. Для перекачивания сточных вод или сточных вод требуется насос, предназначенный для обработки дренажных или сточных вод.

Небольшие электрические насосы для циркуляции воды могут стоить десятки фунтов, в то время как насосы для забора воды из колодца или скважины, вероятно, будут стоить несколько сотен фунтов. Основные затраты будут заключаться в подаче электроэнергии на насос, особенно в автономном режиме. Поэтому сначала примите все соответствующие меры по экономии воды (такие как распылители, мульчирование растений для минимизации потерь воды и т. д.), поскольку они легко окупаются за счет энергии, сэкономленной за счет снижения спроса.

Автономные электрические насосы

Удовлетворение круглогодичной потребности в воде с помощью насоса на возобновляемых источниках энергии может потребовать комбинации фотоэлектрических панелей и ветряной турбины, поскольку это сбалансирует производство энергии в течение года. Солнечный свет и ветер, естественно, непостоянны, поэтому вам может понадобиться какое-то хранилище. Перекачка воды в резервуар (с последующим питанием под действием силы тяжести) в солнечные или ветреные периоды более эффективна, чем передача энергии батареям.При хранении большого количества воды вам необходимо сбалансировать затраты на большой резервуар (и опорную конструкцию) и затраты на батареи (а также их воздействие на окружающую среду и токсичность). Недорогая система управления может качать, когда это необходимо, и в противном случае отводить энергию на батареи, предоставляя дополнительные резервные возможности.

Цена маломасштабной системы возобновляемой энергии будет зависеть от мощности и максимальной необходимой мощности. Очень приблизительная оценка составляет от 5 до 10 фунтов стерлингов за установленный ватт. Размещение генерирующего оборудования рядом с насосом сводит к минимуму затраты и потери мощности, связанные с прокладкой кабелей. Поскольку небольшие турбины и фотоэлектрические панели обычно вырабатывают напряжение 12 или 24 вольта, низковольтный насос позволит вам обойтись без дорогостоящего инвертора (для повышения напряжения до 240 вольт).

Механические насосы

В крупных насосных установках можно избежать потерь в электрических системах, напрямую используя механическую энергию. См., например, вопрос о ветряных насосах на нашей странице о ветроэнергетике или вопрос о гидроцилиндрах на нашей странице о гидроэлектростанциях.

Подписка на «зеленый тариф» от компании, ориентированной только на возобновляемые источники энергии, — отличный способ поддержать отрасль возобновляемой энергетики. Сменить поставщика теперь очень просто, и в большинстве случаев это никак не повлияет на ваши поставки.

Одна из проблем заключается в том, что небольшие компании, специализирующиеся на возобновляемых источниках энергии, могут не участвовать в схеме «Теплый дом со скидкой» (хотя, если у них будет достаточно клиентов, они будут привлечены к ней). Эта схема дает скидку людям, которым грозит топливная бедность, например, тем, кто получает гарантийный кредит пенсионного кредита и некоторым другим. Если это относится к вам, вам нужно будет остаться с более крупным поставщиком, чтобы получить эту скидку.

Какой зеленый тариф?

Мы рекомендуем выбирать компанию, которая поддерживает только возобновляемые источники энергии. Это означает, что ваши деньги не пойдут косвенно на эксплуатацию или строительство электростанций, работающих на ископаемом топливе.

Правительство требует, чтобы все поставщики электроэнергии включали некоторое количество электроэнергии из возобновляемых источников.Если они просто предлагают зеленый тариф в качестве одного из ряда тарифов, то они могут просто взимать надбавку за электроэнергию, которую они обязаны производить по закону! Вот почему мы рекомендуем компании, которые инвестируют ваши платежи за электроэнергию только в более возобновляемую электроэнергию.

Если достаточное количество людей подпишется на тарифы на возобновляемую энергию у этих поставщиков, тогда спрос на возобновляемую электроэнергию превысит минимальные требования правительства. Поэтому, помимо регистрации сами, поощряйте других делать то же самое.

Веб-сайт Ethical Consumer дает рейтинг, основанный на этических и экологических показателях поставщиков электроэнергии и газа. Вы должны быть подписчиком Ethical Consumer, чтобы увидеть весь отчет, который содержит более подробную информацию.

У меня зеленый тариф – могу ли я использовать столько электроэнергии, сколько захочу?

Важно помнить, что подписка на такой тариф не означает, что вы можете оставить весь свет включенным, потому что все это без выбросов углерода! Если вы используете больше электроэнергии по зеленому тарифу, это означает, что меньше энергии из возобновляемых источников остается для тех, кто не пользуется зеленым тарифом. Это означает, что будет сжигаться больше ископаемого топлива, чтобы покрыть свою долю энергопотребления.

Кроме того, все средства производства электроэнергии оказывают определенное воздействие на окружающую среду, включая энергию и материалы, которые используются при производстве и установке. Меры по энергосбережению жизненно важны, потому что гораздо проще удовлетворить наши потребности в электроэнергии с помощью таких источников энергии, как ветряные электростанции, энергия волн и приливов. В нашем проекте Zero Carbon Britain гораздо больше подробностей о том, как мы можем удовлетворить все наши потребности в энергии, используя только возобновляемую энергию.