Energia prawie za darmo - magazyntd.com

Energia prawie za darmo

Przykład małej instalacji niezależnej

Przykład małej instalacji niezależnej

Scott Cressman

2007-07-03

Panel słoneczny wykorzystywany do zasilania telefonu na autostradzie.

Przykład systemu o mocy 6,10 kW

Przykład systemu o mocy 6,10 kW

2007-07-03

---

W czasach wielkiego popytu na energię coraz częściej mówimy o wykorzystywaniu jej alternatywnych źródeł: słońca, wody i wiatru. Szczególnie popularne stają się obecnie elektrownie słoneczne.

Baterie słoneczne wynaleziono na początku lat 50. XX wieku w laboratorium amerykańskiej firmy Bell. Była to odmiana tranzystorów. Niestety technologia, z powodu wysokich kosztów, nie wyszła z fazy laboratoryjnej przez następne 10 lat. Od tamtych czasów koszt produkcji baterii o mocy 1 wata zmniejszył się z 40 tysięcy dolarów do około 6 dolarów. Produkcję małych urządzeń elektronicznych zasilanych bateriami słonecznymi rozpoczęto na początku lat 70. Dzisiejsze kolektory słoneczne są w stanie zasilić całe Stany Zjednoczone. Aby „zatrudnić” słońce do produkcji około 4000 bilionów kWh do tego potrzebnych, konieczne byłoby zainstalowanie kolektorów słonecznych o powierzchni 32 000 km kw., co jest równe obszarowi poligonu wojskowego w Nevadzie.

Jak to działa?
Promienie światła padające na krzemową powierzchnię kolektorów wytwarzają w nich napięcie. Zależy ono od ilości światła padającego na panel. Im więcej światła, tym więcej energii można wygenerować. Energię w postaci prądu elektrycznego o stałym napięciu (DC) możemy wykorzystać na tysiące sposobów, od zapalenia żarówki po zasilanie laptopa. Jest to oczywiście układ bardzo uproszczony, ale w pełni sprawny. Aby można było wykorzystać go w praktyce, potrzebne są jeszcze urządzenia pomocnicze, tj. regulator napięcia, akumulatory magazynujące energię, kontrolery, bezpieczniki, inwertory itp.

Rozróżniamy kilka rodzajów systemów wykorzystujących energię słoneczną:

1. Niezależna instalacja pracująca tylko wtedy, gdy słońce oświetla panele słoneczne. Nazywamy ją PV – bezpośrednią. Energia z panela słonecznego (DC) bezpośrednio zasila pompę, która przesyła wodę do zbiornika. Jest to najprostszy system, ale zarazem najbardziej efektywny. Im więcej słońca, tym szybciej pracuje pompa. Instalacja jest niskonapięciowa (12-48 woltów) i dzięki temu prosta w budowie i niezawodna. Koszt instalacji 200-watowej to około 1600 dolarów.
2. System bez baterii przechowujących energię, działający równolegle z siecią energetyczną. Energia elektryczna z kolektorów słonecznych dostarczana jest w postaci prądu stałego (DC) do inwertora, gdzie zostaje zamieniona na prąd zmienny (AC), czyli taki, jaki mamy w sieci. Inwertor dostarcza energię elektryczną prosto do naszej domowej instalacji. W przypadku zainstalowania zwrotnego licznika elektrycznego, w momencie nadprodukcji sprzedajemy prąd naszej regionalnej firmie elektrycznej. Wadą takiej instalacji jest to, że nie magazynuje energii, więc nie może produkować prądu w nocy. W tym czasie pobieramy energię z miasta. Zaletą natomiast jest prosta instalacja, niewielka liczba urządzeń i ich niewielkie wymiary, niskie koszty części ze względu na brak baterii. Ten system (jeśli posiada licznik zwrotny) kwalifikuje się do rządowych programów oszczędności energii. Koszt instalacji 10-kilowatowej wynosi około 80 tysięcy dolarów.
3. Mały niezależny system z akumulatorami, przeznaczony do ograniczonego użytku w domach wakacyjnych czy kempingowych. Energia z kolektorów słonecznych, gromadzona w akumulatorach, przeznaczona jest do późniejszego użycia, np. do uruchomienia urządzeń gospodarstwa domowego, które zużywają więcej energii, niż panele słoneczne mogą na bieżąco dostarczyć. Najczęściej używa się prądu stałego, przy którym nie trzeba stosować inwertorów (zamieniających napięcie DC w AC). Dla bezpieczeństwa napięcie w sieci jest niskie (12-48 woltów). Koszt instalacji 1,5-kilowatowej to 9 tysięcy dolarów.
4. Niezależny system przeznaczony do domu mieszkalnego. Generalnie bardzo podobny do systemu poprzedniego, czyli do systemu kempingowego, powiększony odpowiednio do potrzeb domu lub kompleksu mieszkalnego. Składa się z paneli słonecznych, kontrolerów ładowania akumulatorów, banku akumulatorów magazynujących energię, często dodatkowo wzbogacony o wyrafinowany system kontroli i zabezpieczeń. Największą różnicę stanowi pokaźnych rozmiarów inwertor zamieniający prąd stały na zmienny. Powiększa on koszty całej instalacji, mimo iż sama instalacja elektryczna AC jest dużo tańsza od instalacji DC, oraz wszystkie urządzenia zasilane prądem zmiennym są tańsze i łatwiej dostępne niż zasilane prądem stałym. Inwertor jest urządzeniem niezbędnym przy dużych instalacjach słonecznych. Koszt instalacji 10-kilowatowej wynosi około 90 tysięcy dolarów.
   

Z powodu wielu czynników mających wpływ na funkcjonowanie baterii słonecznych, takich jak położenie geograficzne, średnie naświetlenie roczne, powierzchnia dachu czy potrzeby energetyczne, każdy system powinien być projektowany indywidualnie, niezależnie od tego, czy będzie to mały kempingowy domek czy olbrzymia rezydencja.

Nie musimy od razu budować elektrowni zasilającej nasz dom. Kolektory słoneczne można wykorzystać do ładowania telefonu komórkowego na wycieczce w góry, gdzie dostęp do sieci jest ograniczony. Niektóre firmy samochodowe instalują panele słoneczne na dachu pojazdu, by w gorące dni, gdy stoi on na parkingu, energia słoneczna napędzała wentylatory chłodzące wnętrze. Dosyć popularne są także samowystarczalne wentylatory strychowe, zasilane bateriami słonecznymi, działające zupełnie niezależnie od sieci elektrycznej w naszym domu. Nawet firmy lotnicze instalują w szybowcach baterie słoneczne do zasilania elektroniki pokładowej, w miejsce ciężkiego akumulatora. Może w czasie wyjazdu mały podręczny kolektor słoneczny przyda się, by „nakarmić” wyładowany akumulator w aparacie cyfrowym? W sklepach pojawił się też bardzo duży asortyment różnego rodzaju oświetlenia ogrodowego zasilanego bateriami słonecznymi.

Zalety systemu baterii słonecznych to: brak ruchomych części, bardzo niskie koszty eksploatacji, łatwe instalowanie, bezpieczna, niskonapięciowa instalacja, łatwa kontrola. Jedyną wadą jest dość wysoka cena panela słonecznego. Panel o mocy 150 watów kosztuje w granicach 600-800 dolarów, w zależności od ilości, jaką kupujemy. Jak można szybko obliczyć, w pełnym słońcu taki panel może zasilić jedynie dwie 75-watowe żarówki. Do kosztów doliczyć należy instalację urządzeń kontrolnych i akumulatorów.

Na pomoc w uporaniu się z tymi wydatkami przychodzą instytucje rządowe. W większości stanów istnieją programy dofinansowujące budowę domowych elektrowni słonecznych, wiatrowych czy wodnych. W stanie Nowy Jork dofinansowania dochodzą nawet do 4,5 dolara za wat zainstalowanych paneli słonecznych. W New Jersey, w zależności od wielkości całej instalacji, aż do 5,5 dolara za wat. Pomoc można również uzyskać w formie nieoprocentowanego kredytu i 25% zwrotu od podatku. Dzięki temu poniesione koszty mogą zostać obniżone aż o 60%.

Przykład:

3-kilowatowy system zainstalowany przez specjalistę (około 8 dolarów za wat): 24 000 dol.
Dofinansowanie stanowe 4 dolary za wat: 12 000 dol.
Koszt instalacji: 10 500 dol.
Zwrot podatku 25%: 2625 dol.
Koszt ostateczny: 9375 dol.

Więcej informacji można uzyskać na nowojorskiej stronie internetowej:
http://www.nyserda.org