История развивается по спирали, и это доказывает тот факт, что до века индустриализации люди использовали энергию ветра и воды, строили мельницы и ходили под парусами. Сейчас когда человечество почти полностью перешло на энергию мирного атома и сжигания углеводородов, люди стали задумываться о сохранении экологии и безопасности используемых технологий.

Ветрянная электростанция на горе

Итак, рассмотрим два вида возобновляемых источников энергии:

Солнечные батареи

Солнечные батареи обладают высокой надёжностью и эстетичностью, но при этом вызывают некоторые трудности в эксплуатации связанные с преобразованием и накоплением энергии. Требуют ухода (регулярной очистки поверхности) и работают только в светлое время суток. Энергия получаемая от фотоэлементов является бесплатной, а работа всей системы экологична и бесшумна.

Солненая батарея на крыше

Система солнечных батарей состоит из непосредственно самих солнечных фотоэлементов, проводников соединяющих элементы, инвертора-преобразователя, аккумуляторных батарей, блока автоматики. Блок инвертора и аккумуляторы должны располагаться в помещении с небольшим перепадом температур, и оборудованным системой вентиляции. Стоимость данной технологии довольно высока, но первоначальные затраты окупятся в процессе эксплуатации. Средний срок окупаемости солнечных батарей составляет около 6 лет.   

Преимущества:

  • Доступность технологии и простота установки;
  • Портативность и мобильность;
  • Минимальное обслуживание и сервис;
  • Срок службы (50 лет и более);
  • Возможность работы в различных климатических условиях. 

Недостатки:

  • Работает только в светлое время суток;
  • Сложна в производстве;
  • Высокая стоимость;
  • Низкий КПД;
  • Ограниченный срок службы аккумуляторных батарей.

Коллерктор солнечных батарей

Ветровые электростанции

Ветровые электростанции преобразует энергию ветра в электрическую. Для превращения энергии ветра в механическую работу используются лопастевые электрогенераторы с горизонтальным валом, установленным в направлении ветра.

Ветрогенераторы с вертикальным валом используются реже, так как они имеют более низкий КПД. Такой ветровой генератор стоял на судне Калипсо 2 под управлением Жака-Ива Кусто. Существует несколько способов превращать ветер в электроэнергию. Одним из основных является ветряное колесо. Ветровые электростанции по принципу строения ветряного колеса делятся на три типа: пропелерные, роторные, барабанные.

Ветрянные электростанции

Карусельные и барабанные ветроустановки имеют вертикально установленный вал, который вращается под действием ветра на лопасти, размещенные с одной стороны оси, тогда как другие закрываются ширмой или поворачиваются ребром к ветру. Такая электростанция довольно громоздкая  и менее эффективна. Поэтому в современной ветроэнергетике используэтся пропелерный тип ветродвигателей, который имеет высокий коэффициент использования энергии ветра.

Недостатки ветровой электростанции заключаются в следующем:

  • ветер почти всегда дует неравномерно;
  • ветровая электростанция работает на полную мощность только определенное время;
  • для компенсации подачи тока ветроустановки снабжают аккумуляторами, но это довольно дорого. 

Ветровые электростанции и солнечные батареи не могут сами по себе служить надежной основой энергетики. Они дополняют основные мощности, внося определенный вклад в производство электроэнергии, или являются источником энергии в отдаленных или изолированных местах, куда трудно или невозможно обеспечить подачу электроэнергии обычным способом. 

Схема подключения солнечных батарей и ветрогенератора