Сплошные гирлянды-спирали из металлических или полимер­ных листов с современным долговечным декоративным покрытием (используются для изготовления наружной рекламы и отделки зданий, довольно дороги) могут найти интересное применение на городских улицах. Сочетание низкого шума, высокого КПД и привлекательного нарядного внешнего вида делают их отличными кандидатами на раз­мещение вместо флагов на фонарных столбах городских магистралей.

Три трехметровые гирлянды (рис. 1.24) диаметром 33 см, закре­пленные на одном столбе, эквивалентны по мощности ветроколесу диметром 2 метра — неплохой довесок к декоративной функции. Можно также располагать ветрогирлянды поперек улиц аналогично рекламным растяжкам. Вообще, вращающаяся гирлянда-спираль может неплохо вписаться в облик современного города, открывая новые возможности для дизайнеров и снижая затраты на уличное освещение.

Например, панно из размещенных вплотную ветро — гирлянд с согласованной частотой вращения (т. е. механически замкнутых на один генератор) и с нане­сенными на поверхность спиралей элементами изо­бражения, может создавать различные визуальные эффекты, включая некое подобие анимации.

Такой необычный рекламный щит за счет двой­ного применения может иметь высокую окупае­мость. В безветрие или при слабом ветре, не несущем почти никакой энергии, ветрогирлянды могут при­нудительно стопориться, или приводиться в движе­ние с нужной угловой скоростью для формирования рекламного изображения, и вырабатывать электриче­ство при сильных ветрах, которые собственно и пере­носят львиную долю энергии, но дуют относительно небольшое количество часов в году.

Удачное место для размещения малошумных гир­лянд в городской черте, — плоские крыши высоких домов. Во-первых, это гарантированное обдувание со всех сторон, а во-вторых, размещенные по периметру здания крайние гирлянды также могут выполнять декоративные и рекламные функции.

Ветроэлектрические установки Ml—М5 предназначены для выра­ботки электроэнергии за счет ветрового потока. Они могут исполь­зоваться в отдаленных и изолированных местах, в различных кли­матических районах с благоприятными ветровыми условиями, где отсутствует централизованное электроснабжение или его подача нерегулярна.

Например, М-1-24 обеспечивает потребителей электроэнергией для питания ламп освещения, бытовых приборов, линий теле — и радио — коммуникаций, устройств спутниковой и сотовой связи компьютера, устройств бытовой и специальной связи, передвижных и стационар­ных пунктов навигационных и метеорологических постов, радио­станций, маяков и радиомаяков, медицинской и научной аппаратуры, водяных насосов, для обеспечения зарядки аккумуляторов и т. д.

Наличие аккумуляторной батареи обеспечивает электропита­ние потребителей и их работоспособность при отсутствии ветра. Подключение инвертора к блоку управления позволяет преобразовать постоянное напряжение 24 В в переменное 220 В.

М-1000-24 автономная, надежная, автоматическая установка, не тре­бует дежурного персонала в процессе эксплуатации и предназначена для автономного энергообеспечения индивидуальных потребителей (фермеров, садоводов, дачников, вахтовиков, охотников, рыболовов, геологических экспедиций), а также навигационных, метеорологиче­ских, радиорелейных и других постов в обеспечении бесперебойным питанием в полевых условиях. Характеристики ветроэлектрических установок Ml—М5 приведены в табл. 1.4.

Количество вырабатываемой электроэнергии М-1-24 при средней скорости ветра:

5 м/с — 340 Вт х 24 ч = 8,2 кВт-ч в сутки;

6 м/с — 400 Вт х 24 ч = 9,6 кВт-ч в сутки;

7 м/с — 500 Вт х 24 ч = 12,0 кВт-ч в сутки.

Чтобы чувствовать себя уверенно и комфортно семье из трех чело­век, проживающих в загородном доме, расход электроэнергии должен быть не менее 2 кВт-час в сутки (по данным ЮНЕСКО).

Ниже в приведено реальное потребление электроэнергии в сутки семьей из трех человек. Как видно из табл. 1.5 количество электро­энергии, вырабатываемой электростанцией М-1000-24 за сутки при средней скорости 4 м/с вполне хватает для обеспечения потребностей семьи из трёх человек в освещении и других бытовых нуждах.

Эту солнечную батарею создал своими руками один из авторов книги, Германович Виталий, поэтому в этом разделе повествование ведется от первого лица (прим, редактора). Перейдем к его рассказу.

В свое время, начитавшись в интернете разных статей о самодель­ных солнечных батареях, я тоже увлекся идеей собрать что-нибудь своими руками. Последней каплей, подтолкнувшей меня к реальным действиям, стала статья американца Майкла Дэвиса о сборке солнеч­ной батареи из элементов, купленных на аукционе eBay.

Первым делом, я купил на аукционе сотню солнечных элементов, точно таких, которые Майкл описывал в своей статье. Эти элементы оказались еще и самыми дешевыми и доступными.

Вдобавок мне пришлось у другого продавца заказать специальный карандашный флюс, припой, а также плоские соединительные прово­дники.

Получив все посылки, я первым делом стал экспериментировать — сделал тестовую батарею из обломков, образовавшихся при пересылке.

Далее пошел длительный и утомительный процесс припаива — ния проводников к элементам. Эта работа заняла много времени. Несколько раз я делал перерывы на неделю-другую, а то пайка про­водов уже начинала сниться по ночам.

Совет.

Если соберетесь пойти по моим стопам и собрать свою солнечную батарею, послушайте моего совета — покупайте элементы с уже припаянными проводниками! Сбережете время и нервы.

В процессе пайки, я увидел на YouTube, как с такими же элементами мучаются другие самоделыцики. Поэтому решал отснять парочку видеороликов, чтобы поделиться своим опытом. Вот так выглядит процесс пайки проводников, если вы уже «набили руку».

Примечание.

Ролики доступны на http://germarator. ru/post/148.

Припой без содержания свинца для пайки солнечных батарей, кото­рый сейчас активно продается на eBay, я использовать не рекомен­дую. Такое ощущение, что он имеет высокую температуру плавления. В результате, при использовании маломощного паяльника паять эле­менты очень трудно. Элемент при пайке работает, как радиатор — вы касаетесь его паяльником, и припой моментально затвердевает, а рас­плавить его паяльник нормально не может — элемент отводит тепло в воздух. Именно поэтому все американцы рекомендуют использовать мощный паяльник на 60—90 Вт.

Я же, как видите, обошелся 25-ти ваттным, т. к. использовал обыч­ный отечественный припой ПОС-61. У этого припоя низкая темпера­тура плавления и мощности паяльника вполне хватает, чтобы поддер­живать его в расплавленном состоянии пока вы ведете пайку.

Совет.

Припой берите в виде тонкой проволоки (1—Змм). С прутковым припоем работать неудобно— для маломощного паяльника его приходится резать на кусочки.

На http://germarator. ru/post/148 показано, как определить, какой длинны нам нужны отрезки соединительных проводов. Просто я в сети постоянно встречал ошибочный совет взять удвоенную ширину элемента и прибавить ширину зазора между элементами. Эти совет­чики не учитывают, что на обратной стороне провод припаивается к контактной площадке, которая примерно на 1,5 см отстоит от края.

На каждый элемент надо 2 провода, сэкономив 1,5 см на каждом мы получим около 3 метров (!!!) экономии провода на сотне элементов.

Но экономия в этом вопросе — не главное. Просто впоследствии, когда вы будете объединять элементы в батарею, вы все-равно отре­жете лишние сантиметры провода, чтобы он не болтался и не приво­дил к короткому замыканию, касаясь соседних проводов. Так зачем нам потом делать лишнюю работу?

Следующий совет касается того, как именно из длинного про­вода нарезать отрезки одинаковой расчетной длинны. Мне нужны были отрезки по 155 мм. Я взял две полоски картона толщиной 3 мм и шириной примерно 71—72 мм, намотал на эту катушку провод. Каждый виток, получился примерно 155 мм. Это гораздо проще, чем измерять линейкой каждый отрезок.

Ну ладно… Провода к элементам припаяны, идем дальше.

Первым делом надо определиться с материалами, которые мы будем использовать для нашей солнечной батареи.

В своей статье Майкл Дэвис рекомендует использовать дерево и фанеру. Безусловно, это материалы доступны и легко обрабатываются. Но они также очень сильно подвержены воздействию окружающей среды. Как вы не прокрашивайте дерево, оно рано или поздно у вас облезет и начнет гнить. Поэтому я искал материал, который не будет бояться условий окружающей среды.

Стекло — хороший выбор. Материал прочный, его можно резать и клеить, а при наличии сноровки — даже сверлить. Если использовать в качестве фронтального покрытия солнечной батареи специальное стекло или даже обычное, но высокой чистоты, то можно уменьшить потери и повысить итоговую выходную мощность. Но со стеклом есть одна проблема — оно хрупкое и бьется. Раз в несколько лет у нас ста­бильно случается град. Поэтому стекло может не выдержать, и тогда работа нашей батареи закончится — осколки разбившегося стекла повредят хрупкие солнечные элементы.

В итоге, выбирая материал который не проводит электричество, обладает эластичностью, легко обрабатывается, не гниет, достаточно прочный и при этом легкодоступен, я остановил свой выбор на обыч­ном оргстекле.

Фронтальное покрытие — тонкое оргстекло 2 мм, подложка — тол­стое 4 мм. В качестве подложки можно использовать текстолит, но мне не удалось найти в продаже листы подходящей толщины и размера.

В промышленных солнечных батареях применяют герметизацию, стекло спекается со специальной пленкой, что придает ему дополни­тельную прочность. Фактически, промышленная СБ представляет собой триплекс. Сильный град, конечно, может повредить батарею, но разлета осколков стекла не будет. К сожалению, такой метод герме­тизации в домашних условиях не доступен.

Еще я рассматривал различные варианты герметизации по техно­логии пленочного и заливного триплекса (стекольщики знают), но все это оказалось дорого и нереализуемо в домашних условиях.

Американцы советуют для герметизации использовать прозрачный эпоксидный кампаунд Sylgard 184. Купить его можно на том же eBay по 50 баксов за банку. Проблема только в том, что этой банки хватит лишь на заливку одной солнечной батареи. Продавец пишет, что хва­тит на две — не верьте.

Короче, я решил совсем отказаться от идеи герметизации элемен­тов. Это конечно ведет к уменьшению мощности, но зато сильно упро­щает конструкцию.

Для того, чтобы в солнечной батарее элементы шли ровными рядами я сделал простую сборочную панель из фанеры.

Лементы имеют размер 81×150 мм, на зазоры я оставил по 5 мм, поэтому на фанере нарисовал сетку с ячейками 86×155 мм. Чтобы при сборке проще было укладывать элементы, и они не съезжали, я приклеил обычные пластиковые крестики, применяемые при укладке керамической плитки.

Немного напишу о размерах. Я исходил из имеющихся материа­лов. Оргстекло мне удалось купить размером 76×68 см. В такой раз­мер помещается 4 цепочки по 8 элементов — всего 32 шт. Вообще-то, для сборки солнечной батареи на 12 В рекомендуется использовать 36 элементов (4×9).

Примечание.

Однако, учитывая, что я все-равно буду собирать цепочку СБ и использовать «умный» контроллер, я решил немного пожертво­вать напряжением и мощностью. Зато изделие получилось из лег­кодоступных материалов.

32 солнечных элемента позволят получить батарею мощностью примерно 50 Вт. Каждый элемент имеет пиковую мощность порядка
1,75 Вт (в сумме 56 Вт), но часть мощности потеряется из-за переот — ражения на стекле и отсутствия подбора элементов по параметрам.

ШШ Совет. ini

пи Также отмечу, что количество цепочек элементов в солнечной батарее желательно делать четным, чтобы полюса оказались с одной стороны, и их можно было компактно вывести в одну ком­мутационную коробку. Если сделать, например, три цепочки, то полюса батареи у вас окажутся по диагонали друг к другу.

Продолжаем сборку: устанавливаем получившуюся сборочную панель на горизонтальную поверхность и укладываем солнечные эле­менты.

После этого надо опять немного поработать паяльником. У меня на пайку ушло 2 вечера, часа по 2 каждый день. Цепочки между собой соединяются при помощи специальной шины — более широкого пло­ского провода. Этими же шинами делается вывод полюсов батареи наружу. Помимо двух полюсов я решил сделать еще и вывод «сред­ней точки». Чуть позже объясню зачем. Вывод наружу делается через отверстия в подложке.

Для приклеивания элементов к подложке я решил использовать най­денную в магазине монтажную ленту. Она из какого-то пористого поли­мерного материала, мягкая и имеет с двух сторон клейкий слой. Держит очень крепко, предназначена для работы на открытом воздухе.

Нарезаем ленту на небольшие кусочки и приклеиваем их ко всем элементам ровно по центру. Пайка на контактных площадках у меня получилась выпуклой, поэтому я клеил ленту в два слоя.

Надо чтобы клейкая площадка возвышалась над контактами и над пластиковыми «крестиками» сборочного стола. Потом, когда мы на элементы приложим подложку и прижмем ее, клейкие площадки при­клеятся к ней. И каждый элемент окажется надежно закрепленным на подложке. После приклеивания элементов, поднимаем подложку (с ней поднимаются и все элементы), переворачиваем и видим вот такую красоту.

Впоследствии я при помощи кусочков монтажной ленты еще и шины закрепил на подложке, чтобы не болтались.

Теперь как-то надо закрепить фронтальное стекло. Для этих целей я использовал ту же монтажную ленту, но только более широкую. Цвет значения не имеет, у меня оказалась светлая.

Борта и клейкие площадки для элементов я тоже делал из двух слоев ленты, чтобы они получились примерно такой же высоты.

Наклеив второй слой ленты на борта, я оставил сверху защитную бумажную пленку по всей длине ленты. Дело в том, что к оргстеклу она приклеивается очень быстро и прочно, если накладывать фрон­тальное стекло прямо на клейки слой, его не получится выложить ровно с подложкой — обязательно будет какой-то перекос.

В решении этой проблемы помогла хитрость, подсмотренная у сте­кольщиков, занимающихся изготовлением заливного триплекса. На каждом бортике мы отрываем бумажный слой только на концах и загибаем его концом наружу.

После этого накладываем фронтальное стекло и выравниваем его края с краями подложки. А дальше просто вытягиваем защитную бумажную пленку, слегка приподнимая край стекла. После опускания оно моментально приклеивается. Стык получается ровный и краси­вый.

Я пока оставил на оргстекле защитную пленку. Планирую оста­вить ее до самого последнего момента — до установки, чтобы свести

к минимуму количество возмож­ных царапин при хранении и транспортировке.

Вот как выглядит моя солнеч­ная батарея на текущий момент. Вид спереди (рис. 3.12).

Прозрачная подложка позво­ляет визуально контролировать все контакты, а в случае появле­ния трещин в элементах, их будет видно на просвет.

Рис. 3.12. Вид солнечной батареи спереди В верхней части С обратной

стороны батареи прикреплена клеммная планка на 3 контакта. В нее выведены полюса солнечной батареи и «средняя точка».

Зачем, спрашивается, нужен этот третий контакт? В принципе, можно обойтись и без него. Но с ним можно сделать две хитрости:

♦ в случае необходимости, можно будет включить в работу только половину солнечной батареи и получить 6 В, вместо 12 В;

♦ третий контакт позволяет поставить на каждую половину бата­реи отдельный шунтирующий диод.

Зачем нужен шунтирующий диод? Если кратко, то он не позволяет элементам батареи, на которые падает тень, расходовать мощность, генерируемую остальными элементами, на которые светит солнце. В идеале, шунтирующий диод должен стоять на каждом элементе, но на практике это делают редко. Обычно ставят шунтирующий диод на всю батарею. Хотя еще чаще его вообще не ставят, предполагая, что бата­рея будет стоять там, где на нее тень упасть не может. Ну а я решил поставить шунтирующие диоды на каждую половину батареи — если одна половина попадет в тень, вторая будет работать.

А теперь о том, что еще осталось сделать. Во-первых, рамку для батареи. Для этого я уже подыскал алюминиевый профиль «уголок». Надо выпилить 4 отрезка на каждую сторону солнечной батареи: 2 по 76 см и 2 по 68 см. Спилы делаются под углом 45 градусов, чтобы потом они ровно стыковались друг с другом.

■■ Совет.

|Н| Кстати, можно также заказать рамку в багетной мастерской. У них есть толстый алюминиевый профиль, из которого рамы для картин делают. Там же дадут специальные прижимные пружины, уголки и «ушки».

Но если хочется сделать самому — используйте просто алюминие­вый уголок. Ушки можно сделать из него же, а закрепить это все вин­тами, думаю — не проблема.

Теперь «подобьем бабки». Для удобства, все цены буду приводить в долларах. Элементы куплены на eBay, в посылке было 110 штук. Цена 199$. Однако, сверху пришлось оплатить доставку — 40$ и таможен­ную пошлину — 60$. Итого около 300$ за сотню элементов (несколько сломались). На батарею пошло 32 элемента, что в деньгах — 96$.

Там же были куплены шины, карандашный флюс, припой и диоды Шоттки. Все вместе с доставкой от разных продавцов в пересчете на одну батарею обошлось примерно в 30$.

Оргстекло — примерно 20$ за два листа.

Монтажная лента: половина катушки шириной 9-мм и полторы катушки шириной 2 см — примерно 5$. Алюминиевый профиль — 5$ за две «палки» по 2 метра.

Канифоль, отечественный припой, клеммная планка, винты/ гайки — накинем еще 3—4$.

Итого у меня получается примерно 160$ на одну солнечную батарею.

Сейчас, покупая элементы небольшими партиями (чтобы не пла­тить таможенную пошлину) и с уже припаянными проводами и шинами в комплекте, я думаю, что можно уложиться и в меньшую сумму. Но даже 160 баксов за солнечную батарею в 50 ватт — это неплохой результат — солнечная батарея промышленного производ­ства мощностью 50 Вт стоит до 350$.

Не надо только забывать, что для сборки собственной солнечной батареи нужно ВРЕМЯ!!!

Обжитая часть России бедна ветровыми ресурсами. Средняя ско­рость ветра в 4—5 м в секунду характерна для большинства промыш­ленных районов. Малая скорость ветра означает малую мощность ветрового потока. И, кроме того, значительное количество безветре — ных дней. ВЭУ в России в основном будут работать треть или поло­вину времени.

Ветрообильные районы — это прибрежные территории, располо­женные вдоль морей и крупных озер. Побережье Северного Ледовитого океана, побережье Тихого океана имеют хороший ветровой потенциал, но они мало обжиты, и поэтому создание Ветроустановок, ветропарков представляет там сложности (http://www. manbw. ru).

К районам, благоприятным для размещения ветряков, можно, пожалуй, отнести несколько километров побережья в Ленинградской области вокруг Финского залива и Ладожского озера. Морское побе­

режье Ростовской области и Краснодарского края. Приморский край (район Владивостока). Перспективны ветрозапасы в Мурманской и Архангельской областях, но там более суровые условия для исполне­ния проектов ветропарков. Средняя скорость ветра в некоторых горо­дах сведена в табл. 1.1.

Ветроустановка хорошо работает только в связке с электросетью. Возможно, в будущем удастся довести до практического и дешевого использования водородную энергетику, что позволит безболезненно запасать энергию, произведенной ветроустановкой. Пока же ветроу — становки привязаны к линии электропередач.

Первым делом нужно сделать и установить мачту. Нужен трехме­тровый кусок водопроводной трубы диаметром 1Уа дюйма. Дальше сборка происходила быстро. Вбив в землю четыре больших деревян­ных кола, следует привязать к ним нейлоновые растяжки (рис. 1.38). Талрепы на нижних концах растяжек должны позволять без труда выровнять мачту по вертикали. Со временем нейлоновые растяжки

Рис. 1.38. Установка /V 7чты

могут быть заменены тросами, а деревянные крлья стальными. Но и сейчас все работало прекрасно.

А на этой фотографии (рис. 1.39) с близкого расстояния показано, как закрепить растяжки в верхней части мачты.

На фотографии (рис. 1.40) видно установленное на землю осно­вание мачты, и провод, выходящий через тройник в нижней части трубы. Для подключения генератора к контроллеру можно использо­вать старый сетевой удлинитель со сломанной розеткой, обкусив его

с обоих концов. Протащить провод через трубу было совсем легко, т. к. стояла холодная погода, и провод был очень жестким. В теплую погоду для этого, скорее всего, потребовалась бы специальная сталь­ная поволока.

На этой фотографии (рис. 1.41) показана турбина, установленная на конце мачты. Следует нанести смазку на трубу в нижней части флю­гера и вставить ее в верхнюю часть водопроводной трубы. Получился прекрасный подшипник.

Подул ветер, и турбина закрутилась (рис. 1.42). Впрочем, турбина все равно давала много энергии, несмотря на то, что скорость ветра не превышала 10 м/с.

После целого дня проведенного на садовом участке, неизбежно воз­никает вопрос о том, каким образом смыть с себя всю грязь перед воз­вращением в город. А жаркие дни бывает охота и просто освежиться в перерыве между работой. Если на вашем участке отсутствует полно­стью благоустроенный всеми удобствами дом, то сделать это бывает довольно сложно.

Поэтому многие дачники испытывают дискомфорт. Чтобы избе­жать подобных ситуаций и не мучить себя — можно воспользоваться последней технической новинкой, разработанной специально для любителей садоводства — дачным душем.

Обливание из ковша — дело хлопотное и малоприятное, тем более оно никогда не станет полноценной заменой настоящему душу. Каждый раз топить баню, если вам повезло и на вашем участке она имеется — также неудобно, так как на это тратится очень много вре­мени и средств. Поэтому дачный душ станет для вас идеальным вари­антом при решении этой проблемы.

При покупке душа необходимо обратить внимание на несколько немаловажных факторов. Во-первых — на материал, из которого сде­лан бак для воды. Если он сделан некачественно, то в скором времени из него может начать литься вода со ржавчиной, а вам это, конечно же, не нужно.

Во-вторых — необходимо убедиться в качестве материала, из кото­рого сделан пол душевой кабины — не начнет ли он гнить.

Примечание.

Если вы вовремя не обратите внимания на эти детали, то можете просто потратить свои деньги зря.

Одним из основных сдерживающих факторов развития солнечной энергетики является проблема выбора места для размещения солнеч­ных электростанций.

Мощность солнечного излучения на поверхности Земли при без­облачном небе составляет около 1 кВт/м2. Для получения электроэ­нергии в промышленных масштабах необходимы мощности порядка миллиона киловатт. Это значит, что для промышленной солнечной электростанции с коэффициентом полезного действия порядка 10% и с учетом неравномерности мощности солнечного излучения в течение суток необходима площадь в десятки квадратных километров (http:// www. t3000.ru).

Площадка для размещения приемников солнечного излучения должна быть ровной, пригодной для обслуживания и ремонта обо­рудования, свободной от хозяйственной деятельности человека.

Найти подходящую площадку, удовлетворяющую этим требова­ниям, чрезвычайно сложно даже в пустынях Австралии и Северной Африки, не говоря уже о густонаселенных странах Европы и Азии.

Идеальным решением этой проблемы является размещение сол­нечных электростанций на поверхности морей и океанов, площадь которых в пять раз больше, чем площадь суши. Однако, традиционные солнечные электростанции не пригодны для морского базирования.

Ситуация коренным образом изменилась после изобретения солнечных аэростатных электростанций («Энергия», №4, 2005). Принципиальная схема солнечной аэростатной электростанции при­ведена на рис. 3.25.

Принцип работы солнеч­ной аэростатной электро­станции с паровой турбиной заключается в поглощении поверхностью баллона аэро­стата солнечного излучения и нагрева за счет этого водя­ного пара, находящегося вну­три баллона. Современные селективные поглощающие материалы способны нагре­ваться от прямых некон­центрированных солнечных лучей до 200 °С и более.

Оболочка баллона выпол­нена двухслойной. Внешняя

^ Конденсатор водяного пара

оболочка является прозрач-

НОЙ И пропускает солнечное Рис 3-25- Принципиальная схема солнечной

‘ ,, аэростатной электростанции

излучение. Внутренняя обо­лочка покрыта селективным поглощающим слоем и разогревается солнечным излучением до 150—180 °С.

Слой воздуха между оболочками является теплоизолятором, уменьшающим потери тепла в атмосферу.

Температура пара внутри баллона составляет 130—150 °С. Давление внутри баллона равно атмосферному давлению.

Из баллона пар по гибкому паропроводу подается на паровую тур­бину, и после турбины конденсируется в конденсаторе. Из конден­сатора вода насосом вновь подается внутрь баллона, распыляется и испаряется при контакте с перегретым водяным паром.

Основным достоинством паровой аэростатной установки является то, что запаса водяного пара, находящегося во внутренней полости аэростата, достаточно для бесперебойной работы паровой турбины в темное время суток.

Из-за подачи водяного пара на турбину и охлаждения за счет тепло­обмена с окружающим воздухом за ночь подъемная сила аэростата уменьшится на 10—20%, что не влияет на положении аэростата. В дневное время в результате нагрева солнечным излучением происходит генерация пара не только для работы паровой турбины, но и для вос­полнения запаса водяного пара во внутренней полости аэростата.

Мощность турбогенератора можно совершенно безболезненно изменять в течение суток в соответствии с нуждами потребителя.

При атмосферном давлении плотность наружного воздуха равна 1,3 кг/м3, а плотность водяного пара внутри баллона равна 0,6 кг/м3. Таким образом, подъемная сила одного кубического метра баллона составляет 0,7 кг/м3.

Ветряное колесо — основная деталь ветродвигателя, отмечается на http://tehnojuk. ru/.

Постройку ветродвигателя следует начать именно с него — основ­ной детали ветродвигателя.

Ветряное колесо по конструкции намного сложнее пропеллера и представляет собой круглую пространственную решетку из лопастей, смотри рис. 1.15.

Лопасти ветряного колеса могут выполняться из листовой стали, алюми­ниевого или дюралевого листа толщиной 1,5—2 мм.

Ветряное колесо — тихоходное уст­ройство. Так как все без исключения электрогенераторы работают эффек­тивно при частоте вращения 1000 об/ мин и выше, поэтому между ветряным колесом и генератором необходимо уста­новить мультипликатор с передаточным отношением (1:15,1:20).

Большим преимуществом ветроколеса является то, что оно рабо­тает практически бесшумно и способно вращаться при сравнительно малой скорости ветра. К недостаткам относится сложная конструк­ция, громоздкость и тихоходность.

Рассмотрим еще один вариант изготовления ветряного колеса. Для этого варианта нам необходимо два листа толстого кровельного железа, желательно нового, лучше оцинкованного. Сложив листы вместе и временно скрепив их бортами между собой, на них следует вычертить четыре окружности диаметрами 300, 800,1400 и 2000 мм.

Затем большую окружность нужно разделить на 16 равных частей и соединить точки на окружности с центром ее. Практически это делается так: через центр круга у нас уже проведен один диаметр — это линия соединения двух листов железа. Перпендикулярно к нему проводится еще один диаметр. Таким образом, мы получили круг, разделенный на четыре равных сектора. Если мы проведем еще два перпендикулярно пересекающиеся диаметра так, чтобы их линии делили секторы пополам, то получим еще восемь одинаковых секто­ров. Разделив их еще пополам, получим желаемые 16 секторов. Иными словами, каждый сектор, то есть будущая лопасть нашего ветряного колеса, должен иметь 22,5°.

Когда сделана такая разметка, каждый сектор надо разделить еще надвое между первой и второй окружностями, а по третьей окружно­сти в центре каждой лопасти сделать пометку для отверстий.

Разметив таким образом ветряное колесо, обе его половины выре­зают по четвертой окружности и затем разрезают на секторы до пер­вой окружности. Работу эту производят ножницами по металлу или зубилом. Когда разрезка будет окончена, у каждой лопасти вырубается
зубилом по половине площади между первой и второй окружностями. Полученные таким образом отверстия дадут возможность ветру, дую­щему на центр колеса, свободно проходить в них и тем самым не ока­зывать сильного давления на центр ветряного колеса, что является большим тормозом при работе ветродвигателя.

По сделанным отметкам на третьей окружности делаются сквоз­ные отверстия — в каждой лопасти диаметром в 5—6 мм. В них будет продеваться кольцо из толстой железной проволоки, служащее для упрочения конструкции ветроколеса. Разметка ветроколеса показана нарис. 1.16.

Для крепления ветроколеса связывается деревянная крестовина. Для крестовины необходимо взять доску (не тоньше 40 мм) и выре­зать из нее три бруска длиной по 800 мм каждый и шириной один — 80 мм и два — по 40 мм. Затем эти бруски связываются в крестовину, на которую крепится ветроколесо так, чтобы полудиски его сходились на широком брусе.

■■■ Совет.

ffijjjl Ветроколесо лучше прикрепить к крестовине не гвоздями, а шуру­пами.

Лопасти ветроколеса повертываются слева направо приблизи­тельно под углом в 25°.

Для укрепления конструкции берется отрезок железной проволоки толщиной в 5—6 мм, употребляемой для стяжек, и длиной 4500 мм и свивается кольцо диаметром в 1400 мм. Это кольцо осторожно проде­вается через все отверстия в лопастях, сделанных по третьей окружно­сти, и затем кольцо прочно скрепляется проволочными скрутками.

Теперь ветряное колесо будет достаточно прочно и устойчиво. Затем ветряное колесо надо насадить на главный вал. В качестве этого вала может быть применена металлическая трубка диаметром 40—45 мм и длиной 1000 мм или же цельнометаллический стержень таких же размеров.

Ветроколесо прочно насаживается на вал так, чтобы оно не смогло вращаться на нем. Для этого желательно в широком брусе крестовины в борту его против отверстия для вала просверлить сквозное отверстие для болта диаметром 10—15 мм. Такое же отвер­стие следует просверлить и на конце вала, отступя от его торца на 40 мм. При насаживании ветроколеса на вал эти отверстия должны совпасть. Через них пропускается болт и закрепляется гайкой. Такое крепление ветроколеса на валу обеспечит необходимую прочность их соединения.

Когда таким образом будет собрано ветроколесо, нужно произве­сти его балансировку, т. е. уравновешение его на валу. Для этого глав­ный вал ветроколеса следует положить концами на два горизонтально расположенных бруса, например, положенных на концах стола.

Вал должен свободно вращаться вместе с ветроколесом на этих брусьях. Если при повороте ветроколеса оно будет сохранять любое приданное ему положение, можно считать, что оно сбалансировано. Но если при поворотах ветроколеса будет всегда возвращаться в одно и то же положение, т. е. какая-то лопасть его всегда будет стремиться занять нижнее положение, то это значит, что эта половина ветроко­леса перевешивает другую половину.

Для уравновешивания ветроколеса к брусу крестовины, который находится в верхнем положении, прикрепляется полоска железа, и продолжают проверку ветроколеса. Если после этого, наоборот, ста­нет перевешивать часть колеса, к которой прикреплена железная полоса, ее надо подрезать. Таким образом, уменьшая или увеличивая дополнительный груз одной части ветроколеса, производят его балан­сировку и достигают полной равномерности его вращения.

После балансировки ветроколесо покрывают масляной краской на натуральной олифе. Это необходимо для защиты его от ржавчины. Если же ветроколесо будет изготовлено из оцинкованного железа, то красить его не нужно.

Ну а если стоит безветренная погода или ветер слишком слаб, чтобы давать необходимую электроэнергию? Перебоев в выработке электричества не будет, если воспользоваться накопителем энергии — аккумулятором. Ветер есть — пускайте электричество напрямую к потребителю, ветра нет — включайте заряженные от ветроэлектро­станции аккумуляторы.

Возможен вариант накопления электроэнергии и получения пере­менного напряжения 220 В. Для этого можно использовать электрон­ную «начинку» от компьютерного источника бесперебойного пита­ния (UPS), как правило, в них чаще всего первым выходит из строя аккумулятор, поэтому б/у UPS всегда можно купить за символические деньги.

Если ветряк будет использоваться для поливки огорода или сада, его нужно смонтировать прямо над источником воды.

Солнечные панели состоят из солнечных элементов. Так как один солнечный элемент не производит достаточного количества электро­энергии для большинства применений, солнечные элементы собира­ются в солнечных модулях для того, чтобы производить больше элек­тричества.

Солнечные панели (также называемые фотоэлектрические или сол­нечные модули) производятся многих типов и размеров. Наиболее типичные — это кремниевые фотоэлектрические модули мощностью 40—160 Wp (пиковый ватт, т. е. мощностью максимум в 40—160 Вт при ярком солнце). Такой солнечный модуль имеет размер от 0,4 до 1,6 м2.

Однако, широкий типоразмерный ряд солнечных модулей доступен в продаже. Солнечные панели (PV panels) могут соединяться между собой солнечные батареи (arrays) для того, чтобы получить большую мощность. Например, 2 модуля по 50 Wp, соединенных вместе, экви­валентны модулю мощностью 100 Wp.

КПД доступных в продаже модулей варьируется в пределах 5—15%. Это значит, что 5—15% от количества энергии, падающей на солнечный элемент, будет трансформировано в электричество. Исследовательские лаборатории во всем мире разрабатывают новые материалы для СЭ с более высоким КПД (до 30%). Стоимость произ­водства также очень важна. Некоторые новые технологии (такие как, например, тонкопленочные), позволяют производить СЭ в больших масштабах, что значительно снизит стоимость элементов и модулей