Гелиосистемы подразделяются на два типа (активные и пассив­ные) в зависимости от способа циркуляции нагреваемой жидкости и имеют два варианта исполнения (прямые и косвенные) в зависимо­сти от наличия или отсутствия теплоносителя. Рассмотрим эти гелио­системы.

Пассивные гелиосистемы — циркуляция жидкости осуществля­ется за счет конвективных потоков. В основе этого процесса лежит явление естественной конвекции — стремление теплых масс воды вверх. При нагреве воды ее объем несколько увеличивается, а плот­
ность и удельная масса снижаются — вода становиться легче и восхо — дящими потоками поднимается по коллектору в верхнюю часть бака.

В свою очередь, холодная вода постепенно перетекает в коллектор, где также нагревается. Так происходит циркуляция водных масс в системе. С этим явлением мы сталкиваемся в жаркую погоду, коща влага испаря­ется с поверхности Земли, достигая верхних слоев тропосферы, водные массы собираются в облака, охлаждаются и выпадают в виде дождя. Достоинства и недостатки пассивных систем приведены с табл. 2.1.

Активные гелиосистемы для циркуляции жидкости через коллек­тор используют электрический насос, дополнительным оборудова­нием является контроллер и клапаны. При этом насос используется в случае необходимости интенсификации производства горячей воды, часто достаточно только естественной конвекции. Достоинства и недостатки активных систем приведены с табл. 2.2.

Мощный буферный аккумулятор (рис. 3.16), который можно непо­средственно подключать к 12 В солнечным батареям (8 Вт, 11 Вт и 15 Вт).

Рекомендуется, но не обяза­тельно, использовать 4,5 А-ч с сол­нечными батареями: 7 А-ч 8 Вт или 9 А-ч с 11 Вт, 15 Вт.

От буфера можно питать любые устройства, которые могут рабо­тать от прикуривателя автомобиля.

Можно заряжаться как от солнеч­ной батареи, так и от прикуривателя автомобиля — в соединительных проводах встроен дополнительный

ДИОД И токоограничивающий рези — Рис. 3.16. Внешний вид буфера на

СТОр ДЛЯ безопасной зарядки. гелиевом аккумуляторе в комплекте

Примечание.

При зарядке от солнечных батарей SunCharger контроля зарядки не требуется. А при зарядке от солнечных батарей с рабочим напряжением 17 В нужно использовать контроллер заряда или муль­тиметр для контроля состояния аккумулятора.

Сумка служит для переноски и дополнительной защиты аккумуля­тора. В ней внутри стенок проложена тонкая «пенка». Также, есть пара перегородок, которые крепятся на липучке.

Сумка и провода могут быть куплены без аккумулятора. Вообще, это очень мощный и простой буфер, который рекомендуется. тем, кому вес зарядного комплекта не слишком важен.

Надежность его весьма высока, т. к. нет никакой электроники и ломаться просто нечему.

Также, в отличие от буфера на литиевых аккумуляторах, свинцо­вый буфер может работать при отрицательных температурах.

♦ длина зарядного провода, м……………………………………………….. 1,5;

♦ выходной разъем — прикуриватель (мама);

♦ рабочая температура, °С……………………………………………. -20—+50;

♦ зарядка от солнечных батарей

и прикуривателя автомобиля………………………………………………. да;

♦ размеры аккумулятора 4,5А-ч, мм…………………………. 102x90x70;

♦ размеры аккумулятора 7 А-ч и 9 А-ч, мм………………… 151x94x65;

♦ вес 4,5 А-ч / 7А-ч /9А-ч, кг………………………………………. 1,5/2,2/2,7.

На сегодня существует два основных варианта работы ветрогене — раторов.

Классическая несетевая схема: работа с аккумуляторными бата­реями и обычным инвертором. Этот вариант позволяет полностью или частично использовать автономное энергообеспечение. Для него неважно наличие общественной электросети (рис. 1.5).

Сетевая схема: работа с сетевым инвертором без аккумуляторных батарей (рис. 1.6). В этой схеме можно частично или полностью ком­пенсировать расходы на электроэнергию. Также возможна продажа электроэнергии по «зеленому тарифу». Наличие общественной сети необходимо.

Существует также множество комбинированных и второстепенных по значимости вариантов работы ветровых станций и солнечных пане­лей (без инвертора, с источником бесперебойного питания и т. д.)

На рис. 1.5 представлена классическая схема работы ветрового электрогенератора (http://blog. ae. net. ua).

Аккумуляторные батареи (АКБ или АБ) — это накопитель­ная емкость для произведенного ветрогенератором электричества. Электроэнергия направляется в аккумуляторы и находится в батареях до того момента, пока потребитель не воспользуется ею.

Примечание.

Задача аккумуляторов состоит в сохранении электроэнергии в промежутке между ее производством и потреблением.

Если объем аккумуляторной батареи будет мал, то она будет быстро заполняться, а излишки энергии будут пропадать. Объем аккумуля­торной батареи должен быть большим, иначе потерь электроэнергии не избежать. Но большая батарея стоит дороже, занимает больше места и требует большего ухода. А если купить батарею огромного объема, то она никогда не будет заполняться на полную емкость, что будет элементарным расточительством средств. Необходимо учесть также и саморазряд батарей в течение очень длительного хранения энергии.

Объем аккумуляторной батареи должен быть таким, чтобы при выработке ветряного электрогенератора или фотомодулей на мак­симальной мощности или при максимальном потреблении электро­энергии процесс заряда-разряда аккумуляторной батареи составлял не менее 10 часов (это обязательное условие для всех свинцовых, кис­лотных, AGM, щелочных и гелевых батарей). К примеру, если номи­нальная мощность нашего ветряка 5 кВт, то объем аккумуляторной батареи должен составлять не менее 50 киловатт-часов.

Инвертор, преобразовывающий постоянный ток из аккумулятор­ных батарей в переменный ток, необходимый для домашней сети. Именно к нему уже подключаются потребители и электроприборы.

Примечание.

Мощность инвертора (он же частотный преобразователь) огра­ничивает максимальную мощность всех электроприборов, кото­рые могут работать от вашей системы одновременно.

То есть, если инвертор ограничен по мощности 3 кВт, то вы никак не сможете одновременно использовать оборудование на 5 кВт. Таким образом, вы не сможете подключить одновременно:

♦ электрочайник (2 кВт);

♦ электробойлер (3 кВт);

♦ две-три лампочки (по 100 ватт каждая).

Тут у вас есть выход: использовать эти приборы поочередно или наращивать количество/мощность инверторов. Можно установить более мощный инвертор на 6—7 кВт.

Совет.

Если инвертора такой мощности не окажется, то можно доба­вить к системе еще один инвертор 3 кВт и разделить между ними электроприборы: первый инвертор будет для чайника и лампочек, а второй—для электробойлера.

Но не забываем, что все инверторы потребляют на свои нужды 5—10% электроэнергии! Это означает, что при получении на выходе 5 киловатт-часов, инвертор потребит из аккумуляторной батареи 5,2—5,5 киловатт-часа. Тут вывод аналогичен: необходим инвертор или группа инверторов, которые по мощности смогут обеспечить одновременное подключение всех потенциальных потребителей. Таким образом, систему характеризуют следующие элементы:

♦ сила ветра (энергетический потенциал);

♦ мощность ветрогенератора (вырабатывает электроэнергию);

♦ емкость аккумуляторной батареи (накапливают электроэнер­гию);

♦ мощность инвертора (выдают электроэнергию потребителю). Каждый компонент энергетической системы работает независимо

от других, но определяет тот или иной важный параметр. Каждый параметр критичен и от него зависит общая работоспособность системы возобновляемой энергетики (ветрового генератора).

Вывод.

Для того чтобы система ветрогенератора функционировала пра­вильно, необходимо четко сформулировать задачи, которые надо достичь и предоставить исходные данные для расчета. В таком случае успех гарантирован.

Зарядное устройство собрано на плате, которая помещается в коробку. Эта коробка сколочена из двух дощечек и трех фанерок. Фанерная крышка коробки привинчена шурупами.

Все деревянные детали ветроэлектростанции следует дважды покрасить масляной краской или нитрокраской для защиты от влаги.

Генератор походной ветроэлектростанции работает на зарядку аккумуляторной батареи. Переменный ток, вырабатываемый «динам­кой», выпрямляется с помощью моста из четырех диодов с током не менее 100 мА. Выпрямленный ток поступает на зарядку трех акку­муляторных элементов типа Д-0,26, которые собираются в батарею и вставляются между зажимами, изготовленными из латуни или жести.

Параллельно выпрямителю надо подсоединить электролитический конденсатор емкостью 50—100 мкФ. Он сгладит пульсацию. Для изме­рения напряжения следует приобрести вольтметр на 10 В.

Время зарядки аккумуляторов зависит от величины напряже­ния, которое дает «динамка» или вернее — от силы ветра. Чем силь­нее ветер, тем быстрее произойдет зарядка. Обычно она занимает несколько часов.

Провода, идущие от генератора, сначала подсоединены к винтам клеммника, выполненного из изоляционного материала. Далее про­вода пропущены через трубку и затем подсоединены к другому клемм­нику на опорной стойке. Лишь после этого провода подключены к выходным клеммам зарядного устройства, закрепленного на стойке.

В рабочем положении походной ветроэлектростанции опорная стойка привязывается или прибивается к временному опорному шесту.

Эти материалы любезно предоставлены К. Тимошенко (http://sam. delaysam. ru/).

Для солнечного коллектора подойдут любые прозрачные бутылки объемом 2 л из-под газированной воды. А чтобы прилично принять душ, надо хотя бы литров 50—60, лучше больше 100.

Примечание.

Основная проблема создания солнечного водонагревателя состоит в соединении многих пластиковых бутылок в единую емкость и организацию их некоей проточности! Чтобы холодная вода могла в них втекать, а теплая — вытекать. Решив эту задачу, мы просто получаем небольшой прозрачный резервуар, который прекрасно нагревает воду за счет солнечной энергии.

Рис. 2.17. Принцип соединения бутылок

путем — соединением бутылок и созданием из них своеобразной про — зразной трубы (рис. 2.17), которая будет одновременно и резервуаром, и собственно коллектором. Ну как бочка, только плоская и прозрачная.

Измерив диаметр резьбы на горлышке бутылки, автор подобрал сверло, которым в донышке другой бутылке сверлится отверстие. Лучше всего подошло сверло — кольцевая пилка для сверления отвер­стий большого диаметра по дереву на 26 мм (наборы таких пилок в изобилии имеются в продаже и стоят 70—100 руб.).

При таком диаметре, горлышко бутылки достаточно туго вкручи­вается в отверстие в донышке другой. Иногда приходится поработать круглым крупным напильником. Да, и предварительно желательно просверлить отверстие строго по центру бутылки обычным свер­лом 6—8 мм. Скажу, что сделать это непросто, т. к. именно в центре донышка имеется очень твердый и гладкий прилив — пупырышек.

Совет.

Поэтому для массового точного сверления будет лучше сделать простенький шаблон, чтобы сверло не рыскало.

Следующей проблемой был вопрос с герметизацией. Вообще говоря, к ПЭТ как бы ничего и не пристает и не приклеивается. Но оказалось,
не совсем так. Даже с просверленным отверстием, донышко бутылки сохранило абсолютную жесткость, и это давало надежду на примене­ние силиконовых герметиков. Следует тщательно обезжирить поверх­ности ацетоном, намазать резьбу бутылки и ввинтить ее в донышко. А потом обильно замазать стык герметиком снаружи. Для надежности рекомендуется оставить бутылки неподвижными на 3 дня (скорость ферментации герметика 3—4 мм/сутки, как сказано в инструкции).

Можно ограничится последовательным соединением всего 3 буты­лок. Герметичность стыков получилась абсолютная! Кстати, силикон так прилип к ПЭТ — ножом не отковырнешь!

За день на солнце (вернее, всего за несколько часов) вода вели­колепно нагревалась даже без всяких дополнительных ухищрений. Таким образом, была получена некая условная ячейка коллектора — водонагревателя, с размерами 0,1 метра (диаметр бутылки) на 1 метр (длина бутылки 35 см). Т. е. площадь коллектора составила 0,1 м2, а емкость — 6 л. Нетрудно подсчитать, что на 1 м2 уместится примерно 10 таких модулей, емкость которых составит 60 литров воды. На эти 60 литров воды солнце ежечасно будет изливать почти по кило­ватту энергии! Да эту воду не только нагреть — вскипятить можно! Ну конечно она никогда не вскипит, хотя бы из-за теплопотерь. Но нагреть 60 литров воды до 40—45 градусов можно 2—3 раза точно. Что более чем достаточно для дачных нужд.

Возвращаемся к проекту водонагревателя. Например, делаем 10—20 таких модулей и длиной не по 3, а по 5—6 бутылок (вообще, сколько позволяет площадь крыши, обращенная на юг). Можно, конечно, при помощи шлангов организовать полную проточность всех модулей, но я думаю, это бессмысленно. Поскольку все равно вся вода греется одновременно и получает одинаковое количество тепла в любой точке коллектора. Поэтому соединим наши модули парал­лельно! И будем использовать их в режиме бочки: налил — нагрел — использовал (или слил в термоизолированный накопитель).

Чтобы подключить все модули параллельно, потребуется труба, достаточно большого диаметра (миллиметров 50, а лучше 100, напри­мер, полипропиленовая). Все модули врезаются в нее, так же как и стыкуются бутылки между собой в модуле (рис. 2.18).

Совет.

Возможно, удастся поступить и проще. Приклеив или привинтив саморезом к трубе пробку от бутылки и обеспечив герметичность,

просверлить в пробке (и трубе, заодно) отверстие, просто ввин­тить модуль в пробку.

Рис. 2.18. Конструкция нагревателя,
размещенного на крыше

Работает солнечный водонагреватель коллектор следующим обра­зом. Вентиль 1 закрыт, и мы начинаем заполнять коллектор водой, открыв вентиль 2. Вода заполняет бутылки «снизу вверх». Воздух при этом выходит из отверстий вверху модулей. Разумеется, как в сооб­щающихся сосудах, уровень воды в модулях одинаковый. Визуально определив, что бутылки наполнились, мы закрываем вентиль 2, и водонагреватель начинает свою работу.

Если нам требуется теплая вода, мы открываем вентиль 1, и нагрев­шаяся вода начинает стекать из разборной трубы.

Вот собственно и все. Все точно так же как в бочке, только воду такой коллектор будет греть на порядок эффективнее, чем бочка, ввиду своей большой площади.

Немного о конструкции. Разумеется, модули желательно уложить в «ящик», для придания жесткости конструкции. Дно ящика жела­тельно сделать из темного материала, поглощающего солнечные лучи. Например, закоптить лист железа. Под лист неплохо бы поместить теплоизолятор, например тонкий пенопласт или вспененный полиэ­тилен («пеноплекс»). Верх ящика желательно затянуть полиэтилено­вой пленкой или стеклом, чтобы ветер не охлаждал бутылки.

Угол наклона — минимальный, градусов 10—20—30, не более. Во-первых, летом это наиболее оптимальный угол наклона по отно-

шению к Солнцу (почти перпендикулярно), а зимой этим коллектором не пользуются. Во-вторых, это обеспечит минимальный перепад дав­ления воды (высоту водяного столба), что немаловажно при наличии многих стыков бутылок.

Примечание.

Хотя при испытаниях автор ставил свой трвхбутылочный модуль даже вертикально и он «держал» давление в 0,7 атм., при работе он бы рисковать не рекомендовал.

Размер всего водонагревателя — на вкус создателя. Для 200 л потре­буется около 110 бутылок, которые займут площадь 3 м2. Правда, и мощность такого нагревателя будет уже примерно 3 кВт!

Можно использовать нагреватель в режиме «налил — вылил». А можно и устроить рядом с ним термоизолированный бак-накопитель для теплой воды. В хороший солнечный день, 2-метровый, простите, 2-х киловатный водонагреватель нагреет вам и полтонны воды!

Заморозков такой водонагреватель не боится (кроме водозапорной арматуры), Солнце ему тоже не страшно (ПЭТ плохо разлагается на Солнце).

Разумеется, у такого солнечного водонагревателя есть и недостатки (например, плохая автоматизируемость), однако многое окупается его практически бесплатностью. Посудите сами, на что тут потратятся деньги: труба, пара вентилей и 2—3 тюбика силиконового герметика по 45—50 руб./шт. А бутылки из-под воды достанутся вам в качестве бонуса при покупке воды в магазине. Подключив к их сбору и зна­комых, вы к следующему сезону соберете несколько десятков, а то и сотен бутылок, и сможете сделать себе очень достойный и произво­дительный солнечный водонагреватель. Итого: 300—500 рублей мак­симум (!!!), и вы с горячей водой весь сезон!

Единственный недостаток — температура нагреваемой им воды не должна превышать 50—55 градусов. Иначе — солнечный коллектор разрушится. Проблему термоклея можно решить путем изготовления штуцеров. Например, взять трубку (алюминиевую ил медную), и наре­зать на ее внешней стороне резьбу. И парой гаек закрепить крышку бутылке на коллекторе подводящем воду. А бутылку просто вкрутить в собственную пробку.

В принципе такая температура воды (50 градусов) достаточна для бытовых нужд. Возможно, в самые жаркие месяца лета не стоит повышать эффективность солнечного водонагревателя. Пусть лучше немного недогревает, чем плавится. А в демисезонные месяцы — стоит коллектор прикрыть стеклом.

Потенциал у солнечного коллектора-водонагревателя даже в средней полосе России есть! И потенциал огромный! С апреля по сентябрь (фактически весь дачный сезон) солнечный коллектор — водонагреватель должного размера и конструкции может обеспечи­вать горячей водой обычную семью, экономя при этом сотни (а может и тысячи) рублей семейного бюджета, которые тратятся на электро­водонагреватели и их работу.

Разумеется, следует придумать что-то более надежное и термоу­стойчивое, чем ПЭТ-бутылки для применения в солнечном коллек­торе — водонагревателе. И разумеется — бюджетное. Например, алю­миниевые банки….

Малые гидроэлектростанции обычно обладают всеми преимуще­ствами больших ГЭС, но при этом предоставляют возможность пода­вать энергию децентрализовано. Кстати малые ГЭС выгодно отлича­ются и отсутствием некоторых недостатков, присущих большим стан­циям. Это, например, уменьшение или полное отсутствие негативного влияния на окружающую среду.

Малая энергетика позволяет каждому региону использовать соб­ственные ресурсы. На сегодняшний день в мире эксплуатируется несколько тысяч малых гидроэлектростанций. Малые станции произво­дят электроэнергию в тех случаях, когда уровень воды в реке достаточен для этого. Если малая гидроэлектростанция дополнена аккумуляторной системой, то существует возможность накопления полученной энергии, что помогает избежать перебоев в подаче электричества. Особый инте­рес малая гидроэнергетика представляет для развивающихся стран, поскольку не требует сложного и дорогостоящего оборудования.

В России зоны децентрализованного энергоснабжения составляют более 70% территории страны. До сих пор у нас можно встретить насе­ленные пункты, в которых электричества не было никогда. Причем не всегда это поселения Крайнего Севера или Сибири. Электрификация не затронула, например, некоторые уральские поселки — края, кото­рый вряд ли назовешь неблагополучным с точки зрения энергетики.

Между тем, электрификация отдаленных и труднодоступных насе­ленных селений — дело не такое уж и сложное. Так, в любом уголке России найдется речка или ручей, где можно установить микроГЭС.

Малые и микроГЭС — объекты малой гидроэнергетики. Эта часть энергопроизводства занимается использованием энергии водных ресурсов и гидравлических систем с помощью гидроэнергетических установок малой мощности (от 1 до 3000 кВт).

Малая энергетика получила развитие в мире в последние десятиле­тия, в основном из-за стремления избежать экологического ущерба, наносимого водохранилищами крупных ГЭС, из-за возможности обе­спечить энергоснабжение в труднодоступных и изолированных райо­нах, а также, из-за небольших капитальных затрат при строительстве станций и быстрого возврата вложенных средств (в пределах 5 лет).

Поэтому разумен курс на использование именно малых и микро­гидроэлектростанций в связи с тем, что они:

♦ являются альтернативным, надежным и экологически чистым источником электрической энергии;

♦ просты в изготовлении;

♦ не загрязняют водоемы и окружающую среду;

♦ имеют максимально упрощенную конструкцию с минимальным числом регулирующих органов.

♦ полностью автоматизированы, т. е. не требуют присутствия че­ловека при эксплуатации;

♦ требуют минимум затрат на установку и обслуживание в про­цессе эксплуатации;

♦ вырабатываемый ими электрический ток соответствует требо­ваниям ГОСТа по частоте и напряжению, причем станции могут работать как в автономном режиме, т. е. вне электросети энерго­системы области, так и в составе этой электросети;

♦ полный ресурс работы станции — не менее 40 лет (не менее 5 лет до капитального ремонта).

Примечание.

Ну а главное достоинство: объекты малой энергетики не требуют организации больших водохранилищ с соответствующим зато­плением территории и колоссальным материальным ущербом.

По характеру используемых гидроресурсов МГЭС можно разде­лить на следующие категории:

♦ новые русловые или приплотинные станции с небольшими во­дохранилищами;

♦ станции, использующие скоростную энергию свободного тече­ния рек;

♦ станции, использующие существующие перепады уровней воды в самых различных объектах водного хозяйства — от судоход­ных сооружений до водоочистных комплексов.

Использование энергии небольших водотоков с помощью малых ГЭС является одним из наиболее эффективных направлений развития возобновляемых источников энергии и в нашей стране.

Примечание.

МикроГЭС (мощностью до 100 кВт) можно установить практиче­ски в любом месте.

Гидроагрегат малой ГЭС (МГЭС) состоит из турбины, генератора и системы автоматического управления.

Гидроагрегат состоит из трех частей:

♦ энергоблока;

♦ водозаборного устройства;

♦ устройства автоматического регулирования.

Используются микроГЭС как источники электроэнергии для дач­ных поселков, фермерских хозяйств, хуторов, а также для небольших производств в труднодоступных районах — там, где прокладывать сети невыгодно.

Примечание.

Технико-экономический потенциал малой гидроэнергетики в нашей стране превышает потенциал таких возобновляемых источников энергии, как ветер, Солнце и биомасса, вместе взятых.

В настоящее время он определен в размере 60 млрд. кВт-ч в год. Но используется этот потенциал крайне слабо: всего на 1%. Не так давно, в 1960-х годах, у нас действовало несколько тысяч МГЭС. Сейчас — всего лишь несколько сотен — сказались результаты перекосов в ценовой поли­тике и недостаточное внимание к совершенствованию конструкций обо­рудования, к применению более совершенных материалов и технологий.

Природа дает нам самый неприхотливый способ добычи энергии. Увы, мы им почти не пользуемся. Остается только надеяться, что в дальнейшем, при развитии малого производства, необходимость в использовании энергии бесчисленного количества естественных водоемов России все-таки возникнет.

Гиганты или карлики

Компоновка роторов в подвешиваемую гирлянду при использова­нии современных легких, достаточно прочных и недорогих материа­лов выглядит вполне оправданной. Гирлянды-спирали весьма техно­логичны в изготовлении, и могут найти самое разнообразное приме­нение, от уличной рекламы до приливных ГЭС. Некоторые варианты ветродвигателей можно легко построить своими руками, причем при минимальных расходах (http://rosinmn. ru/vetro/girland/girland. htm).

Не исключено, что со временем ветропарки гирлянд в зонах отчужде­ния ТЭЦ станут обычным делом, — в странах, необремененных изоби­лием недр, и не загипнотизированных их мнимой неисчерпаемостью.

Важность развития энергетики на возобновляемых источниках энергии не подлежит сомнению. Ветроэнергетика, — одна из ста­рейших отраслей этого направления, — сталкивается с известными технологическими трудностями. Энергия ветра рассеяна в большом пространственном объеме, собирать ее одним могучим ветроколесом накладно: требования к прочности растут вместе с сопротивлением среды пропорционально квадрату скорости, а стоимость — уже кубу, если верить авиастроителям. Длина крыла современного ветрогенера — тора может достигать 30—40 и даже 60 м.

Ничего удивительного, что киловатт установленной мощности ВЭС обходится в копеечку. Выходит, за высокую мощность ветродви­гателя, — вожделенный куб скорости ветра, — приходится платить «один к одному».

Примечание.

Поэтому имеет прямой смысл заняться миниатюризацией: сумма кубов растет гораздо медленнее, чем куб суммы. Заменяя одного великана на много карликов можно значительно понизить требо­вания к прочности отдельной укороченной лопасти.

К сожалению, параллельно с естественным удешевлением малога­баритных ветродвигателей возникает проблема эффективного сум­мирования мощностей. Компактные электрогенераторы — не самые дешевые устройства.

Самое элементарное суммирование достигается закреплением роторов на одном и том же валу.

Примечание.

Лучше всего такая схема подходит для т. н. ортогональных ветрод­вигателей, — с поперечной потоку осью вращения. Обычные ветро — колеса объединять подобным образом, как правило, неэффективно: желательно, чтобы между пропеллерами было расстоя­ние порядка 10—12 диаметров для восста­новления силы и стабильности потока (интересное решение предложено на сайте http://www. selsam. com).

Чрезвычайно удачной в плане конструктив­ной простоты является гирлянда ортогональ­ных роторов, закрепленных на тросе-приводе (рис. 1.19). Такое решение неплохо зарекомен­довало себя и в гидроэнергетике. Очень заман­чиво использовать подобную схему и для преоб­разования энергии ветра.

Идея ветрогирлянд занимала умы изобрета­телей и раньше. Пришло время вновь обратить на нее пристальное внимание.

WE8000 является ВЭС третьей величины и имеет принципиальное новое конструктивное исполнение не похожее на предыдущие модели WE1500—WE5000. Помимо электродинамического тормоза, харак­терного для менее мощных ВЭС, WE8000 оснащена дополнительной системой гидравлического тормоза главного вала, приводящегося в действие при шквальных ветрах в качестве дублирующей системы безопасности и аварийной остановки турбины.

Установка WE8000 представляет собой высокоэффективную, бес­шумную, самоориентирующуюся систему способную работать в авто­номном режиме при минимальных скоростях ветра от 2 м/с.

При ветре 10 м/с WE8000 может производить электроэнергию мощностью более 8 кВт.

Использование генератора без повышающего редуктора (мульти­пликатора) позволяет во много раз увеличить срок необслуживаемого использования, и позволяет в’течение срока службы эксплуатировать WE8000, не прибегая к плановой замене деталей или узлов.

Характеристики электростанции WE8000:

♦ TOC o "1-5" h z номинальная мощность генератора, кВт……………………………… 8

♦ максимальная мощность генератора, кВт………………………….. 13,5

♦ максимальные обороты ротора, об/мин……………………………… 190

♦ выходное напряжение, переменное………………………… трехфазное

♦ макс. вых. напряжение в цепи АКБ, VDC…………………………… 285

♦ частота, Гц…………………………………………………………………… 0—35

♦ диаметр ротора, м…………………………………………………………….. 6,8

♦ количество лопастей, штук………………………………………………….. 3

♦ стартовая скорость ветра, м/с……………………………………………… 2

♦ номинальная скорость ветра, м/с………………………………………… 10

♦ ориентация по ветру………………………………………………………… есть

♦ защита от ураганных ветров…………………………………………….. есть

♦ тормоз ротора………………………………………………………………… есть

♦ TOC o "1-5" h z высота мачты не менее, м…………………………………………………… 12

♦

напряжение аккумулятора, В…………………………………………….. 240

♦ максимальный ток заряда, А……………………………………………….. 50

♦ минимальные аккумуляторы…………………… 20 шт. х 12 В 100 Ач

♦ конструкция мачты…………………………………………………….. сборная

♦ масса, кг…………………………………………………………………………… 354

♦ уровень шума (на растоянии 10 м), дБ, не более………………….. 45.

Складная походная солнечная батарея
на кристаллических фотоэлементах

В батарее были использованы четыре сборки из кристаллических фотоэлементов, приобретенные на сайте www. vampirchik-sun. nm. ru. Их характеристики будут рассмотрены в п. 3.4. Каждая сборка номи­нально давала приблизительно 2,2 В, 0,7 А. Внешний вид готовой кон­струкции представлен на рис. 3.6. Остальные фото в цвете от автора Андрея Шалыгина см. на http://mobipower. ru/modules. php? name=New s&file=article&sid=227.

Батарея имела выходное напряжение до 10 В. Батарея состояла из четырех секций, которые складывались в книжку. Крепление между пластинами было выполнено с помощью пружины от старых кален­дарей, или тетрадей (рис. 3.7).

Каждая пара пластин имела отдельный выход. И их можно было подключать:

♦ либо последовательно для получения большего напряжения;

♦ либо параллельно, если ну­жен был больший ток, на­пример, при зарядке от 1 до 4 пальчиков АА, либо ис­пользовать независимо.

Выводы солнечных элементов после пайки были герметизиро­ваны клеем. Поэтому дождь такой солнечной батарее не страшен.

Хотя разъемы желательно беречь от влаги. Сами же провода пре­красно расположились внутри витков пружины-шарнира. Для дополнительной надежности про­вода в пружине были пропущены в трубке.

Как известно, кристалличе­ские фотоэлементы не терпят гру­бого обращения и ударов. Для их

защиты был использован материал, который применяется при изго­товлении рекламных конструкций. Он представляет собой трехслой­ную панель, наружные слои которой сделаны из алюминия, а середина заполнена пластмассой. Он довольно легкий и при этом прочный, практически не гнется, особенно при таких небольших размерах.

Для установки ламината с фотоэлементами, алюминий и пластик с одной стороны срезались по размеру ламината. В получившееся углу­бление вклеивался ламинат. Получилась достаточно жесткая и легкая конструкция. Да и внешний вид неплохой.

В общем, получилась вполне рабочая и надежная конструкция. И, несмотря на то, что были использованы хрупкие кристаллические эле­менты, ее вполне безопасно брать с собой на природу.

Общий вес конструкции — около 400—500 г. Ламинат с фотоэле­ментами клеился на эпоксидку, ей же заливались все открытые кон­такты «… и дождь, и снег ей были нипочем» (снега, конечно, не было (в августе), но воду лучше было смахивать — увеличивался ток). Скапливаться и впитываться воде было негде, поэтому батарея шла привязанной к байдарке, оставалась под дождем. Пряталась только электрическая часть с заряжаемыми устройствами.

Контакты после пайки в разъемах надо действительно чем-то зали­вать — «раз и навсегда» и ничего им не будет.

Все четыре пластины были соединены последовательно. Один выход непосредственно прямо с пластин, другой через диод, кото­рый также прекрасно расположился в центральной трубке внутри пружины-шарнира.

На холостом ходу тестер фиксировал 12 В с небольшим, а вот ток — не больше 400 мА, что заряжало через авто-«лягушку» аккумуляторы сотовых, фотоаппарата, до 6 шт. АА и ААА. Полностью автору аккуму­ляторы заряжать не получалось (много было желающих), но за 3—4 ч. «залива», фотоаппарат, сотовые с MP3 работали по 1—3 дня.

В начале похода автор переживал за хрупкость конструкции, но на практике она многое выдержала: падения, удары, сжатие с обеих сто­рон пластин. Витые пружинки от Тетради (69 листов) практически не позволяли пластинам соприкасаться (амортизировали), если только при сильном сжатии, и на деле это ни к чему плохому не привело, пла­стины соприкасались равномерно.

По периметру солнечной батареи были сделаны отверстия для ее крепежа (подвеса).

Истощение месторождений нефти, угля и газа грозит глобальной энергетической катастрофой. В 2014 году совершенно ясно, что альтер­нативная энергетика и энергосбережение — это единственный билет в будущее и надежда на выживание основной массы населения планеты. Устройства, с помощью которых можно получать энергию из неисчер­паемых или возобновляемых природных ресурсов, снижают зависи­мость от традиционного сырья. А повсеместный переход на альтерна­тивную энергетику может эту зависимость полностью исключить.

Вся современная мировая экономика зависит от богатств, нако­пленных еще во времена динозавров: нефти, газа, угля и прочих видов ископаемого топлива. Большинство действий в нашей жизни: от поездки в метро до подогревания чайника на кухне, в конечном итоге, требуют сжигания этого доисторического наследства. Основная проблема в том, что эти легкодоступные энергетические ресурсы не возобновляются. Рано или поздно человечество выкачает из земных недр всю нефть, сожжет весь газ и выкопает весь уголь. На чем тогда будем греть чайники?

Не стоит также забывать и об отрицательном экологическом воз­действии сжигания топлива. Увеличение содержания парниковых газов в атмосфере приводит к увеличению средней температуры на всей планете. Продукты сгорания топлива загрязняют воздух. Жители крупных городов особенно хорошо на себе это чувствуют.

Все мы задумываемся о будущем, пусть даже это будущее насту­пит не при нас. Мировое сообщество уже давно осознало ограничен­ность запасов ископаемого топлива. И отрицательное воздействие их использования на экологию. Ведущие государства уже сейчас вне­дряют программы постепенного перехода на экологически чистые и возобновляемые источники энергии.

По всему миру человечество ищет и постепенно внедряет замену ископаемому топливу. Уже давно во всем мире работают солнеч­ные, ветряные, приливные, геотермальные и гидроэлектростанции. Казалось бы, что мешает прямо сейчас обеспечить с их помощью все потребности человечества?