Обеспечить энергией солнца потребности стандартной теплицы круглогодично нереально. А вот ветер…
Часто неделями идет снег, затяжной дождь, дует холодный ветер, а небо полностью затянуто тучами. Можно накопить солнечное тепло на всю зиму, если закачивать нагретую в солнечных коллекторах воду в емкие скважины, но это не вариант для мелкого и среднего бизнеса. В этих случаях лучше обратиться к энергии ветра, тем более что в ненастные дни ветер почти всегда дует.
Ветряки используются в странах Западной Европы и Средиземноморья. Если взглянуть на карту ветровых нагрузок, то понятно, что более или менее стабильно ветра дуют в этом направлении. Поэтому размещение ветроэлектростанций в этих странах экономически выгодно. Но в этих странах в основном комбинируют технологии, используя и энергию солнца.
Причины появления ветрогенераторов для теплиц
Вопрос сохранения экологии становится все более актуальным с каждым годом, как и увеличивающиеся расходы российских владельцев теплиц на оплату коммунальных платежей. Важно использовать альтернативные источники энергии, к которым относится ветряная электроэнергия. Самый простой способ сэкономить – использовать ветер для нагрева воды и отопления парников.
В течение срока службы ветряные турбины (около 20 лет) производят в 80 раз больше энергии, чем необходимо для их производства, и они нуждаются лишь в периодической смазке. Поэтому такие установки способствуют сокращению выбросов углекислого газа. Оборудование выгодно ставить в местах, где нет электросети, а подвести ее к теплице либо дорого, либо просто невозможно. Ветрогенераторы удобны в районах с частыми отключениями электроэнергии.
Краткое описание технологии
Ветрогенератор для теплицы – это оборудование, которое преобразовывает кинетическую энергию ветра в электрическую. Отличительной особенностью таких устройств является бесперебойная работа без применения какого-либо топлива. Даже при слабых порывах ветра установка вырабатывает ток мощностью до 2 кВт. Этого хватает для обогрева и освещения теплицы, питания уличного фонаря и подачи э/э в дом.
Ветряки подразделяются на:
- ветровые турбины HAWT с горизонтальной осью;
- ветряные турбины VAWT с вертикальной осью.
Турбины HAWT имеют значительно более высокий КПД, чем турбины VAWT, поэтому большая часть исследований и разработок сосредоточена на этих типах. Тенденция заключается в создании все более крупных ветряных турбин. Это связано с тем, что урожайность резко возрастает с увеличением длины лопастей ротора и высоты вала (из-за более высоких скоростей ветра на большой высоте). Таким образом, ветряные турбины высокой мощности с большими лопастями оптимальны для получения более высокой производительности.
Рассмотрим пользу ветряка в цифрах
Подсчитаем ниже мощность, необходимую для обогрева оцинкованной теплицы из сотового поликарбоната площадью в 20м2 с толщиной покрытия в 8мм. Допустим, зимой минимальная температура воздуха будет стоять на отметке -15°С, а в парнике необходимо поддерживать температуру на уровне +20°С.
В этом случае необходимая мощность для отопления выходит 8кВт. Среднемесячные траты на энергию составят − 3500 кВт/ч (используем методику расчета отопления теплицы на сайте elec.ru https://www.elec.ru/calculators/greenhouse-heating/). Приблизительная энергия для освещения такой теплицы − 1кВт. Тогда общая мощность для поддержки работы теплицы составит 9кВт.
Какое понадобится оборудование для ветрогенератора
Ветряки, как и солнечные батареи, работают только на подзарядку аккумуляторов.
Обязательными элементами ветрогенератора для теплиц являются:
- контроллеры заряда;
- инвертор, который стабилизирует напряжение и преобразует постоянный ток из аккумуляторов в переменный 220/380V AC, 50Hz, пригодный для подключения быттехники.
В средней полосе РФ, где скорость ветра не выше 2,5–3,0 м/с, установка ветряков нецелесообразна. Есть смысл поставить у себя на участке ветряк, если среднегодовые показатели ветра в вашем районе превышают отметку в 3,5 м/с.
Чтобы получить данные о порывах ветра в вашей местности, нужно проводить исследования. Для этого придется поставить мачту нужной высоты (соответствующей длине ветряка) с анемометром и дата-логгером. Информацию нужно собирать минимум год для получения репрезентативных результатов. Более дешевый вариант (но тут страдает точность) – использовать данные спутника с сайта 3tier.com, раздел Wind Prospecting Tools. Нужно пройти регистрацию на сайте, затем указать координаты GPS места установки ветряной станции.
Оптимальными ветряными регионами в РФ считаются степные районы (к примеру, Калмыкия) и побережье крупных водоемов. Но чтобы достоверно изучить средние данные скорости ветра в вашем регионе, лучше брать метеостатистику за последние 50 лет.
Примеры тепличных хозяйств, где используют ветряки
RainFresh Harvests
Фермерское хозяйство RainFresh Harvests – семейная компания, которая находится в сельской местности в нескольких милях от Плейн-Сити, штат Огайо. Владелец − Барри Адлер.
На ферме круглогодично выращивают
- рукколу, базилик и мяту;
- помидоры, перец и огурцы;
- красную малину и ежевику;
- груши и яблоки.
Sint Gillis Waas
Большая теплица с ветряками Sint Gillis Waas для выращивания помидоров черри в Бельгии. Этот бизнес принадлежит Гирту Де Брекуку. Хозяйство включает в себя теплицы площадью более 27000 квадратных метров (шесть акров). И это считается самым крупным бизнесом для региона Синт-Гиллис-Ваас.
Завод производит около 1650 метрических тонн (3,64 миллиона фунтов) томатов ежегодно с помощью инновационной системы комбинированного производства тепла и э/э (ТЭЦ), разработанной и произведенной Cummins Power Generation. В системе используются как альтернативные источники энергии, так и природный газ.
Артем Якунин, поселок Саргатское
А это уже примеры из России. Омский конструктор Артем Якунин (поселок Саргатское) своими руками построил во дворе ветросолнечную электростанцию высотой в 9 м. Она ему понадобилась для обогрева и поддержания благоприятного микроклимата в теплице, где он выращивает ранние овощи и зелень. В прошлом техник включал в холодные месяцы электротэны и тепловую пушку, которые беспрерывно работали с февраля по апрель, а иногда и весь май.
Ветряк Якунин сделал из старых запчастей и запитал оборудование к 3-х метровой мачте с винтом. Даже при слабых порывах ветра установка способна вырабатывать около 2 кВт. В результате семья не платит за уличное освещение, обогрев парника, за потребление электроэнергии в мастерской и жилой комнате, которую переоборудовали в оранжерею. Если раньше омский «кулибин» тратил 2,5 тыс. руб. в месяц, то сейчас – не более 400 рублей.
По оценкам специалистов, в Европе в ближайшие 10 лет количество выработанной энергии ветра вырастет на 140 ГВт. Владельцы теплиц заявляют о сплошных преимуществах использования ветроэлектростанций – низкие траты на использование установок и причисление ветряной энергетики к экологически чистым методам производства.
